Мой LDG Z-817 для FT-817ND

В свое время приобрел себе автоматический антенный тюнер LDG Z-100. Статейка, посвященная антенному тюнеру LDG Z-100, его устройству, возможностям и доработкам.
Так-же имеются некоторые материалы, посвященные протоколу управления и взаимодействия тюнера и трансивера на примере попытки скрестить этот тюнер с трансивером YAESU FT-840.
К сожалению, стыковка LDG Z-100 и YAESU FT-840 так и не была доведена до конечной цели по причине замены трансивера на ICOM ic7000. Теперь же, в связи с покупкой для вылазок на природу YAESU FT-817ND, решил LDG Z-100 не трогать, а приобрести специализированный тюнер LDG Z-817.

Примерно за обещанные три недели добрался до меня купленный в www.3d-radio.com тюнерок! Как и следовало, доставили курьером до дома. После внешнего осмотра пришлось сразу же вскрыть аппарат для установки батареек - внешнего питания тюнера не предусмотрено. Для тестов за неимением под рукой батареек, были установлены полуразряженный аккумуляторы. Производитель обещает, что при нормальной эксплуатации тюнера комплекта батарее хватит на год, так как благодаря применению дву-стабильных реле, тюнер потребляет энергию только во время настройки и индикации результатов настройки, далее переходя в полностью выключенное состояние. Ну, а уж если корпус вскрыт, надо устроить небольшую фотосессию внутренностей!

Размеры печатной платы: длина = 107.5мм, ширина = 91.5мм, без учёта выступающих на 10 мм светодиодов и на 15 мм кнопки управления вместе с насадкой. Высота деталей над платой без учёта отсека для батарей = 10 мм, с учётом выступающих контактов кнопки управления = 15мм. Отсек батареек приклеен к корпусам реле двухсторонним скотчем и дополнительно прижимается приклеенной к корпусу полоской упругой резины. Так что выпадения батарей при транспортировке можно не опасаться!

Сразу бросается в глаза малое количество ячеек ёмкостей и индуктивностей, по 6 (вместо 8 того и другого в LDG Z-100), а значит, всего 64 шага изменения параметров. (впрочем всего возможно 8192 состояния). Построен по классической уже для LDG схеме Г-образного тюнера с переключаемой ёмкостью. Так-же некоторое недоумение вызывают провода подключения к UHF разъёмам, и если, сторону TRX, проходящую через кольцо трансформатора рефлектометра ещё можно понять, то кривое колено на выходе объяснению не поддаётся... Если только кривые руки.

Первое же включение и пробежка с настройками по по диапазонам на домашней G5RV показала вполне нормальную согласовку на всех (кроме 1,8 и 3,6 мГц, где антенна не работает из-за своих размеров), даже на проблемном для LDG Z-100 15-ти метровом диапазоне - везде КСВ было не более 1 сегмента по SWR показометру YAESU FT-817ND, а на 3,5 мГц - не более 3 сегментов, что вполне пригодно для работы. Управления тюнером производится так-же, как и на Z-100, одной кнопкой в зависимости от времени её нажатия. Трансивер при этом автоматически переводится в режим PKT, выходная мощность снижается, включается передача и тюнер производит соответствующие процедуры настройки, по окончанию которых все настройки трансивера возвращаются в состояние, предшествующее этой процедуре! Быстро, удобно и безопасно!

Вольный перевод небольшого фрагмента из "User`s manual Z-817" на русский язык.. (кликнуть здесь!)

БЫСТРЫЙ СТАРТ, или НАСТОЯЩИЙ HЭM НЕ ЧИТАЕТ РУКОВОДСТВА!

