part 5, TS-790 CAT interface & audio

 I del 5 - CAT och ljudinterfacen klara och en låda har tillverkats.

I lådan sitter nu fyra kretskort: USB ljudkortet, USB FTDI kortet, optokopplarkortet samt isolationstranformatorkortet.

För att minska på platsbehovet så togs en USB-A kontakt bort på ljudkortet och en avklippt USB-A kabel löddes direkt på ljudkortet. Även de båda 3.5mm stickproppsuttagen och stickkontatkerna togs bort och skärmade kablar är inlödda mellan ljudkortet och isolationstransformatorerna.

FTDI kortet har en USB mini kontakt så den fick plats med båda kontakter i lådan.

Lådan blev 95x95x35 mm i yttermått.

Kabeldragavlastning med små strappband. USB mini behövde ingen avlastning eftersom kontakthuset hamnade bakom en av fästpinnarna till locket.

Isolationstransformatorkortet och optoisolationskortet är monterade med icke-ledande plastdistanser samt plastskruv.

Separerade radio resp. dator jord är ju huvudsyftet med denna interfacelåda ;)

Tillverka en busenkel låda

Vanligtvis så ritar man upp en skiss på över och undersvepen och funderar lite på plåttjockleken och hur mycket längd en bock tar samt ett överlapp på ena svepet så plåtkanterna i underdelen döljs av locket.

Lådor i mindre storlekar gjorda av 1.0mm aluminiumplåt fungerar bra och lådan blir mycket lätt.

Jag använder två bockar på varje del i den busenkla lådan, samt 2 eller fyra fästpunkter.

Här ser man tillverkning av fästpunkter, eller distanser med gängade ändar.

Fyra 34mm långa distanser av 6mm diameter aluminiumstång kapas till.

Hål i varje ända för M3 samt M3 gängtapp dras igenom.

Dessa distanser blir även dom mycket lätta.

Man kan även göra detta utan svarv med ett skruvstäd, handsåg, borr, handgängtapp

Distanserna fäst i undersvepet

För att hitta var hålen i översvepet ska sitta så har jag några skruvar med en liten topp på, 

man sätter markörfärg på lockets insida ungefär där man tror hålet ska sitta, skruvar fast de fyra markörskruvarna så dom sticker upp lika mycket, anpassar locket så det sitter bra och sen knackar man lite så en markör överförs till locket.

Distanserna är skruvar med en delvis nedsvarvad skalle så en liten topp finns kvar

Har man ingen svarv - kan man såga av skallen helt och slipa till en topp av den gängade delen.

Del 6 handlar nog om en helt separat låda för nyckling PA och LNA

Det behövs en låda, en +13V matning samt en kretskort för att nyckla PA & LNA i sekvens.

TS-790 anger att man får belasta nycklingsutgångarna med max 10mA och 20V - annars kan man förstöra nycklingstransistorerna i radion.

part 4, TS-790 CAT interface & audio

 Part 1,2,3 är överstökade nu och nästa delsteg är att få ett isolationskort för ljud mellan dator och radio

Införskaffade ett par ytmonterade isolationstransformatorer, dom ska klara +10dBm och 200-4000Hz passband, till det behövs en principskiss. Audio ut från radion ACC2 uttag är 300mV över 47kOhm, så en 50Kohm potentiometer sattes över den sidan av isolationstrafon. Audio in i ACC2 är inte specifierad men låt se om 600ohm blir ett hinder, skulle inte tro det eftersom det finns mycket mer mV på line out än vad som behövs, därav två potentiometrar på datorsidan av line out.

Sen behövs ett kretskort, ritad i gamla eagle samt etsat med toner transfer.

Som vanligt så blev det nåt fel, en potentiometer fattas på line out men det gick att klämma in den ändå på kretsbanorna. Lade till en experimentsektion i nedre hörnet om det blir några nya kretsar som tillkommer, just nu är det sektionen tom.

Kretskortet är bestyckat.

Kretskortet behöver inte vara så litet så jag passade på att addera genomföringsferriter på samtliga signalledare och jord. Det händer att utrustningen används på temporära installationer och där blir det gärna oönskade RFI likande problem i samband med externt slutsteg och diverse kablage.

