Российский УКВ портал
Главная arrow Статьи arrow EME arrow Радиолюбительский шек с дистанционным управлением по интернет


Радиолюбительский шек с дистанционным управлением по интернет

Версия в формате PDF Версия для печати
Автор Frank Bosse, DH7FB, Перевод Ивана Алдашкина RA3DUT   
Суббота, 22 Октябрь 2005

Перевод статьи из журнала Funkamateur (http://www.funkamateur.de/cgi-bin/fashop/zeit05) от 05.2005, Автор – Frank Bosse, DH7FB.

Как и многие радиолюбители, я мечтал о больших антеннах и QRO, хотя в густонаселенных районах с этим проблема. Ограничения на уровни радиоизлучения и недостаток места для размещения антенн делают такие мечты трудновыполнимыми. Возник вопрос: а нельзя ли с помощью недорогих средств эксплуатировать любительскую станцию через интернет? Ниже приведены результаты моих изысканий на эту тему.

Идея и необходимое программное обеспечение. Связь компьютера радиостанции и компьютера оператора через интернет не является большой проблемой: использование DSL с обеих сторон позволяет вести обмен со скоростью 128 Кбайт/сек. С помощью ADSL можно реализовать большие скорости для входного потока данных, но от этого нет практической пользы, т.к. все равно в данном случае входной поток для одного компьютера является выходным для другого. На стороне оператора должно быть соединение с интернет. На стороне станции проводная телефонная линия является обязательным условием, использование мобильного телефона является слишком дорогим. Что же нужно для дистанционного управления станцией?

1. Управление трансивером. Есть много вариантов программного обеспечения для управления по CAT-интерфейсу, например, “Hamradio Deluxe” (http://www.ham-radio.ch) разработки HB9DRV и PH1PH. Это бесплатная программа и ее адаптация для наших целей является очень быстрой и простой. HB9DRV работает в настоящее время над реализацией полного пакета возможностей по дистанционному управлению станцией, но эта версия пока недоступна для пользователей. Часть “Hamradio Deluxe” - это управление поворотным устройством, что также является очень полезным для нашего проекта.

2. Управление компьютером. Наиболее распространенное решение для упроваления по IP – это “VNC”. Реализуется очень просто, необходимо только знать IP-адрес и порт. Я использую “Ultra VNC” (ultravnc.sourceforge.net). Существует также много коммерческих программных продуктов для этой цели, доступных в интернет. Я попробовал также RADMIN (http://www.famatech.com). Он работает намного быстрее, чем VNC, однако, это условно-бесплатный программный продукт(shareware), а не свободно распространяемый, как VNC.

3. Управление поворотным устройством. Хорошо известное и надежное решение – это “ARS” (http://www.ea4tx.com). Поворотка подключается к LPT-порту компьютера. Система работает почти со всеми известными типами поворотных устройств, имеющих обратную связь по постоянному току. Детальное описание приведено в очень хорошем руководстве пользователя. В моем случае были проблемы “перехода через 0 вольт” напряжения обратной связи, поступающего с потенциометра поворотки. Она решается с помощью дополнительного источника постоянного тока 20 мА. Блок для ручного управления повороткой работает при этом только как блок питания.

4. Управление переключателями. Переключение реле с помощью программного обеспечения – это старая проблема. Даже с появлением “Windows XP” и “Win2k” проблема не исчезла. Управление LPT- и COM-портами под этими ОС не такое простое, как было раньше. Я нашел две программы: “Z-ParSwitch” (http://www.point2click.de/freeware/parswitch.html) и “DIYK” (http://www.crowcroft.net/kitsrus/k74_win.zip).Программа “Z-ParSwitch” имеет то преимущество, что Вы можете запускать ее и из командной строки, и с помощью графического интерфейса, подобного “DIYK”. Плата на 8 каналов (http://www.electronic-kits.de/p_pc.html), включающая схемы управления реле, является не очень дорогой.

5. Передача модулирующего сигнала. В прошлом это было большой проблемой. Каким способом можно передать аудиосигнал на вход трансивера и как слушать сигнал с трансивера в режиме приема? Очень распространенный инструмент для этого – “skype” (http://www.skype.com/). Эта программа передачи голоса по IP (VOIP) предоставляет также “бесплатную” возможность говорить по телефону для пользователей интернет. Преобразование звукового сигнала в цифровую форму для передачи по интернет является большой нагрузкой для процессора, поэтому процессор должен быть, по крайней мере, Pentium III. Качество звука получается достаточным для радиолюбителя, я передавал на мой домашний компьютер по интернет с помощью skype EME-сигнал, который декодировался на компьютере станции с уровнем –23 дБ, и обнаружил, что дополнительные потери составили всего 1 дБ!