Хорошо, но, по крайней мере, прочитайте эту часть прежде, чем включить Z-817:
1. Выключите питание своего FT-817 трансивера.
2. Соедините заднее гнездо антенны на приемопередатчике к гнезду “TX” на Z-817, используя 50 омный соединительный кабель.
3. Соедините 50 омным кабелем антенну к гнезду "ANT" на Z-817.
4. FT-817: (Если ваш трансивер не FT-817, то перейдите к шагу 10), Соедините один конец поставляемого радио-кабеля интерфейса к порту ACC сзади Вашего FT-817 трансивера.
5. Соедините другой конец поставляемого радио-кабеля интерфейса к "RADIO" гнезду cзади Z-817.
6. Включите питание своего трансивера. Как только это произойдет, нажмите и держите кнопку "F" в течение одной секунды для получения доступа к расширенным меню. Вращайте ручку "SEL" до меню #14, "CAT RATE". Вращайте ручку настройки, пока не отобразится "38400". Нажмите и держите кнопку "F" нажатой снова в течение одной секунды, чтобы сохранить установки и возвратиться к нормальному функционированию трансивера.
7. Выберите желаемую рабочую частоту и вид модуляции.
8. Нажмите и держите кнопку "TUNE" на передней панели Z-817 в течение одной секунды (пока "Tuning LED" не загорится), затем отпустите. Приемопередатчик автоматически переключается на вид модуляции "PKT", и настраивает минимальную мощность (тут американцы врут - устанавливается мощность 2,5 Вт - прим. RM9WY), и Z-817 начинает цикл настройки. По окончании цикла настройки первоначальный вид модуляции и уровень мощности восстановятся.
9. Подождите окончания цикла настройки; Вы теперь готовы работать!
10. (Трансивер не FT-817): Выберите рабочую частоту, и CW или AM вид модуляции.
11. Включите передачу радио, нажмите и держите кнопку "TUNE" на Z-817, пока "SWR LED" не загорится, затем выпустите кнопку TUNE.
12. Подождите окончания цикла.
13. Выключите передачу трансивера, затем возвратитесь к желаемому рабочему режиму. Вы готовы работать!

Индикация и сигнализация

На передней панели есть одна кнопка и два индикаторных светодиода.
• Кнопка TUNE: Запускает настройку из памяти или цикл полной настройки, и также переключает блок настройки между режимами "активный" и "обход".
• SWR LED GREEN: Горит постоянно зеленым цветом в конце настраивающегося цикла, чтобы указать, что хорошее согласование найдено.
• Tuning LED RED: Горит во время операции настройки, также мигнет кодами ошибки, если хорошая настройка согласования не найдена.
Основная Операция Настройки

Тюнером Z-817 управляют непосредственно от кнопки "TUNE" на передней передней панели Z-817. Два типа циклов настройки доступны; настраивающий цикл из памяти и полный настраивающий цикл. Цикл настройки из памяти, пытается настроиться быстро основанный на сохраненном в памяти значении, что ранее настравалось на существующую частоту. Если попытка настройки ранее была успешна в настройке на выбранную в данное время частоту, параметры настройки для того согласования будут загружены в реле блока настройки, и проверены, чтобы видеть что приемлемое согласование SWR найдено. Полный настраивающий цикл “начинается на пустом месте” и начинает неподвижную настраивающую последовательность где Z-817 быстро перебирает переменные комбинации значений индуктивности и емкости, и затем уточняет на лучшее возможное согласование. Когда настраивающийся цикл закончен, если приемлемая настройка была найдена, значения индуктивности и емкости сохраняются в памяти, связанной с выбранной частотой, таким образом, то, что они могут быть вспомнены быстро в будущем через цикл настройки из памяти. В этом "самообучение" Z-817; чем дольше Вы используете это, тем более близко тюнер приспосабливает себя к диапазонам и частотам, которые используются. В обоих случаях, в конце настраивающегося цикла, передача проводится в течение 1.5 секунд после того, как настройка закончилась, так, чтобы результат мог быть прочитан на внутреннем индикаторе приемопередатчика SWR или другом действующим индикаторе SWR, и LEDs на передней панели укажут на статус цикла настройки. Тюнер также может также быть переключен в режим "обхода", когда он электрически удален из цепи антенны. Хотя FT-817 приемопередатчик разработаны, чтобы передавать и принимать на всех КВ диапазонах плюс 6 метровый, 2 метровый и 70 сантиметровый диапазоны, Z-817 разработан только, чтобы работать на КВ и 6 метровом диапазоне. Микропроцессор Z-817 проверит рабочую частоту перед настройкой, и не будет настраиваться на 2 метрах или 70 см. Если настройка на этих группах предпринята, "Tuning LED" 10 раз быстро мигнет, и никакая настройка не будет выполнена.