Lade till en nycklingkrets med optokopplare om det skulle bli aktuell framöver med DTR/RTS nyckling - men just nu är denna nycklingskretsen redundant eftersom T/R sker via CAT interfacet istället. 

Kort och USB Ljudkort är provkört samt potentiometrarna ställda på rimliga nivåer i WSJT.

Så nästa steg är nyckling av externa slutsteg och koaxrelä i mast, det blir  nog del 5 och framåt.
EXT.CONN innehåller nyckling av PA samt ALC ingång till radion. TS790E är unik på så sätt att det finns separat nyckling och ALC för alla tre banden 144, 432, 1296 - något som inga av de nya all-mode VHD/UHF radio har, typ IC-9700 som exempel som man måste ha bandavkodning för att kunna bestämma vilken RF utgång som kommer att användas.

part 3, TS-790 CAT interface & audio

I part 2 så hoppade CAT kontrollen igång fint med TS-790 ACC1 kabelanslutningar till FTDI USB adaptern i datorn och med WSJT så kördes de första QSOna.

Eftersom orginal IF-232C från Kenwood redan nämner oljud från datorsidan som ett problem och som löses med optokopplare samt separation av dator respektive radio jordarna - SÅ gjorde jag ett prototypkort med lite olika kretsar på.

Kretskortet i sin nuvarande och fungerande version syns här med sina optokopplare och DC/DC krets.
Varje signalledare har avkopplingskondensator samt s.k through hole ferrite, i nuläget så har inte
+5V från FTDI dessa åtgärder - vilket är nåt att lägga till på kortet om det blir tillfälle.

Det stora problemet var att få igång alla fyra logiksignalerna igen.

Men tillslut listade även jag ut att den optolösning som nu används är en inverterande logik och det innebär att den modifiering av Sparkfun FTDI kretskortet där alla HW logiksignaler sattes till INVERTED nu måste plockas bort med FT-PROG och en ny template utan invertering som laddas på EEPROM i FTDI kretsen.

Efter denna förändring så hoppade CAT igång omgående :)  .

Den stora vinsten hördes i 144MHz mottagaren, men en lokal mobilantenn bredvid radion och datorn så reducerades USB oljudet om man jämför med en lödd sammankoppling utan optokopplare!

WSJT är konfigurerat enligt följande

Man kan använda endast TXD och RXD mellan dator och radio och på radiosidan i ACC uttaget koppla ihop CTS med RTS - på det viset kommer RXD/TXD kommunikationen alltid vara igång. 
I WSJT får man då ändra "Handshake" till "None".

Men nu när jag fått ihop en lösning med alla fyra signaler + jord så låter jag mjukvaran sköta RTS och CTS men i WSJT ställer man in "hardware handshake.
Antalet fel i CAT kommunikationen, som hörs som pipmeddelanden i TS790, reduceras mycket om man använder alla fyra signalerna mellan dator och radio istf. endast TXD & RXD och RTX/CTS ihoplödda.

Här är mitt prototypkortsschema med diverse extra komponenter
Layouten efter kretskortet tillverkades fick handändras runt dc/dc convertern där pinkonfigurationen ändrades efteråt.

Det finns andra FTDI kretskort där även RTS och DTR finns framdragna till stiftlist - vilket öppnar för T/R kontroll via DTR också. I schemat finns en extra optokopplare med en N-ch switch som kan dra t.ex ett +5V SMD relä som i sin tur nycklar PTT. På mitt FTDI kort finns såklart DTR i IC men jag har ju modifierat så RTS finns istället för DTR på stiftlisten.

På prototypen finns även en DC/DC isolerande krets som matas av FTDI +5V USB spänningen och ger en galvanisk isolerad +5V 0.2A på radiosidan. Tanken var att det skulle krävas fler kretsar på radiosidan och att slippa ha två separata och isolerade nätaggregat mellan radio och dator.
Nu krävs inte en separat +5V med egen jord - så det delen blev oanvänd nu.

Genomgående finns 10nF resp. 6.8nF samt ferriter på signalledarena för att reducera RF känslighet och kanske reducera RFI från FTDI kortet.