6. Обратные связи. Для безопасного и надежного дистанционного управления радиостанцией необходимо много информации о состоянии аппаратуры: состояние PTT, состояние усилителя мощности, направление антенны, КСВ и т.д. Для этой цели я использовал две телекамеры: одну в шеке (обычную USB-камеру), показывающую КСВ, PTT и температуру воздуха, выходящего из PA, и вторую камеру (маленькую влагозащищенную телекамеру), установленную на антенной раме и смотрящую в направлении антенны. При ясной погоде Вы можете также видеть прекрасные изображения Луны. WEB-камера для наблюдения за погодой получилась автоматически! Для передачи телеизображений по интернет существует очень много программ. Я выбрал “WebcamXP” (http://www.webcamxp.com/). Этот пакет программ включает http-сервер, который делает очень простым доступ к видеоданным.

7. Высококачественные станционные часы. Я предлагаю использовать программу “Dimension 4” (http://www.thinkman.com/), т.к. она очень проста в применении и хорошо оттестирована.

Создание дистанционно-управляемой любительской радиостанции.
После сбора всех необходимых компонент можно начать собственно работу по созданию станции. Оперирование таким большим количеством единиц оборудования – довольно сложная задача, поэтому я хочу изложить свой опыт. Начнем с самого начала: включение электропитания на станции, удаленной на 70 км. Каждая любительская радиостанция имеет главный выключатель питания, нам нужно управлять им дистанционно. Нужно найти решение, обладающее устойчивостью к сбоям. Это означает, что выключатель должен работать даже без связи по интернет. Такое может быть очень важно при отказе интернет-соединения или зависании станционного компьютера. В такой опасной ситуации я могу выключить питание всей аппаратуры станции, используя только телефонную линию. Я нашел недорогой дистанционный выключатель “Teleswitch” (http://www.fischer-werkzeuge.de). Это одноканальное 230-вольтовое реле, подключаемое к телефонной линии. При больших токах лучше использовать дополнительный контактор для включения аппаратуры станции. Когда станция не используется, дистанционный выключатель находится в режиме ожидания, компьютер выключен и нет опасности несанкционированного доступа, все обесточено и находится в безопасном состоянии. При необходимости Вы включаете станцию по телефону, набирая телефонный номер и четырехзначный пароль для включения питания. После получения команды включения по телефонной линии станция включается, компьютер загружается и автоматически соединяется с интернет. Многие материнские платы предоставляют возможность на уровне BIOS автоматической перезагрузки компьютера при пропадании питания (раздел “управление питанием”). Однако, по моему опыту, после длительного нахождения в выключенном состоянии плата забывает эту уставку. Я обнаружил лучший способ в руководстве по источникам питания ATX: нужно соединить с земляной шиной контакт “PS_on” (в большинстве случаев это провод зеленого цвета). Процесс загрузки при этом гарантированно начинается при подаче питающего напряжения на вход блока питания компьютера.

Итак, Windows загружается, но улыбка на моем лице опять застывает через несколько секунд: ОС начинает сканирование портов (LPT, COM, USB) для поиска вновь установленного оборудования. Результат этого – беспорядочные включения всей присоединенной к этим портам аппаратуры. Оборудование с большим энергопотреблением (усилитель, поворотки) может при этом выйти из строя. Другая проблема – может зависнуть Windows. Что делать, если Windows повиснет или взглюкнет, а Вы слишком далеко от компьютера, чтобы нажать нужную кнопку? Решение, которое я нашел – это использование платы сторожевого таймера (watchdog). Это плата для PCI-слота, которая инициирует подачу сигнала на перезагрузку на соответствующие разъемы материнской платы при неправильной работе ОС. Однако, для наших целей этого недостаточно. На плате сторожевого таймера есть также зеленый светодиод, индицирующий правильную работу ОС (я использую плату фирмы Quancom (http://www.quancom.de/), нашел недорогой клон этой платы через интернет). Для получения сигнала нужного уровня я добавил туда небольшую схему с ОУ в качестве компаратора. Она следит за напряжением на светодиоде. Дальше реле подает 12-вольтовое напряжение на периферию, если ОС работает правильно (светодиод светится). Это “состояние открытого коллектора” для электропотребляющего оборудования станции, ему нужно 12 вольт, чтобы работать. Если этого напряжения нет, не включатся ни реле РА, ни реле повороток. С помощью этого “сигнала разрешения” мы вводим защиту от неправильной работы Windows и делаем безопасным режим перезагрузки компьютера. Программное обеспечение платы сторожевого таймера – это одна из служб ОС Windows, так что лучше запускать эту службу не автоматически в процессе загрузки ОС, а из командной строки в конце загрузочного файла. Командная строка имеет вид: “net start <name_of_service>”. Станционный компьютер – это б/у-шный компьютер с процессором Celeron III 1200 (сокет 370), 256 Мб ОЗУ, маленький винчестер 6 Гб, звуковая карта, ТВ-карта для видеокамеры, сетевая карта, 2xUSB1, 2xLPT и 1xCOM для сигнала PTT. Операционная система – Windows XP SP2. Дополнительный вентилятор на корпусе (80 мм) и больший, чем необходимо, вентилятор на процессоре (бороться с лишним шумом в данном случае необходимости нет).

