Computergesteuerte HF-Eichleitung

Ich habe von **** eine gebrauchte, schaltbare Eichleitung gekauft. Laut Aufschrift stammt sie von **RE Instruments** aus Jülich. Sie dürfe aus der Zeit vor der Jahrtausendwende stammen und ist wohl aus einem HF-Signalgenerator ausgebaut worden.

Die Eichleitung ist sehr "wertig" gebaut. Das gesamte Gehäuse ist versilbert und war entsprechend schwarz angelaufen. Mit einem herkömmlichen Silberputztuch gereinigt, sieht sie nun wirklich wieder brauchbar aus.

Sie besteht aus fünf schaltbaren Abschwächerstufen mit 1dB, 2dB, 4dB, 8dB, 16dB sowie drei Stufen mit jeweils 32dB Dämpfung. Jeweils eine der 32dB Stufen sind am Eingang bzw. am Ausgang angeordnet. Diese sind zusammengeschaltet und ergeben eine Dämpfung von 64dB. Die Stufen werden durch jeweils 12V Gleichstromrelais geschaltet. Die Spannungszuführung erfolgt mit Durchführungskondensatoren.

Mit diesen einzelnen Stufen ist die Eichleitung von 0dB bis 127dB in 1db Schritten einstellbar.

Bedienung

Nur; wie bedient man eine binär einstellbare Eichleitung?

Sieben getrennte Schalter und ein wenig Verständnis des Binärsystems
Drei Drehschalter und eine riesige Menge an Dioden oder
Einen einfachen Microcontroller und einen Drehgeber zum Einstellen der Dämpfung.

Ich habe mich, aus verständlichen Gründen, für die Lösung mit dem Microcontroller entschieden. Verwendet wird ein ATMEL AVR ATMega16 mit ausreichend Ein- und Ausgabeleitungen.

Die Schaltung bietet folgende Eigenschaften:

Einstellen der Dämpfung in 1dB, 6dB oder 10dB Schritten
Neben dem Einschalter nur drei weitere Bedienelemente:
Drehgeber zum Einstellen der Dämpfung in 1dB, 6dB oder 10dB Schritten
Drucktaster zum Anzeigen der Versorgungsspannung bzw. zur Schnelleinstellung der minimalen Dämpfung von 0dB
Drucktaster zum Einstellen der Schrittweite bzw. zur Schnelleinstellung der maximalen Dämpfung von 127dB.
10-stellige LCD Anzeige zur Anzeige der Dämpfung und anderer Systemausgaben
Anschluss für externen Netzteil mit 12V
Regulierte Versorgung des Microcontrollers
Über- und Unterspannungsschutz für die Relais der Eichleitung
Steuermöglichkeit der Eichleitung über den PC mit Hilfe der eingebauten USB-Schnittstelle

Schnittstelle

Die Eichleitung kann über den seriellen Port des Microcontrollers gesteuert werden. Hierbei kann sowohl der eingestellte Dämpfungswert abgefragt werden als auch die Dämpfung durch den Micrcontroller eingestellt werden.

Ich habe für den Anschluss an den PC ein billiges USB-Kabel mit dem Prolific 2303 Chipsatz verwendet. Dieser ist günstig auf eBay z.B. als CAT Steuerkabel für ICOm zu bekommen. Heute würde ich aber auf Grund der mäßigen Treiberunterstützung ausschließlich FTDI Chips einsetzen.

Protokoll

Das Schnittstellenprotokoll entspricht meinem persönlichen Standardprotokoll für serielle Geräte. Die ausgetauschten Nachrichten bestehen ausschließlich aus lesbaren ASCII-Zeichen:

Die Nachricht beginnt mit einem Start-Zeichen (**$**). Dieses Zeichen darf natürlich nicht in den Nutzdaten vorkommen!
Nach dem Start-Zeichen kommt ein Befehlszeichen
Nach dem Befehls-Zeichen kommen die Nutzdaten des jeweiligen Befehls.
Nach den Nutzdaten wird die Nachricht mit dem Ende-Zeichen (**#**) abgeschlossen. Diese Zeichen darf natürlich nicht in den Nutzdaten vorkommen!

Momentan unterstützt die Eichleitung folgende Befehle:

$v# Fragt die aktuelle Softwareversion ab. Die Eichleitung antwortet mit $v1.0 2009-08-07#
$a# Fragt die aktuelle eingestellte Dämpfung ab. Die Eichleitung antwortet mit $aXXX# wobei XXX die Dämpfung in dB ist. Diese Antwort wird auch ungefordert von der Eichleitung alle 500ms gesendet.
$AXXX# Setzt die Dämpfung der Eichleitung. Die Eichleitung antwortet mit $aXXX# wobei XXX die Dämpfung in dB ist.

Wer an der Firmware interessiert ist, kann mir gerne eine Email schreiben.

Ich bin gerade dabei, ein einfaches Steuerprogramm in Visual Basic 2008 Express Edition zu erstellen. Diese Version von Visual Basic kann kostenlos bei Microsoft runtergeladen werden und reicht für diese Zwecke vollkommen aus.

Bilder

Zuerst die fertige Eichleitung in einem schönen Bopla-Gehäuse eingebaut.

Die Frontplatte mit den Bedienelementen - ja ich weiss, die Beschriftung fehlt noch.

Die Anschlüsse sind auf der Gehäuserückseite. Links die 12V Niederspannungsbuchse, die USB-Schnittstelle und die beiden BNC-Buchsen der internen Eichleitung.

Die Eichleitung ist auf einer Trägerplatine auf dem Boden des Gehäuses eingebaut. Als Träger habe ich hier eine alte Musterplatine verwendet - kommt ja ein Deckel drauf.

Die Steuerplatine ist im Deckel untergebracht und wird über Kabel mit dem Unterteil verbunden.

Die Gesamtschaltung ist relativ einfach gehalten. Auf einen Quartz habe ich verzichtet. Die Genauigkeit des internen RC-Oszillators reicht für die gewählte Baudrate aus.