Danas su nabavljena dva ručna FM primopredajnika za frekvencijski opseg 144-146 MHz oznake DJ-120E, japanskog proizvođača Alinco Electronisc Inc s početka 1990-tih godina. Tvrtka Alinco osnovana je 1938. godine te je i danas prisutna na tržištu. Proizvodi razne vrste HF, VHF i UHF primopredajnika i prateće opreme, težišno za radioamaterske opsege.
Sa bočne strane ispod PTT tipke nalazi se tipka za odašiljanje tonskog bursta 1750 Hz potrebnog za okidanje nekih repetitora u semidupleksnom načinu rada. Ispod ove tipke pak je mehanizam za otpuštanje baterije.
Sa tipkama MHz/100K u kombinaciji sa funkcijskom tipkom F vrši se promjena ili odabir radne frekvencije ili radnog kanala. Koraci za promjenu radne frekvencije su 12,5 kHz, 100 kHz ili 1 MHz. Sklopka F. LOCK zaključava trenutno odabranu radnu frekvenciju od slučajne promjene iste (slučajni pritisak na tipke za promjenu frekvencije). Tipkalom SHIFT prebacuje se između simpleksnog rada i semidupleksnog (repetitorskog) rada sa pomakom RX/TX frekvencije od +600 kHz ili -600 kHz. Sklopkom HI/LOW na zadnjoj strani kućišta reducira se izlazna snaga predajnika (na 450 do 850 mW).
LCD displej pokazuje odabranu radnu frekvenciju ili kanal (memoriju), daje indikaciju zaključane frekvencije ili memorije (nemogućnost slučajne promjene istih), te u obliku bar-grafa prikazuje jačinu prijemnog signala (S-metar) i relativnu izlaznu snagu kod predaje.
- CALL – tipka za brzi pristup, odnosno prebacivanje između trenutno aktivne radne memorije/frekvencije i memoriranog pozivnog kanala (prioritetni kanal, memorija 0). Uz funkcijsku tipku F vrši se zaključavanje trenutno odabrane memorije.
- SQL – uključenje predefinirane razine šumnog squelcha (prigušenje šuma na neaktivnom kanalu/frekvenciji)
- SP/MIC – utičnica za vanjski zvučnik, slušalice i/ili mikrofon
- VOL – sklopka za uključenje/isključenje uređaja i potenciometar za jačinu zvuka
Primopredajnici Alinco DJ-120E mogu raditi simpleksnom ili semidupleksnom FM vezom na radioamaterskom 2-metarskom radio opsegu (144-146 MHz). Semidupleksna (repetitorska) veza uključuje frekvencijski pomak od ± 600 kHz i tonski signal (burst) na 1750 Hz za otvaranje repetirora. Najmanji frekvencijski korak je 12,5 kHz pa je moguće odabrati 160 radnih kanala (frekvencija) od čega ih je 10 moguće i memorirati. Jedan kanal se može postaviti kao pozivni ili prioritetni te je istome uvijek moguć brzi pristup pritiskom na tipku CALL. Primopredajnici se mogu napajati preko interne baterije ili preko vanjskog izvora istosmjernog napona u rasponu 5,5-13,8 V, a maksimalna potrošnja struje oko 850 mA (predaja najvećom snagom). Ovisno o odabranoj izlaznoj snazi (HI/LOW) i naponu napajanja (baterije 7,2 V ili 12 V), postiže se izlazna snaga u rasponu 0,45 W do 7 W.
BATERIJA
Standardne Ni-Cd baterije od 7,2 V / 700 mAh (oznaka EBP-7NAZ) dobivene uz naše uređaje.
Za Alinco DJ-120E isporučivale su dvije baterije: standardna Ni-Cd baterija od 7,2 V / 700 mAh (oznaka EBP-7NAZ) ili Ni-Cd baterija veće voltaže od 12 V / 700 mAh (oznaka EBP-8NAZ). Međutim, to nisu samo baterijski paketi sa šest ili deset Ni-Cd članaka, nego je u isto kućište ugrađen i stabilizatorski dio punjača baterija, temperaturna zaštita i mogućnost priključivanja vanjskog istosmjernog napona napajanja.
Termostat IP305A (Isuzu) isključuje baterije ukoliko temperatura površine premaši 75°C (slika lijevo). Osim baterijskog paketa sa termostatom u isto kućište ugrađen je stabilizatorski dio punjača baterija i mogućnost priključivanja vanjskog istosmjernog napona napajanja.