Image

Рис.1 Принципы коммутации оборудования

Когда все на станции заработало, следующий шаг – соединение с интернет. Это относительно несложная задача, нужен только адрес в интернет, по которому будет доступен компьютер станции. Наиболее распространенное решение – это использование “DYN-DNS-Service”. Я попробовал несколько таких дешевых или бесплатных услуг и понял, что у них есть проблема со стабильностью сервера преобразования имен (name-server). Так что мне пришлось выбрать другой способ – я получил статический IP-адрес. Это сейчас не так дорого, как было раньше. Предоставляемый объем траффика (около 3 Гбайт в месяц) достаточен для нашего случая. Подходит для этой цели также услуга “fastpath”, в Германии она стоит всего 1 евро в месяц.
Для связи компьютера с интернет я использовал небольшой маршрутизатор со встроенным DSL-модемом. Прилагаемый к нему пакет программ содержит также файерволл и возможность порт-форвардинга. Эти функции очень полезны, т.к. защищают компьютер от несанкционированного доступа по интернет. Использование WLAN вряд ли возможно из-за несовместимости по ВЧ аппаратуры станции и WLAN. В моем случае маршрутизатор несколько раз зависал на служебных программах провайдера. Я сделал цифровой таймер в его блоке питания, который снимает питание на 1 минуту каждые 24 часа. Таким способом маршрутизатор автоматически перезагружается раз в сутки, и если маршрутизатор завис, связь восстанавливается только ранним утром следующего дня.
И последний шаг – соединение трансивера и компьютера станции. В интернет есть много способов решения этой задачи (посмотрите сайты, предлагающие оборудование для цифровых режимов, таких как FSK), я выбрал инструментарий Бернда, DL9AN (http://www.qsl.net/dl9an). Этот способ имеет хорошее соотношение цена/возможности и позволяет передавать ЗЧ по гальванически развязанному интерфейсу для режимов приема и передачи. Используются вход/выход CAT трансивера и USB-порт. Таким образом, в компьютере мы используем для этого один USB-порт, вход/выход звуковой карты и COM-порт для переключения прием/передача.

Практическая реализация радиостанции.
Режимы. Наша дистанционно управляемая станция работает всеми режимами: Телеграф (извиняйте за некоторые шероховатости при манипуляции, я не пробовал соединить трансивер с телеграфным манипулятором по интернет, а пользуюсь программой “CWType” (http://www.dxsoft.com/). Принимать CW можно самому или попробовать “CWGet” (http://www.dxsoft.com/). Телефон (SSB, AM, FM) работает без проблем через Skype, используется обычная компьютерная гарнитура, соединенная с компьютером оператора, на стороне станции я только один раз покрутил ручку уровня громкости. Встроенная в Skype регулировка звука прекрасно работает. Цифровые виды. Программное обеспечение для этих режимов (FSK, SSTV и т.п.) установлено на компьютере станции и дистанционно управляется с помощью VNC. Использование таких средств, как “диаграмма-водопад реального времени” программы MixW (http://www.mixw.net/) потребляет очень много сетевого ресурса. В WSJT (http://pulsar.princeton.edu/~joe/K1JT/) я обхожу эту проблему, используя только статическую картинку водопада. Моя станция предназначена в основном для EME и MS на 144 МГц, так что я использую практически только WSJT.
Такую станцию можно установить где угодно в мире, если там есть возможность интернет- соединения. Поэтому мне удалось построить “антенну моей мечты” 4 x 4WL (12 элементов) DK7ZB (http://www.qsl.net/dk7zb) с усилением 20 дБд (см. рис.2). Я применил мачту, которая использовалась на железной дороге для крепления проводов контактной сети (рис. 3). Аппаратура в основном б/у или восстановленная (см. рис. 4)
“Шек” находится на стальном стеллаже за биотуалетом (рис. 5), так что глубоко дышать там не рекомендуется! Так как электронное оборудование может работать в диапазоне температур от 5 до 30° С, необходимо сделать теплоизоляцию помещения шека и применить нагреватель и вентилятор с управлением по температуре.

Image

Рис 2. Антенна направлена на запад. Посмотрите, сколько здесь свободного места! Вверху мачты находится влагозащищенный ящик с малошумящим усилителем, переключателем прием/передача на pin-диодах, разводкой камеры и поворотки, а также блок питания.



Последнее обновление ( Вторник, 25 Октябрь 2005 )
 

У Вас недостаточно прав для добавления комментариев.
Возможно, Вам необходимо зарегистрироваться на сайте.