Использование режима Обхода:

Для переключения между режимом обхода и активным режимом нажмите кратковременно кнопку "Tune" на передней панели Z-817. "SWR LED" вспыхнет три раза, чтобы указать, что тюнер находится в режиме обхода. Нажмите переднюю групповую кнопку "Tune" кратковременно снова, чтобы использовать предыдущие параметры настройки блока настройки. "SWR LED" вспыхнет однажды указать, что тюнер больше не обходится. Эта функция может быть полезной если Вы хотите сравнить работу антенны с и без использования тюнера.


Цикл Настойки из Памяти:

Чтобы начать цикл настройки из памяти, нажмите и держите кнопку Tuning на передней панели Z-817 до загорания светодиодов. Настраивающий цикл памяти начнется. Z-817 переведет FT-817 в режим "PKT", изменит уровень мощности на тот, который является подходящим для настройки, и включит радио на передачу. Когда настройка будет закончена, FT-817 возвратится к режиму и уровню мощности, ранее выбранному.

ВНИМАНИЕ: Подождите, пока цикл настройки не закончится полностью прежде, чем выключить радио или нажать PTT кнопку на тангенте. Отказ сделать так оставит радио в PKT режиме после завершения цикла настройки.
Если Вы используется радио, отличное от FT-817, выберите рабочую частоту, CW или AM вид модуляции. Включите передачу радио, нажмите и держите кнопку TUNE на Z-817, пока Настройка не начнется, затем отпустите кнопку TUNE. Подождите окончания цикла. Выключите передачу радио, затем возвратитесь к желаемому рабочему режиму и виду модуляции.


Полный Цикл Настройки:

Иногда, если Вы передаете на ранее настроенной частоте, но что-то немного изменилось в Вашей антенне (например, антенна была переориентирована), вызывается значение из памяти сохраненной настройки, которое является приемлемым, но не является столь же оптимальным, как могло быть. В этот случай, запуск полной настройки заставит Z-817 уже искать лучшую настройку, чем настройка, сохраненная в памяти для этой частоты. Чтобы вызвать цикл полной настройки, нажмите и держите кнопку Tune на передней панели Z-817 до появления свечения светодиодов, и продолжайте держать, пока ВЕДОМАЯ Настройка не выходит снова. Выпуск кнопка Tune однажды ВЕДОМАЯ Настройка выходит. Полный настраивающий цикл начнется. Когда настройка закончится, приемопередатчик вернется к предыдущему рабочему режиму и уровню выходной мощности.
ОТМЕТЬТЕ: Подождите, пока настраивающийся цикл не закончится прежде, чем включить радио или нажать PTT кнопку на тангенте. Отказ сделать так отсавит радио в режиме PKT после завершения цикла настройки. Если Вы используется радио, отличное от FT-817, выберите рабочую частоту, и CW или AM вид модуляции. Включите передачу радио, нажмите и держите кнопку TUNE на Z-817, пока Настройка не начнется, затем отпустите кнопку TUNE. Подождите окончания цикла. Выключите передачу радио, затем возвратитесь к желаемому рабочему режиму и виду модуляции.



ИНФОРМАЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ
Мобильная работа.

Z-817 отлично подходит для мобильной работы. Он может быть установлен вместе с приёмопередатчиком, или установлен отдаленно. Единственное требование - то, что тюнер должен оставаться сухим. Поставляемый интерфейсный кабель 14 дюймов длиной. Если необходимо, чтобы Z-817 был помещен дальше от приемопередатчика, чем позволяет длина этого кабеля, должен быть изготовлен пользовательский кабель. Это может быть достигнуто двумя способами: разрежте поставляемый кабель и спаяйте кабель-вставку между всеми контактами разьема, или приобретите новые разъёмы и кабель, чтобы изготовить интерфейсный кабель нужной длинны.