Nacrtali smo shemu spajanja elemenata unutar baterijskog paketa EBP-7NAZ. Za Ni-Cd baterije je važno ograničiti struju punjenja jer bi ona na početku punjenja bila vrlo velika zbog malog unutrašnjeg otpora baterija. Najjednostavnije je struju ograničiti serijski vezanim otpornikom, međutim na istom bi se disipirala relativno velika snaga i to bi bio vrlo neučinkovit punjač. Nemamo nikakve podatke za mrežni adapter punjača, no za Ni-CD paket 7,2 V / 700 mA, optimalan napon i struja punjenja su oko 9 V / 70 mA.
U našem slučaju se koristi spoj tranzistorskog izvora konstantne struje gdje tranzistor preuzima višak snage na sebe i ograničava maksimalnu struju u krugu punjenja baterija. Ključan je strujni krug koji čine diode D1 i D2, otpornik od 4,7 Ω i BE prijelaz tranzistora. Otpornik od 3,3 kΩ je odabran tako da ograničava maksimalnu struju kroz diode ali da ona bude ipak dovoljno jaka da tranzistor drži otvorenim.
Padom napona na PN spoju silicijskih dioda D1 i D2 koje su preko otpornika 3,3 kΩ spojene u vodljivom smjeru osiguran je stalan napon od oko 1,4 V (2 x 0,7 V) u krugu otpornika 4,7 Ω i spoja BE tranzistora. Osim dioda, ovdje i spoj BE tranzistora također moramo promatrati kao PN spoj sa padom napona 0,7 V. To znači da će ukupni pad napona u tom krugu onda biti 1,4 V od dioda umanjen za 0,7 V od tranzistora, dakle ukupno 0,7 V. Uz takav konstantan napon struja preko otpornika od 4,7 Ω će biti ograničena na cca 150 mA (0,7 / 4,7). Isto ograničenje time vrijedi i za sve elemente u serijskom strujnom krugu uključujući i same baterije.
Ovdje smo niskim naponom (0,7 V) na serijski vezanom otporniku za ograničenje struje (4,7 Ω) osigurali da se na njemu disipira samo mali dio ukupne snage (0,7 x 0,15 = 0,1 W) pa možemo staviti mali otpornik koji se neće grijati. Ostatak snage se disipira na tranzistoru, a to je u našem slučaju maksimalno oko 1,2 W (9 – 0,7 x 0,15 = 1,2 W) pa upotrijebljeni tranzistor 2SB 889, koji može podnijeti snagu oko 50 W, ne treba montirati na hladilo.
U opisanom krugu dakle vrijednost serijski vezanog otpornika i napon na njemu određuju maksimalnu izlaznu struju. Struja će biti konstantna sve dok su napon i otpor konstantni. Promjenom (regulacijom) jedne od tih vrijednosti promijeniti će se i izlazna struja, pa možemo graditi strujne izvore sa regulacijom maksimalne izlazne struje.
Diode D3 i GP15B su zaštitne, odnosno sprječavaju dolazak pogrešnog polariteta napajanja. Kada na baterijski paket nije spojen ni punjač ni vanjski DC izvor, napon iz baterije dolazi na izlazne priključnice za uređaj, dioda D3 sprječava prolaz napona na punjač, a diode 4 x P300D sprječavaju prolaz napona na DC IN ulaz. Kad se priključi punjač, sklopka prekida minus pol napajanja prema uređaju i DC IN ulazu te zatvara samo krug punjača sa baterijama. Dioda GP15B štiti od pogrešnog polariteta spajanja vanjskog izvora napona za punjač. Kad se priključi vanjski DC izvor, sklopka prekida minus pol napajanja prema punjaču i baterijama te se napon preko 4 x P300D dioda vodi samo na uređaj.
Ovdje četiri serijski vezane diode P300D imaju još jednu ulogu. To je stvaranje pada napona od cca 2,8 V (4 x 0,7 V). Naime, maksimalni napon za uređaj je 12 V, dok standardni automobilski akumulator (koji se najčešće koristi kao alternativni izvor napajanja) kao i većina mrežnih napajanja za radio primopredajnike daju maksimalan napon od 13,8 V. Preko četiri diode taj napon pada na oko 11 V. Naravno, mi sve ovdje računamo sa maksimalnim padom napona na PN spojevima silicijskih dioda i tranzistora od 0,7 V, no on ovisno o tipu poluvodiča može biti i manji (oko 0,6 V), dok neki posebni tipovi dioda (Schottky) stvaraju još niže padove napona u rasponu 0,15 – 0,45V. Stoga je ovdje svakako bilo sigurnije staviti četiri umjesto tri diode, a ovaj jednostavni spoj je onda nazvan DC/DC konverter (sa 13,8 na cca 11 V).
