LW/MW/KW/UKW-Empfänger
mit Si4732 zum Selbstbau
Version vom
21. März 2023
IN BEARBEITUNG
Von Manuel Lausmann gibt es auch ein Video
zum Thema : https://youtu.be/mDOwCcufZXE
Abb.1 RX-Musteraufbau mit Gehäuse gem. 2x Thingiverse ( Nr.
5615442 )
Abb.1a Beispiel für USB-Empfang im Kurzwellenbereich
Schon seit längerer Zeit verfolge ich Empfängerprojekte, bei
denen die Bausteine Si4732 oder Si4735 Verwendung finden. Auf einfache
Weise erlauben sie den Aufbau von einfachen Empfängern für alle Frequenzbereiche
von der Langwelle über die Mittelwelle bis in den oberen Kurzwellenbereich.
Neben AM-Empfang besteht dabei auch die Möglichlichkeit zur Aufnahme
von Aussendungen, die z.B. in CW, SSB oder Digitalmodes erfolgen. Ebenfalls
abgedeckt wird ein ( erweiterter ) UKW-Bereich von 68-108 Mhz in dem sich
auch RDS-Daten decodieren lassen. Alle diese Möglichkeiten bieten die
genannten integrierte Bausteine, die dazu nur noch minimal extern zu beschalten
sind. Unter Verwendung ihrer I2C-Schnittstelle erfolgt die Steuerung dabei
in der Regel mithilfe eines Mikrocontrollers.
Abb.2 LILYGO T-Display ESP32-S3
Bei der Suche nach nach realisierten Empfängerkonzepten stiess
ich auf die Seiten des brasilianischen Funkamateurs Ricardo Caratti,
PU2CLR [1], der sich sehr intensiv mit der Nutzung dieser Bausteine und
dem Entwurf passender Software beschäftigt hat. Bei ihm findet man jede
Menge Informationen zu deren Verwendung und auch Steuerung mit unterschiedlichsten
Prozessortypen. Da mit ihrer Hilfe sehr kompakte Lösungen möglich sind,
schienen mir für diese Aufgabe besonders auch die unter dem Markennamen
LILYGO mit integriertem 1.9"-Display ( Auflösung 320x170 Pixel ) und
ESP32-S3-Prozessor erhältlichen Bausteine interessant zu sein [2]. Aus
dem Internet verfügbar sind auch bereits entsprechend geeignete Softwareversionen.
So gibt es z.B. die hier [3], [6] herunterladbare Version von Ralph
Xavier, die ebenfalls auf den Arbeiten von PU2CLR basiert. Zum Thema ihrer
Installation auf dem vorgesehenen Steuerbaustein wird weiter unten noch
zu berichten sein.
Abb.3 Zusammenschaltung der einzelnen Empfängerbestandteile
Abb.3 zeigt eine entsprechende, sich daraufhin ergebende komplette
Empfangsanordnung. Neben dem Prozessorbaustein mit Display sind im
Wesentlichen nur noch ein Drehgeber mit integriertem Taster, sowie ein
kleines Zusatzboard zu erkennen. Auf ihm befinden sich der Empfängerchip
und einige wenige zusätzliche Bauteile [4a-b]. Als Taktgeber für
den Si4732 findet hierbei ein Quarz mit der Frequenz 32768 Hz Verwendung.
Die ( Stereo- ) Tonausgänge LOut / ROut erlauben Ohrhörerbetrieb, wogegen
zur Anschaltung von Lautsprechern noch ein zusätzlicher NF-Verstärker
benötigt wird.
Abb.4a-b Si-4732-Breakoutboard und
elektrisches Schaltbild
Bei Auswahl zwischen einem der beiden eingangs erwähnten Typen möglicher
Empfängerbausteine entschied ich mich für die Version Si4732, weil diese
einen Pinabstand verwenden, der m.E. auch noch mit üblicher Löttechnik
beherrschbar ist und dabei lediglich eine entsprechend feine Lötspitze
erfordert. Abb.5 zeigt als Beispiel den hierbei verwendeten Akkulötkolben.
Abb.5 Beispiel für verwendeten Lötkolben
Die Bedienung der Empfängeranordnung erfolgt ausschliesslich
mithilfe des Drehgebers und des zu ihm gehörenden Tasters. Über die
Qualität einzelner Versionen von Drehgebern wurde schon viel geschrieben,
wobei ich selbst allerdings noch keine allzu schlechten Erfahrungen gemacht
habe, so lange diese von namhaften Herstellern stammten.
Die Menüauswahl erfolgt nach kurzzeitigem entweder Einzel- oder
Doppeldruck auf dem Taster. Die jeweils gewählten Einstellungen werden
auf dem Display angezeigt und sind mithilfe des Drehgebers veränderbar.
Auf diese Weise sind z.B. auch evtl. gewünschter Suchlaufmodus, Kanalrasteranwahl
und Bandbreitenauswahl selektierbar. Nach ein wenig Eingewöhnung dürfte
die Bedienung selbsterklärend sein.