Аварийная работа

Z-817 обеспечивает работу по всему указанному диапазону, а не только в радиолюбительских диапазонах. Это делает тюнер пригодным для работы на аварийных частотах, или для работы на других разрешенных диапазонах (например, СВ).


Операция с PC / CAT интерфейсом.

Хотя Z-817 использует порт CAT интерфейса FT-817 для того, чтобы управлять трансивером, Z-817 позволяет пользователю продолжать использовать CAT интерфейс с FT-817 для управления от PC одновременно. Если управление с PC радио желаемо, просто подключите кабель CAT интерфейса (подобный Yaesu CT-62) к разьему "Computer" на задней панели Z-817.
Любое программное обеспечение управления трансивером на компьютере должно использовать скорость 38400 бод, так как только эту скорость использует Z-817 для того, чтобы управлять FT-817. Z-817 мониторит активность компьютерного порта прежде, чем начинает любую деятельность. Только когда CAT интерфейс будет свободен определенное время, Z-817 занимает CAT интерфейс для выполнения цикла настойки. Когда цикл настройки закончен, управление CAT интерфейсом возвращается к PC. Эта процедура является абсолютно автоматической и прозрачной пользователю. Просто соедините PC, и используйте программное обеспечение для управления трансивером. Нажмите кнопку TUNE на Z-817, когда необходима настройка.

Немного моих изысканий по реверс-инжинрингу - попытался "снять" хотя бы некоторые части принципиальной схемы для выяснения возможности дистанционного управления тюнером и дистанционного просмотра его элементов индикации :-)

Принципиальная схема ВЧ части тюнера совершенно классическая, выполнена по CL либо LC Г-образному варианту (переключается реле К13) ряд конденсаторов 10, 20, 40, 80, 160, 320 pF ряд индуктивностей на кольцах (материал мне не известен, но скорее всего AMIDON) 2, 3, 5, 9, 14, 22 (приблизительно, так как кольца залиты китайским термоклеем, через который видно не очень хорошо) витка на кольцах двух типоразмеров (последние два кольца имеют бОльший диаметр) первые - 12,5мм, два больших - приблизительно 13,5 (+- 0,5 мм - там сложно моим большим штангелем точно измерить). Диаметр провода - по изоляции -0,65 мм.

Логическая часть выполнена достаточно оригинально всего на 2 микросхемах: однокристальном процессоре (U4) PIC16F886 I/SP, прошивка моего экземпляра Z81710, и Dual N & P-Channel PowerTrench - сдвоенном силовом ключе (U1) FDS8858CZ. В качестве датчика согласованности применен классический КСВ-метр на токовом трансформаторе, токовой обмоткой которого служит центральный проводник к разъёму TX. Печатная плата выполнена в варианте с двухсторонними проводниками частично с применением (в основном, пассивных) SMD элементов, версия платы Z817 V1.4. Коммутационными элементами использованы низковольтные двустабильные одно-обмоточные реле NEC UA 2-4. Коммутация реле осуществляется импульсами напряжения питания батареи, состояние определяется переполюсовкой напряжения, подаваемого на обмотку (в отличии от тюнера Z-100, где бистабильные реле имеют по два обмотки, для управления которыми применяется специальный многоканальный контроллер). Одним из выводов обмоток все реле подключены непосредственно к соответствующим выводам процессора U4, а другие концы обмоток объединены и подключены к силовому ключу U1, который по команде процессора U4 может подключить эту шину или к минусу или к плюсу питания. Выводы микропроцессора устроены по двухтактной схеме с третьим Z-(высокоимпендансным) состоянием. Никаких шунтирующих диодов, естественно, нет (судя по всему, используются защитные диоды на выводах как в процессоре, так и в силовом ключе, см. datasheets на микросхемы). Однако, каждый из выводов процессора зашунтирован керамической ёмкостью.
Судя по следам ручной перепайки одного из реле, данные реле большой надежностью не отличаются..
Реле К14 и К16 используются для коммутации сигнальных цепей TxD и RxD и формировании "обхода" тюнера. Ещё одно реле К15 используется для коммутации питания от батареи на часть схемы.
В схеме есть защита от ошибочно переполюсованного подключения батарей в виде последовательного c батареей диода D14, но нет защиты от превышения напряжения питания.

