LW/MW/KW/UKW-Empfänger mit Si4732 zum Selbstbau
Version vom 21. März 2023
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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