Priključnice za punjač (CHARGE) i za vanjsko napajanje (DC IN) nisu jednake, tako da se punjač ne može koristiti za napajanje uređaja. Ovo je napravljeno iz razloga jer punjač može dati struju (pretpostavljamo) do najviše 200-300 mA što je dovoljno za punjen je baterija, a uređaj može povući i do 750 mA.
Struja punjenja baterijskog paketa od 700 mA strujom od 150 mA (prema našem izračunu) je blizu maksimalne granice preporučenog (C/5, odnosno struja punjenja ima vrijednost petine kapaciteta baterija) i takvom strujom se mogu puniti samo posebne “brzo punjive” Ni-Cd baterije. One se kod punjenja pojačano zagrijavaju tako da je umetnuta termostatska zaštita. Idealno bi bilo puniti strujom C/10, odnosno desetina kapaciteta ili 70 mA i zapravo je punjenje Ni-Cd baterija to sigurnije što je maksimalna struja punjenja manja. Naravno, s manjom strujom povećava se vrijeme punjenja i to ne linearno jer se sa manjom strujom smanjuje i efikasnost punjenja (nepovoljniji je odnos vremena punjenja od dobivenog vremena pražnjenja).
Za baterije i mrežni adapter punjača nemamo gotovo nikakvih podataka osim da punjenje traje oko 15 sati. To vrijeme punjenja više odgovara za punjenje strujom od 70 mA (C/10). Kao što smo već opisali, mi smo izračun temeljili na padu napona od 0,7 V ali ukoliko je taj pad napona manji onda će i maksimalna struja biti manja. Nažalost, niti jedan punjač u našim baterijskim paketima više nije ispravan (ne drži konstantnu struju) pa ne možemo izvršiti nikakva mjerenja.
Uz uređaje smo dobili neke mrežne adaptere, no ne možemo potvrditi koliko su oni originalni, a osim toga već ih je netko otvarao i moguće modificirao. Na natpisu stoji da je punjač predviđen za punjenje Ni-Cd paketa od 8,4 V. To može odgovarati našem punjaču jer na serijski vezanim (zaštitnim) diodama opet nastaje pad napona 0,6-0,7 V.
Mrežni adapter se sastoji samo od mrežnog transformatora (28 V) i ispravljačke diode. S obzirom da ovdje nema nikakvog elementa za ograničenje struje onda se ovakav adapter ne smije izravno koristiti za punjenje baterija, te je moguće da se radi o originalnim adapterima koji rade sa našim punjačom.
Poluvalnim ispravljanjem dobivamo vršnu vrijednost napona od 29,6 V (Maximum) što u našem slučaju (za naš valni oblik) odgovara efektivnoj vrijednosti od 14,4 V (RMS), odnosno srednjoj vrijednosti od 9,6 V (Mean). Karakteristično za siliciske diode vidi se i izmjereno “propuštanje” u reverznom smjeru od 0,8 V (Minimum -800 mV). Mjerenje je vršeno pod opterećenjem 70 mA.