Так как реле имеют 4,5 вольтовое номинальное рабочее напряжение, а так-же напряжение питания на сам процессор подается непосредственно, и никаких дополнительных стабилизаторов в схеме не предусмотрено, недопустимо вместо батарей подавать напряжение для питания тюнера с 1 контакта управляющего разьема!!!

Вообще, питание тюнера достаточно интересно выполнено. В спящем состоянии тюнер полностью обесточен. Питание на схему , в том числе и на процессор, подается или через кнопку "TUNE", или после ее отпускания через реле К15 и до окончания процедуры настройки и индикации, после чего питание со схемы полностью снимается! Таким образом, достигается исключительно высокая живучесть батареек :-)
Вопреки указаниям в инструкции о необходимости использования всех 8 проводников в управляющем кабеле, реально сам тюнер использует только 3 проводника, 3(GND), 4(TxD), 5(RxD), остальные просто пробрасываются транзитом для других целей. Соответственно, если вы решили вынести тюнер ближе к антенне, и не будете использовать CAT-интерфейс, то можно пробросить только 3 проводника, использовав, например, витую экранированную пару микрофонного кабеля. Насколько длинным можно сделать управляющий кабель - требуется экспериментальная проверка в реальных условиях, так как по кабелю "бегает" управляющий сигнал последовательного протокола со скоростью 38400 Бод и размахами CMOS логики, так что и ёмкостное, и индуктивное затухания + наводки от излучения антенны, особенно в рассогласованном виде, теоретически, могут привести в сбоям в работе даже при небольшой длине.
Однако, мною лично проверено, что управляющий кабель, изготовленный из 4-жильного микрофонного кабеля в экране КММ 4х0.12 длинной 8 метров, работает нормально! Из всего разъёма задействованы следующие контакты: 1 - "13,8В" - проброшен, но пока не используется, планируется использовать для управления тюнером и возможно, питания вместо батарей через дополнительный стабилизатор; 3 - "корпус" - к нему подключена оплетка кабеля с обеих сторон; 4,5 - данные, приём передача ; 6 - "диапазон" - пока тоже не задействован, планируется использовать для удаленного переключателя антенн хотя бы КВ/УКВ - для уменьшения количества кабелей в поле.

После того, как выяснено, что пара трансивер-тюнер работоспособна через кабель некоторой длинны, уже достаточной для выноса тюнера к антенне, осталось решить вопрос - как управлять этим тюнером? Ну, и желательно, иметь информацию о том, чем закончился процесс настройки тоже с тюнера, а не пользоваться косвенными показаниями SWR-метра в трансивере! Кидать еще один как минимум, 4-жильный кабель для выноса кнопки к трансиверу и 2-проводной кабель для переноса туда-же светодиодов? Нет! Есть идея получше, использовать только имеющиеся кабели и разъёмы, и при этом полностью сохранить стандартность и независимость и тюнера, и трансивера!
Но об этом чуть позже, когда идея будет проверена и испытана!

Ещё одно описание взаимодействия трансивера и тюнера (аналогично Icom AH-4). Возможность доработки тюнера LDG z817 для взаимодействия в автоматическом режиме с трансиверами Icom и не только. (кликнуть здесь!)