NACHBAU
Wer sich für die Gerberdaten der Si4732-Breakoutboards
interessiert, der kann sie hier [4] finden. Ansonsten sind diese Boards
auch geätzt und gebohrt bei Dirk Ruffing [5] erhältlich. Aus der gleichen
Quelle sind auch die IC's "Si4732" und demnächst ggf. auch die Quarze 32768
Hz erhältlich. Für die "LILYGO 1.9"-T-Display ESP32-S3-Bausteine" sollten
sich inzwischen auch leicht inländische Bezugsquellen finden lassen. Geeignete
Drehimpulsgeber mit integriertem Zusatztaster findet man dagegen z.B. bei
Fa. Reichelt. Bei ihnen ist noch zu beachten, dass es sie sowohl für horizontale,
als auch vertikale Montage gibt. Ebenso gibt es auch noch Versionen zur Einlochmontage.
Bleibt nur ein zumindest teilweiser Bauteilebezug aus Fernost,
dann erfordert das zwar immer auch noch etwas zusätzliche Geduld bis zur
Lieferung, klappt ansonsten aber in der Regel problemlos..
PROGRAMMIERUNG ( erweitert
am 21.3.2023 )
Das Hochladen von Programmfiles incl. ggf. mehrerer
Librarys ist oftmals besonders für weniger Geübte eine nur schwer
oder garnicht zu überwindende Hürde. Da ist es eine sehr gute Nachricht,
wenn das hochzuladende Programm bereits im BIN-Format vorliegt [6]. Für
die vorliegende Anwendung wurde es von Ralph Xavier dankenswerterweise
bereitgestellt. Mithilfe des Windows-Programmes "Flash Download" [7]* und
nur wenigen zusätzlich erforderlichen Eingaben lässt sich dieser Vorgang
innerhalb weniger Sekunden erledigen.
Abb.6a-c Einstellungen für Flash-Download-Tool
PC und ESP32-S3-Baustein sind dazu via USB miteinander
zu verbinden. Nach Aufruf des Flash-Downloadtools am PC sind zuerst einige
Einstellungen gemäß Abb.6a vorzunehmen. Danach ist im Fenster gemäß
Abb.6b eine freie Eingabezeile zu wählen und hier über das zugehörige
"..."-Fenster in den jeweiligen Ordner zu verzweigen, in dem die hochzuladende
BIN-Datei vorher abgelegt wurde. Nach ihrer Anwahl sollten die Pfadangaben
und der Dateiname gem. Abb.6b in der entsprechenden Eingabezeile des Tools
erscheinen. Weiterhin ist im rechts daneben liegendem Fenster mit "0x10000"
der Startwert für die Dateiablage im Processor einzugeben und durch Setzen
eines Hakens am linken Rand die gesamte Zeile anzuwählen. Auch sind
alle sonstigen Einstellungen gem. Abb.6b zu kontrollieren und ggf. anzupassen.
Nicht zu vergessen ist dabei auch die Auswahl und Aktivierung des jeweils
benutzten COM-Ports, so wie er bei Betätigung der zugehörigen Eingabezeile
sichtbar werden sollte. Nach anschliessender Betätigung der START-Taste
sollte der Hochladevorgang beginnen und gem. Abb.6c auch als zunehmender
Scrollbalken auf dem Schirm verfolgbar sein. Dieser Vorgang dauert nur wenige
Sekunden und ist durch Drücken der STOP-Taste abzuschliessen. Zur Ausführung
geladener Programme kann es erforderlich sein, danach noch einen Neustart
durchzuführen.
ANMERKUNG:
Die obigen Abbildungen beziehen sich auf Nutzung des Flash Download Tools
in der Version "V3.9.4", so wie es inzwischen z.B. via [7] von der Seite
der Fa. EXPRESSIF herunterladbar ist . Im Internet hatte ich noch Nutzungsanleitungen
gefunden, bei denen nicht "0x10000", sondern "10000" als Startwert für die
Dateiablage genannt wurde. Während dieser Wert bei Verwendung der aktuellen
Toolversion zu einer Fehlermeldung führt, war er bei der Vorgängerversion
"V3.9.3" noch verwendbar. Wer an Nutzung der Vorgängerersion interessiert
ist, der kann diese hier [8] immer noch herunterladen. Dank auch an Gerald,
DB5WY für seine Hinweise auf diese Problematik.
Abb.7 Displayanzeige nach Hochladen der BIN-Datei bei NICHT angeschlossenem
Si4732/Si4735
Abb.8 Musteraufbau von Gerald, DB5WY
LINKLISTE
[1] https://pu2clr.github.io/SI4735/
[2] https://www.lilygo.cc/products/t-display-s3
[3] https://github.com/ralphxavier/SI4735/tree/master/Lilygo_T-Display_S3/ALL_IN_ONE_T-Display_S3
[4] https://www.pcbway.com/project/shareproject/Si4732_A10_Radio_Breakout_Board.html
[5] https://www.dh4ym.de/
[6] http://www.kh-gps.de/ALL_IN_ONE_T-Display_S3.ino.bin
[7] https://www.espressif.com/en/support/download/other-tools
[8] https://github.com/RSZ-Nld/TTGO-1.9-Inch/blob/main/flash_download_tool_3.9.3.zip