Die andere Art, ein Relais zu benutzen.
von DF5MP und DB3TB
Wir sind es gewöhnt, unsere Relais mit einem 1750Hz-Ton aufzutasten, auf den Rogerpieps zu warten und dann loszulegen, obwohl eigentlich gar kein besonderes Signal zum Ein-schalten des Senders einer Relaisstation erforderlich wäre; man kann das Ganze doch mit der Empfänger-Rauschsperre steuern.
Das funktioniert! Allerdings nicht ganz zufriedenstellend, weil jedes Quentchen HF-Energie im Bereich der Relais-Eingangsfrequenz den Sender ungewollt einschalten würde. Bei den meisten Relais würden dann Störungen mehr Betrieb machen als Benutzer!
Die Funkamateure in den USA (u.a.) wenden dieses Verfahren trotzdem an, jedoch mit einem ganz wesentlichen Zusatz: ständig wird die eigene Aussendung mit einem sehr niederfrequenten Ton moduliert um anzuzeigen, daß ein Relaisbetrieb gewünscht wird.
Wenn also ein HF-Signal am Relaisempfänger die Rausch-sperre öffnet, wird der Relais-sender nur dann eingeschaltet, wenn auch das NF-Signal den passenden Ton mitbringt. Und er wird ausgeschaltet, wenn dieses NF-Signal fehlt.
Passend heißt hier, daß ein bestimmter Ton aus einer Anzahl möglicher 'unterhörbarer' Töne (subaudible tone), die in ihrer Frequenz genormt sind, erkannt wurde. Diese Relais arbeiten nach dem sog. CTCSS-Verfahren. CTCSS steht für 'coded tone control squelch system'.
Die zur Anwendung kommenden NF-Töne liegen insgesamt im Frequenzbereich zwischen 67Hz und über 2000Hz. Nach den mir vorliegenden Informationen wer-den davon für das CTCSS-Verfahren Töne zwischen 67,0Hz und 210,7Hz benutzt. Diese und weitere Tonfrequenzen sind auch als 'pl'-Töne (pl = private line) bekannt. Sie werden nämlich zum selektiven Rufen untereinander verwendet.
Im Relaisempfänger befindet sich also ein Tonfilter. Dieses Filter muß sehr schmal sein, damit zwischen einer hinreichenden Zahl unterschiedlicher Töne gewählt werden kann. Deshalb sind an den Tongenerator relativ hohe Anforderungen hinsichtlich Fre-quenzgenauigkeit und -stabilität zu stellen.
Was bringt das Ganze denn nun an Vorteilen?
Es ist sicher individuell zu beurteilen, ob jemand unseren Rufton mit Rogerpieps vorteil-hafter findet als das CTCSS-Verfahren. Ich finde unser System
unnötig langsam, umständlich und im Mobilbetrieb ungeeignet, weil ich während der Fahrt die Ruftontaste immer vergeblich suche um ein Relais zu öffnen (und ich pfeife nicht gut)...
Der weitaus größere Vorteil dieses Verfahrens liegt jedoch woanders:
Es ist durch die Verwendung verschiedener Tonfrequenzen möglich, Relais einzeln anzu-sprechen. Das ist besonders dann wichtig, wenn Relais auf der gleichen Frequenz arbeiten, im Normalfall nicht stören aber heute zufällig gute Ausbreitungs-bedingungen herrschen...
Alle, die mit DB0ZU vertraut sind, kennen das Problem.
Und warum berichte ich gerade jetzt darüber?
Weil seit dem 22. Februar hier in München solch ein Möbel steht.
Hier die Daten dieses neuen Relais:
Rufzeichen : DB0ULR
Frequenz : 439,325 MHz, R97
(Ablage -7,6 MHz)
CTCSS-Ton : 141,3 Hz
Standort : Sheraton-Hotel
Bei einigen Geräten (zB. IC 471, US-Ausführung) ist auch der CTCSS-Ton über Code-Nr. einstellbar. Da kann die Code-Nr. 10 bzw. 42 Erfolg bringen.