Poluvalno i punovalno ispravljene napone ne možete mjeriti običnim voltmetrima (multimetrima) ukoliko ne znate koju vrijednost napona određeni voltmetar pokazuje. Danas rašireni digitalni multimetri uglavnom ne mogu točno mjeriti ovakve napone kako na istosmjernim tako ni na izmjeničnim naponskim opsezima. Većina multimetara koji imaju brže cikluse mjerenja pokušavaju prikazati trenutnu vrijednost te se brojke stalno izmjenjuju. Neki multimetri pak će pokazati neku stalnu vrijednost, no to ne mora odgovarati ni vršnoj, ni efektivnoj, ni srednjoj vrijednosti. Ukoliko nemate osciloskop, najbolja metoda je mjerenje vršnog napona tako da se paralelno poluvalnom ili punovalnom izvoru spoji elektrolitski kondenzator većeg kapaciteta. Iz toga se onda izračunom mogu dobiti (približne) efektivne i vršne vrijednosti napona. Za poluvalno ispravljeni napon vrijedi:
U efektivni = U vršni / 2
U srednji = U vršni / 3,14
Alinco se za svoje primopredajnike serije DJ-120 odlučio dio punjača ugraditi u kućište sa baterijama, a dio punjača u kućište sa mrežnim transformatorom. Međutim, punjač je u cijelosti relativno jednostavan i osim ograničenja struje nema drugih sklopova za kontrolu punjenja. Termostat reagira na relativno visokih 75°C, dok je normalna radna temperatura i temperatura kod punjenja Ni-Cd baterija do 50°C nakon čega se već značajno smanjuje životni vijek baterije. Stoga je funkcija termostata ovdje vjerojatno samo zaštitna, a ne i isključivanje strujnog kruga pri završetku punjenja (kada je temperatura baterija najviša), osim ako se baterije ne pune maksimalnom mogućom strujom (C/5). Također, punjač ne sadrži nikakve filtarske kondenzatore što je vjerojatno napravljeno namjerno jer se Ni-Cd baterije u nekim slučajevima bolje pune impulsnim naponom. Općenito gledano, za Ni-Cd punjače vrijedi isto pravilo kao i za punjače svih drugih tipova baterija. Što je punjač jednostavniji i kontrolira manje parametara tijekom punjenja, to će sasvim sigurno negativno utjecati na ukupni životni vijek baterija. Preko jeftinog punjača vrlo brzo se mogu degradirati ili posve uništiti i najkvalitetnije baterije.
U vrijeme Ni-Cd baterija razvilo se više tipova istih, od onih standardnih koje su se mogle puniti C/10 strujom u trajanju oko 15 sati, preko onih koje su mogle puniti strujom C/1 u trajanju oko sat i petnaest minuta, pa do onih koje su se mogle puniti čak do 6C strujom i tu bi punjenje trajalo 10-15 minuta. No, kao što smo već rekli, veća struja punjenja povećava temperaturu baterija, rizik od prenapunjenosti i skraćuje životni vijek baterija. Mi za naše Alinko baterije ne možemo odrediti ni tip Ni-Cd članaka ni točnu struju punjenja, no da idemo u neku reparaciju ovih baterija svakako bi koristili Ni-MH ili Li-Ion članke u kombinaciji sa odgovarajućim punjačom. Razlog tome nije značajna prednost u karakteristikama ovih baterija naspram Ni-Cd (sva tri tipa baterija imaju svoje prednosti i nedostatke) već to što je proizvodnja Ni-Cd baterija danas vrlo ograničena zbog sadržaja teških metala štetnih po okoliš, a jedan od bitnih razloga je i memorijski efekt karakterističan samo za Ni-Cd baterije zbog kojeg se iste ne smiju puniti prije nego se potpuno isprazne.
Krećemo sa rastavljanjem primopredajnika Alinco DJ-120E…
Očekivano, vidimo da se radi o vrlo kompaktnoj montaži. Vijci kod ovakvih uređaja nerijetko su dimenzija onih u ručnim satovima. Unutar ove male četvrtaste šasije montirano je ukupno četiri dvostranih tiskanih pločica, sa još dvije manje pločice za displej i tipkovnicu.
Ovdje se vidi tijek rastavljanja četiri glavne pločice. Iako je većina veza između njih izvedena preko razdvojivih konektora, svejedno je potrebno odlemiti nekoliko žica i poprečnih spojnih veza, ispraviti montažne limove šasije i što je najgore razlemiti neke izravne spojeve tiskanih veza pločica sa šasijom (masom).
Osnovna blok shema primopredajnika Alinco DJ-120E.
Osnovna blok shema primopredajnika Alinco DJ-120E vrlo je slična shemama većine drugih ručnih FM VHF/UHF primopredajnika iz 1990-tih godina. U objavi o ručnim VHF FM primopredajnicima CT-1600 (kao i u više drugih objava) objasnili smo način tada PLL petlje i općenito konstrukciju VHF predajnika i prijemnika sa dva miješanja (dvostruki superheterodinski prijemnici). Kod Alinca DJ-120E nismo uočili neke sklopove koji bi bili drugačiji ili specifični samo za taj prijemnik. Najveće razlike između tih malih ručnih VHF primopredajnika iz istog razdoblja zapravo se očituju u samoj montaži i rasporedu elemenata na tiskane pločice jer je potrebno postići što je moguće veću kompaktnost i time što manje konačne dimenzije uređaja. Pa idemo vidjeti kako je ta montaža riješena kod Alinca DJ-120E.