Nästa steg är den mest kritiska - att få in detta i en låda ;) tillsammans med FTDI kortet.

part 2, TS-790 CAT interface & audio

 Jahapp

1: steget att få CAT QRV har gått bra

Med FTDI USB-TTL serial konverterkortet direktkopplat till ACC1 uttaget på radio så hoppade CAT igång rätt omedelbart, med inverterade RTS,CTS,RxD,TxD signaler i EEPROM via FT PROG.

Med FT PROG i FTDI FT2323RL så sattes alla TTL ovan till INVERTED samt att  strömbegränsningen höjdes från 90mA till 200mA för att eventuellt driva två optokopplare med FT2323RL.

Även ljudinterfacet är igång med 600:600 ohms isolationstransformatorer och trimpottar.

Så första MGM QSOet är genomfört och det gack bra.

2:a steget är att skapa separation av jord mellan radio och dator, dvs. den gemensamma jordpunkten i CAT interfacet ska brytas upp med hjälp av optokopplare, på samma sätt som Kenwood orginal tillbehöret IF232C gjort. IF232C var gjord för RS-232 dvs. inte USB, samt kräver två separata nätdelar.

Det finns digitala TTL/CMOS isolatorer med eller utan integrerad DC/DC isolerad försörjning - kostar lite mer och eventuellt så kommer DC/DC kretsen PWM frekvens att störa radio eftersom DC/DC använder höga switchfrekvenser med så små inbyggda induktorer. 

Sen finns det USB-USB isolatorer men det blir ingefär samma problem med den isolerande DC/DC kretsen där med.
Man skulle kunna välja en digital isolator utan integrerad DC/DC och göra en extern DC/DC lösning med betydligt lägre PWM frekvens (kHz) som kanske ger mindre störningar i en VUSHF radio.

Oavsett så bör man ha nån RFI krets för att ta bort PWM oljud - ytterligare komponenter krävs :(

Så - en optokopplarlösning med separat DC regulator blir valet här.

Gjorde ett prototypkretskort för fyra optokopplar-IC och lite passiva kringkomponenter.

Kretskort med toner transfermetoden igen, endast optokopplare, motstånd, kondensatorer och ferritgenomföringar fick vara med här

Det fungerade inte alls att lägga detta kretskort mellan FTDI och ACC1, nivåerna tycks bli fel.

Tänker man lite på hur RTS/CTS fungerar, radio vill ha inverterad logik, dvs. normalt ligger det +4.8V på RTS/CTS och när data strömmarna ska stoppas, ligger det +0.16V på RTS/CTS under en kort tid.

Så - utan +4.8V så kommer varken radio eller dator att vilja sända på TXD.

Kenwood IF232C:

• TXD RXD uses negative logic
• CTS from computer, at low - radio sends no data
• RTS to computer, at low - computer sends no data

Så en ny kretslösning med dessa fyra optokopplarna krävs, som ska ha två separata jordar och två separat +5V matningar.

Mäter man på radio och dator FTDI kortet:

• RTS/CTS +4.8V (data enabled), +0.16V (data disabled)
• TXD/RXD +0.15-0.8V (varierande data flöde)

Frågan är hur man löser två +5V matningar?

På datorsidan finns en Vbus +5v inbyggt på FTDI kortet, enkelt men lite farligt eftersom det är USB spänningen från datorns USB uttag som direktmatas, man får ha nån typ av skydd här, PTC eller en DC regulator eller seriemotstånd

På radiosidan så har FT-790 inga +V spänningar nånstans i ACC1 eller ACC4 kontakterna, inte bra.

Man får alltså dra en separat +13V DC kabel till samma nätaggregat som TS-790 använder sig av, plus se till att det finns en +5V regulator samt en tålig jordning mellan interfacet och radio.

+5V regulatorn blir nog en MIC2920A 400mA "bullet proof" LDO i SOT-223 format med s.k foldback current limiting, dvs. en typ av strömbegränsning är inbyggd om det blir kortis på utgången.
Adderar 0.1uF på ingången och 10uF på utgången för att ta bort ev. självsvängningar på ostabilitet.