Wie ist es nun für uns, die wir ja den erforderlichen Tongenerator nicht von Haus aus in unserem Gerät eingebaut haben, möglich, über ein solches Relais Betrieb zu machen?
Antwort: versuchen, eine Original-Baugruppe aufzutreiben, oder selber bauen.
Ich möchte Ihnen nachfolgend für den Selbstbau ein paar Anregungen geben, aber auch eine zuverlässig funktionierende Schaltung vorstellen.
Eine einfache Schaltung, 141,3Hz zu erzeugen, kann man mit einem Transistor oder OP oder IC und einigen externen Bauteilen realisieren, indem ein RC-Glied als Zeitkonstante eingesetzt wird. Derartige Schaltungen gibt es in einer großen Vielfalt und ich möchte nicht detailliert darauf eingehen. Sie sind relativ konstant in der Frequenz (ca. 10-3), wenn die Versorgungsspannung gut stabilisiert ist.
Ich empfehle jedoch in dem vorliegenden Fall, einen Fre-quenzmesser zur Überwachung der 141,3Hz einzusetzen...
Da mit einem Potentiometer abge-glichen
werden muß, ist der Einsatz einer solchen Schaltung nur sinnvoll, wenn
man sich auf eine bestimmte Frequenz festlegt. Eine Umschaltemöglichkeit
auf mehrere Frequenzen erfordert einen hohen Aufwand an Bauteilen.
Umschaltbar, Frequenzstabil und weitgehend Spannungsunab-hängig sind Quarzgeneratoren mit nachgeschaltetem Teiler. Bei geeigneter Dimensionierung und Wahl der Bauteile lassen sich alle CTCSS-Frequenzen mit der notwendigen Frequenzkonstanz und -genauigkeit erzeugen. Ein wesentlicher Vorteil ist, daß solche Schaltungen nicht abgeglichen werden müssen und dadurch sehr nachbausicher sind. Sie sind auf kleinstem Raum unterzubringen, ganz besonders dann, wenn Bauteile in SMD-Technik ver-wendet werden.
Bevor ich eine solche Schaltung beschreibe,
sollen zunächst die Code-Nr., Frequenzen, Teilerfak-toren und die Pegel
der Codier- eingänge des binären Teilers zusammengestellt werden:
|
Ton f[Hz] f[Hz] Teil. p p p p p p p p Ton f[Hz] f[Hz] Teil. p p p p p p p p Ton f[Hz] f[Hz] Teil. p p p p p p p p Nr. soll ist 1/ 7 6 5 4 3 2 1 0 Nr. soll ist 1/ 7 6 5 4 3 2 1 0 Nr. soll ist 1/ 7 6 5 4 3 2 1 0 1 67,0 66,87 245 1 1 1 1 0 1 0 1 12 100,0 99,90 164 1 0 1 0 0 1 0 0 23 146,2 146,29 112 0 1 1 1 0 0 0 0 2 71,9 71,86 228 1 1 1 0 0 1 0 0 13 103,5 103,70 158 1 0 0 1 1 1 1 0 24 151,4 151,70 108 0 1 1 0 1 1 0 0 3 74,4 74,47 220 1 1 0 1 1 1 0 0 14 107,2 107,08 153 1 0 0 1 1 0 0 1 25 156,7 156,04 105 0 1 1 0 1 0 0 1 4 77,0 76,92 213 1 1 0 1 0 1 0 1 15 110,9 110,70 148 1 0 0 1 0 1 0 0 26 162,2 162,22 101 0 1 1 0 0 1 0 1 5 79,7 79,53 206 1 1 0 0 1 1 1 0 16 114,8 114,57 143 1 0 0 0 1 1 1 1 27 167,9 167,18 98 0 1 1 0 0 0 1 0 6 82,5 82,33 199 1 1 0 0 0 1 1 1 17 118,8 118,72 138 1 0 0 0 1 0 1 0 28 173,8 174,30 94 0 1 0 1 1 1 1 0 7 85,4 85,33 192 1 1 0 0 0 0 0 0 18 123,0 123,19 133 1 0 0 0 0 1 0 1 29 179,9 180,04 91 0 1 0 1 1 0 1 1 8 88,5 88,56 185 1 0 1 1 1 0 0 1 19 127,3 127,01 129 1 0 0 0 0 0 0 1 30 186,2 186,18 88 0 1 0 1 1 0 0 0 9 91,5 91,53 179 1 0 1 1 0 0 1 1 20 131,8 132,13 124 0 1 1 1 1 1 0 0 31 192,8 192,75 85 0 1 0 1 0 1 0 1 10 94,8 94,71 173 1 0 1 0 1 1 0 1 21 136,5 136,53 120 0 1 1 1 1 0 0 0 32 203,5 202,27 81 0 1 0 1 0 0 0 1 11 97,4 97,52 168 1 0 1 0 1 0 0 0 22 141,3 141,24 116 0 1 1 1 0 1 0 0 33 210,7 210,05 78 0 1 0 0 1 1 1 0 |