Логика управления тюнером аналогичным Icom AH-4 (4 проводное подключение тюнеров. Этот протокол используют многие тюнеры , в том числе, и производства LDG)
(Описанное ниже представляет мой результат исследования взаимодействия тюнера LDG z100 и трансивера Icom ic7000) и не претендует на истину в последней инстанции. http://zinvit.com/images/rticom.jpg - распиновка айеомовского разьема тюнер
1. при поступлении в трансивер команды настройка (нажатии кнопки тюнер на трансивере первый раз, табло "ТЮНЕР" на трансивере не горит) происходит следующее:
на контакт START тюнерного разьема выдается лог ноль - замыкается на массу длительностью примерно 600 мс (среднее нажатие. есть еще короткое и длинное, но об этом позже). Тюнер переходит в режим настройки и в свою очередь, выдает 0 на ногу KEY тюнерного разьема.
Трансивер, увидев 0 на ноге KEY, снижает мощность до примерно 20%, включает передачу и выдает несущую (типа телеграфного режима независимо от вида модуляции установленной в трансивере на данный момент)
Тюнер, увидев наличие ВЧ сигнала, начинает настраиваться. Закончив настройку, независимо от ее результатат или по истечению некоторого времени таймаута, тюнер снимает 0 с ноги KEY.
Трансивер снимает передачу и возвращается в режим, предшествующий команде "ТЮНЕР", зажигает индикацию "Тюнер" на дисплее.
2. При повторном коротком нажатии на кнопку ТЮНЕР на трансивере на ногу START тюнерного разьема выдается 0 примерно 300 мс (короткое нажатие). Трансивер гасит табло "ТЮНЕР", тюнер переходит в режим обход.
3. Если при горящем табло "ТЮНЕР" надо повторить настройку, надо нажать на кнопку ТЮНЕР на трансивере более 1 секунды - после ее отпускания повторится цикл настройки, описанный в пункте 1.
4. Полный цикл настройки произойдет, если нажать кнопку ТЮНЕ на тюнере приблизительно 1 сек (среднее нажатие) - все произой дет как в пункте 1. Но при коротком нажатии на кнопку ТЮНЕ на тюнере тюнер перейдет в режим обход, но табло на трансивере НЕ ПОГАСНЕТ!!!. т.е трансивер просто считает нажатия у себя но никак не знает о реальном состоянии тюнера (работа - обход) Это надо учитывать!
5. есть еще длинное (боле 3 секунд) нажатие на кнопку ТЮНЕ на тюнере, оно вызывает очистку памяти в тюнере и повторную настройку в данном цикле. Точная реакция на длинное нажатие у разных тюнеров различна, надо уточнять в описании конкретного тюнера.
К сожалению, логика управления, применяемая в трансивере ic7000 (я не проверял логики в других трансиверах этой фирмы по причине их отсуствия у меня :-) не позволяет переводить тюнер из режима вобход в рабочий режим минуя цикл настройки. Поэтому в свое время я сделал небольшой пульт дистанционнного управления тюнером, для реализации этой возможности (описание есть на моем сайте в темке про z100)
Подобная же логика однокнопочного управления применяется в тюнере ldg z-817 и еще целом ряде тюнеров этой фирмы. Я детально разбирался только на z-100 (старая версия в пластмассовом корпусе) и z-817 имеющихся у меня в наличии.

Дополнив z-817 реле с двумя парами контактов,подключенных паралельно нормально разомкнутым контактам кнопки ТЮНЕ в тюнере, можно дистанционно управлять этим тюнером. А добавив ключик с открытым коллектором, управляемый по наличию питания на шине тюнера, можно автоматизировать взаимодействие этой модели тюнера с трансиверами, использующими протокол управления тюнером, подобно проводному айкомовскому. Примерно так, как на нарисованной здесь схеме. В данном случае, подразумевается, что тюнер питается от батареек, но в принципе, можно добавить 6 вольтовый стабилизатор для питания от трансивера.
И ещё одна заметка. Я последнее время стал сильно ленивым, поэтому и выкладываю фотки бумажек. Sorry....

Другие схемы будут позже. может быть...

Дополнительная информация: datasheets на некоторые компоненты
Dual N & P-Channel PowerTrench FDS8858CZ скачать
Реле NEC UA 2-4 скачать
Процессор PIC 16F886 I/SP скачать
Прошивка, к сожалению, залочена. А то бы я с удовольствием уменьшил скорость обмена данными с трансивером до 9600 - для увеличения помехозащищенности.

Продолжение следует...