Logikschema: radio till vänster, dator till höger, optokretsen i mitten

Ovan är nuvarande tanke, en icke-inverterande opto koppling med ett 1K->4.7K motstånd från kollektor till +5V och ta ut TTL signaler på kollektorn.
Man skulle kunna ha en inverterande opto koppling med 1K->4.7K motstånd från emitter till minus och ta ut TTL signaler på emittern.

Eller så gör man båda kretsarna på en och samma gång så har man både inverterad och icke inverterad på samma opto transistor med två 1k motstånd på respektive kollektor och emitter.

Kommer det att funka?

Win10 på min dator har nån kontroll som stänger av USB portarna om man labbar lite med dessa.

Så att ha gått från COM4, så är Win10 uppe i COM11 och man får byta fysisk USB port då och då.

Oklart om detta går att fixa i efterhand, trots allt har jag använt FDTI USB och motsvarande USB-TTL hårdvara dvs. kända OEM produkter.

Nästa steg

Prova ut lösningen med separata +5V DC försörjningar
Labbtest på bänk, sen prova med radio och FT232RL interface

Nytt kretskort med fler komponenter, avkoppling, strömbegränsningar samt med stiftlister för in och ut, kan montera FTDI kortet och ACC kabel där.

Audio för MGM

I ACC2 uttaget på TS-790 finns det som behövs för ett ljudkortsinterface, förutom DC matningspänning.

• pin 3 som ger RX audio och som ansluts till SPEAKER line out
• pin 11 som ger TX audio och anslut till MIC line in
• pin 4,8,12 jord
• 
  

Från vänster, PnP USB ljudkort, troligen ett Nedis USCR10051BU, EAN 541281026631

med nån krets som liknar PCM2704 "16bit stereo DAC with USB interface" med 48kHz sampling (som MGM mjukvaran WSJT m.fl vill ha) och dynamik 98dB, nåt billigt mao. som använder microsåfts USB PnP audio drivers

Till höger, två 600:600 isolationstransformatorer, på bilden har endast en potentiometer monterats, men det var nödvändigt att ha potentiometer på båda transformatorerna.

I mitten USB FTDI TTL serial interface för CAT

Kenwood from 80's CAT serial interface to USB

Kenwood from 80's CAT interface to USB

Skaffade en begagnad Kenwood VUSHF radio och började genast gå igenom möjligheterna till att köra MGM med CAT kontroll.

Orginal tillbehör är Kenwood IF-232C som gör ett seriellt interface men har stor D-sub RS-232 kontakt samt anslutning till ACC1 DIN kontakt på radion.

Information och schema om interfacet hittar man på nätet, denna informationen ingår inte i orginal manualen för radion.

ACC1 DIN kontakten med 6 pinnar är lätt att skaffa.

Det man bör notera är att TTL signalerna är inverterade för dessa Kenwood typerna.

Andra radiofabrikat använder icke-inverterade TTL signaler.

Här ser man igen att TTL signalerna är inverterade för TXD och RXD.

Detsamma gäller även för Kenwood CTS och RTS, trots valet av symboler på ovanstående schema.

USB -> TTL INTERFACE 5V & Inverterade signaler

Sparkfun DEV-09716 Ett FTDI USB-TTL serial kort med miniUSB och stiftlist.

Hittade ett USB till Seriellt interface med en FT232RL krets, beställde detta kort.

Notera att Kenwood använder 5V TTL signalering på ACC1 kontakten, man gör en lödbrygga på kretskortet där man väljer mellan 3.3V eller 5V TTL.

Man får korsa alla TTL ledarna TXD->RXD, CTS->RTS för att få kommunikationen att fungera.

Med FT PROG, som finns att ladda ned från FTDI hemsidan, så kan man lätt ändra på handskakningen med hårdvaran, dvs. sätta RTS, CTS, TXD, RXD till INVERTED.
Man gör en template i FT PROG, applicerar template'n och sen skriver in template'n i EEPROM på detta kretskortet, sen har man anpassat sig till Kenwood's inverterade TTL signaler.
Det finns en bra tutorial på FTDI FT PROG hemsidan.