Tiskana pločica sa 4-bitnim mikrokontrolerom µPD 7502G i integriranim krugom BA 6993 koji sadrži dva komparatora za dobivanje napona za prikaz jačine prijemnog RF signala (S-metar) i relativne jačine predajnog VF signala.
Mikrokontroler µPD 7502G služi kao sučelje između tipkovnice (kontrola) i PLL-a za upravljanje frekvencijom. Također, isti izravno upravlja prikazom na LCD displeju pa su pločice tipkovnice i LCD montirani odmah uz mikrokontroler.
Pločica sa mikrofonskim i zvučničkim audio pojačalima. Zvučničko pojačalo prijemnika bazira se na integriranom krugu NJM 386, a mikrofonsko na dva operacijska pojačala sadržana unutar integriranog kruga M5218A.
Pločica sa elementima ulaznog dijela prijemnika (do prve MF 21,600 MHz) i generatora tona 1750 Hz.
Kada se radi preko repetitora (semidupleks) potrebno je prije govora odaslati kratkotrajni tonski burst kako bi se repetitor aktivirao. Obično je to ton od 1750 Hz koji ne traje duže od pola sekunde. Danas se repetitori najčešće okidaju pomoću subtona neke točno određene frekvencije (CTCSS tonovi u rasponu 67-254 Hz), no ako se ne zna točna CTCSS frekvencija pristup repetitoru se često može dobiti samo korištenjem “univerzalnog” tona od 1750 Hz.
Integrirani krug S7116A je programabilni djelitelj koji se može programirati (kodirati) za generiranje svih 38 standardnih CTCSS tonova u rasponu 67-250,3 Hz te još 19 drugih tonskih frekvencija u rasponu 500-2975 Hz (DTMF). Kod primopredajnika Alinco DJ-120E ovaj čip je fiksno kodiran na frekvenciju 1750 Hz, no kod inačice Alinco DJ-120T ovaj čip je moguće programirati na bilo koju frekvenciju preko kombinacije od sedam binarnih sklopki, te se isti koristi i za DTMF tipkovnicu.
Na ovu dvostranu pločicu smješteni su svi ostali elementi prijemnika i predajnika sa zajedničkim PLL sintetizatorom frekvencije. Lijevo na slici su u gornjem dijelu elementi VF pojačala predajnika sa izlaznim hibridom M57796MA (144-148 MHz, 12,5 V / 7 W). U donjem dijelu su elementi drugog dijela prijemnika (drugi mješač i druga MF 455 kHz). Desno na slici su također elementi drugog dijela prijemnika koji se bazira na integriranom krugu MC3357D (oscilator, mješač, limiterska MF pojačala, demodulator, audio squelch i mute funkcije). Na istoj strani pločice je i PLL frekvencijski sintetizator sa MB1504, a VCO je smješten u posebno oklopljeno kućište na dnu šasije.
Bolji pogled na izlazni stupanj predajnika sa hibridnim VF pojačalom M57796MA (lijevo) i pogled na VCO u oklopljenom kućištu te back-up bateriju za memoriju mikrokontrolera smještenu desno do njega.
Može se primijetiti da su naša dva primopredajnika došla sa ponešto različitim antenama, jedna je dužine 115 mm, a druga 103 mm. Mjerenje je pokazalo da je duža antena rezonantna na 143 MHz, a kraća na 156 MHz. Time ova kraća antena na opsegu 144-146 MHz ima već prilično velik VSWR u rasponu 9-13 (kod duže antene je VSWR 1,3-2). Ne znamo kako je došlo do toga da je jedna antena malo duža, a druga malo kraća (sigurno je bilo nekih popravaka), no bilo bi ih dobro namjestiti (razvući) da rezoniraju na 145 MHz. Inače, prilikom odašiljanja je svakako potrebno osigurati da antena ne dotiče nikakve predmete (pa ni dijelove tijela), odnosno da su svi predmeti (bilo magnetski ili nemagnetski) što je moguće više udaljeni od nje. Predmeti u blizini antene mogu jako utjecati na njenu rezonanciju. Antenu ni u kom slučaju ne bi trebalo doticati u radu, a pogotovo ju ne koristiti za izvlačenje ili nošenje primopredajnika. Za to služi mala špagica vezana na bočnoj strani kućišta 🙂