Diese 33 Töne werden von einem Quarz mit einer Schwingfrequenz von 32,7680 kHz durch Teilung er-zeugt. Die resultierende Frequenz ist nicht exakt die gewünschte, aber da die größte Abweichung nur 0,43% beträgt sind die Töne genau genug. 'Teil.1/' ist das am programmierbaren Teiler einzustellende Teilerverhältnis. 'p7' bis 'p0' ist die Teilercodierung.
Nachfolgend ist die Schaltung zu sehen. IC4569 ist der Frequenz-teiler. Im 74HC74 befinden sich zwei FlipFlop, von denen einer als Quarzgenerator und der andere als 2:1-Teiler, und damit als 'Rechteckformer', betrieben wird. Aus dem Ausgang des 4569, Pin1, kommen nämlich nur kurze Impulse, mit denen man die erforderliche Sinusspannung nicht herstellen kann.
Am Teiler-IC 4569 werden zwei Codierverfahren gezeigt: eine feste Programmierung mit Brücken oder eine variable Einstellung mittels DIP-Schalter. Da ein programmierbares IC ver-wendet wird, sollte man diese Möglichkeit auch nutzen.
Für den Quarzgenerator wird ein preiswerter Uhrenquarz ver-wendet. Da diese Quarze nur gering belastbar sind, darf die 'Bürde' von 22 pF nicht vergrößert werden. Die Schaltung schwingt sicher und das erzeugte Signal erfüllt alle Forderungen aus-reichend.
Wie bereits erwähnt, wird ein halber 74HC74 benutzt, um ein rechteckförmiges Ausgangssignal mit dem Tastverhältnis 1:1 zu erzeugen (Pin 9). Dieses Signal enthält sehr viele Oberwellen und muß deshalb gut gesiebt werden. Das erfolgt im nachgeschalteten Tiefpass, der aus einer RC-Kombination besteht. Da die Töne über etwa 3 Oktaven reichen und die Ausgangsspannung nicht allzu unterschiedlich sein soll, ist der Ausgang schaltbar (zB. 10-poliger Dip-Schalter; 8 Programmier- und 2 Pegelschalter).
Der Ausgang wird dem Mikrofon parallel geschaltet; und weil hier gerätespezifische Spannungen erforderlich sind, sollte man eventuell die Widerstandswerte durch ausprobieren anpassen. Bei mir gilt folgende Kombination:
unter 80Hz - S1 und S2 aus
80 bis 130Hz- S1 ein, S2 aus
130 bis 180Hz- S1 aus, S2 ein
über 180Hz - S1 und S2 ein
Die Versorgungsspannung muß mit einer Zenerdiode begrenzt werden, wenn sie 5 Volt wesentlich überschreitet, weil der 74HC74 nicht mehr verträgt. Bei 15 Volt Betriebsspannung ist die Stromaufnahme etwa 3 mA.
Ich bin sicher, daß es beim Nachbau keine Probleme gibt; für Rückfragen stehe ich jedoch jederzeit zur Verfügung. Wenn was nicht geht - remember Murphy...
73, Herbert, DF5MP
PS Wenn dieser Artikel erscheint, wird
DB0ULR wahrscheinlich bereits von 141,3Hz auf eine andere Frequenz umgestellt
sein. Es geht dann nämlich mit bestimmten Handfunken.