Just detta FTDI kretskort verkade passa bra - MEN det finns ett problem här!

Tittar man på kretsschemat på denna produkt ser man att man inte har lagt ut RTS på stiftlisten, av nån anledning så ha man valt att istället lägga ut DTR.

TXD, RXD och CTS finns på stiftlisten redan.

Orsaken till denna pinlayout är att DEV-09716 kortet är avsedd för Arduino applikationer där DTR används flitigt.
Det finns säkert andra färdiga kort med RTS på stiftlisten, men jag hittade inga just då.

Så jag gjorde en modifiering på kretskortet.
Pinne 2 är DTR
Pinne 3 är RTS

Lyfte upp pinne 2 helt från kretsbanan, flyttade pinne 3 litet för att ge plats för en lödpunkt.

Lackerad koppartråd 0.15mm diameter byglar nu mellan IC kretsen pinne 3 och stiftlisten.
Man kan tro att det räcker med att återanvända den befintliga kretsbanan men den förstörs lätt när man försöker lyfta på pinne 2, så då drar man en isolerad ledare istället.

Provkörning

Med korsad TTL kabel mellan stiftlist och ACC1 6-pol DIN på Kenwood, samt ett omprogrammerat och fullt fungerande USB FTDI interface med 5V TTL nivåer är det dax att prova CAT control.

Provade med WSJT-X som redan var installerat och har viss CAT styrning.
Första steget är att konfigurera radiointerfacet för CAT control

Det är nästan omöjligt att hitta nån referens till serieinterfacet om baudrate med mera.
Men ovanstående inställningar fungerar fint. Det mesta är självförklarande, det är hårdvaruhandskakning med RTS/CTS som gäller och PTT via CAT.

Beroende på Kenwood modell så är det olika bra support i DLL filerna, t.ex har man en TS-790 så fungerar det dåligt i WSJT-X, väljer man istället "fel" radio, t.ex TS-850 så fungerar den profilen mycket bättre på TS-790.

Provar man det TEST CAT så ska inga felmeddelanden dyka upp.

Provat CAT styrningen genom att byta moder i WSJT-X, varje mode har sin fördefinierade aktivitetsfrekvens, och byter man till FT8 så ställs VFO på den förprogrammerade frekvensen 144.175MHz.

Provar även PTT med TUNE funktionen i WSJT-X och radion växlar mellan RX <->TX

I WSJT finns en CAT control delay på 1sekund eftersom POLL INTERVAL är som kortast 1sekund.

Ändrar man frekvens med VFO ratten så följer WSJT efter med en liten delay.

Det är lite förvånande att synk mellan WSJT och radio är så pass långsamt, både frekvens och PTT har rätt lång delay.

Original Kenwood IF-232C radiointerface har jobbat med isolering av signalerna, dvs. man har separerat signaljord i dator från signaljord i radion. Samt isolerat signalledarna genom ett antal optokopplare.

Så här anger man problemen i orignal texten för interfacet:

Med den hårdvara jag använt hittills så stör USB-FTDI interfacet Kenwood radions 144Mhz mottagare MEN först efter att man stängt ned WSJT-X och USB FTDI device't inte används - DÅ först hör man tydligt att interfacet ger ifrån sig ett knastrande ljud i 144MHz mottagaren. 

Notera att jag använde en mobilantenn som satt väldigt nära radio, med en fast antenn så lär det störa mindre..

Man kan gå två vägar, addera fler RFI åtgärder med avkopplingskondensatorer samt ferriter och använda samma jord eller även göra tillägget och separera jord dator/radio genom optokopplare - på samma sätt som Kenwood's orginal radiointerface gjorde redan på 80talet.

Det man pekar ut är att radiointerfacet och radion ska ha samma nätaggregat, och datorn ett annat nätaggregat.

Att ha samma jordpunkt i radiointerfacet men med separata nätdelar i dator och radio kan betyda problem och jordloopar kan skapa strömmar som kanske kan bli skadliga.

Kvar att göra:

Addera USB Ljudkort

RFI åtgärder på USB anslutningarna