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Einfache WSPR-Audio-Bake auf Arduino-Basis
( nach W3PM )
in Bearbeitung
Stand: 6. November 2013

  Modified Version of  WSPR Audio Beacon by Gene Marcus, W3PM  ( "A Simple Mobile/Portable WSPR Beacon Controller" )
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http://translate.google.de/translate?hl=de&sl=de&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.kh-gps.de%2Fwspr_audio.htm

WSPR (engl. ausgesprochen "whisper") steht für “Weak Signal Propagation Reporter ”. Dabei handelt es sich um eine von dem Nobelpreisträger Joe Taylor, K1JT entwickelte PC-Software zur Erkennung möglicher Funk-Ausbreitungsbedingungen und Übertragungswege unter Nutzung kleiner Sendeleistungen. Neben der Steuerung von Bakenaussendungen erlaubt diese Software darüberhinaus auch eine lokale Auswertung der von anderen Stationen in einem bestimmten Band empfangenen Daten und bei Bedarf auch deren Online-Übermittlung an einen zentralen WSPR-Server. Allen Netzteilnehmern stehen sie von dort zum Abruf bereit [2] und abhängig von der Teilnehmerzahl ist damit eine gute Übersicht über die jeweils aktuelle Ausbreitungssituation gegeben. Dabei lassen sich Kartendarstellungen aufrufen, die eine Übersicht über die vom System in den letzten Stunden in einem bestimmten Amateurband registrierten Funkkontake erlauben und bis zu 2 Wochen rückwirkend sind auch tabellarische Aufstellungen aller von einem bestimmten Rufzeichen ausgegangenen oder daraufhin von anderen Stationen ggf. erfolgten Empfangsberichten abfrufbar.  Somit ist es verständlich, dass sich WSPR bei uns Funkamateuren schon seit Jahren grosser Beliebtheit erfreut. Mehr zur praktischen Verwendung des Programmes und weitere detaillierte Basisinformationen findet man u.a. in der deutschsprachigen Übersetzung der Original-WSPR-Nutzeranleitung nach [1], so dass sich Interessenten dort sehr gut einlesen können.

 
Abb.1   WSPR-Bake mit ARDUINO-UNO-Board, LCD-Shield und GPS-Baustein "EM-406A"

WSPR-Sendebetrieb ist aber auch ohne PC und Online-Anbindung durchführbar. Neben einem üblichen SSB-Sender genügt dazu eine mit z.B. Mikrocontrollerbausteinen realisierbare kleine Sendebake mit Audioausgang. Ihre Leistungsfähigkeit in einer aktuellen Ausbreitungssituation lässt sich dabei durch spätere Internetabfrage der danach ( hoffentlich ) am WSPR-Server von anderen Stationen eingetroffenen Empfangsberichte ermitteln. Aufgrund ihrer Einfachheit, bietet sich der Einsatz einer solchen Bake besonders auch für den Portabelbetrieb an. Unter dem Namen: "A Simple Mobile/Portable WSPR Beacon Controller" findet man ein entsprechendes Projekt z.B. auf der Homepageseite von Gene Marcus, W3PM [3]. Zu diesem auf ARDUINO-Boards [Abb.1] und -Software basierendem Konzept gibt es dort auch eine Link für den Programmdownload und ein PDF-File mit weiteren detaillierten Informationen [4].


Abb.2   Darstellung der Betriebsdaten am LCD
Anm.: derzeit ist NUR die Tastenfunktion "RST" in Benutzung

W3PM hat sein Bakenprojekt in zwei Varianten realisiert. Sie unterscheiden sich durch den Typ des jeweils verwendeten ARDUINO-Boards. Zur Bakensynchronisation werden die Zeit- und Positionsdaten eines angeschlossenen GPS-Moduls vom Typ: NAVILOCK "EM-406A" [7],[8] verwendet. An ihrem Audio-Ausgang stellt die Bake alle 10 Minuten für jeweils 2 Minuten Tonsignale bereit. Sie liegen im Bereich 1400-1600Hz und sind entsprechend der WSPR-Festlegung moduliert. Zu ihrer Aussendung müssen sie lediglich dem Mikrofoneingang eines beliebigen SSB-Senders zugeleitet werden. Ein separat bereitgestelltes PTT-Signal übernimmt dabei die ggf. noch erforderliche ( wenn kein VOX-Betrieb möglich ist ) Sendersteuerung.


Abb.3  ARDUINO-UNO-Board mit LCD-Shield und peripherer Beschaltung ( DJ7OO-Version )  

In jedem Amateurband ist ein 200Hz [!] abdeckendes Frequenzsegment [2] für den WSPR-Betrieb vorgesehen. Ein im USB-Mode betriebener SSB-Sender ist dabei auf eine Frequenz 1400Hz unterhalb des jeweiligen Bereichsanfangs einzustellen. Die genaue Arbeitsfrequenz ergibt sich durch Addition dieses Wertes mit der jeweils für die Sendebake gewählten Tonfrequenz. Das benutzte Verfahren erlaubt den gleichzeitigen, störungsfreien Betrieb von bis zu mehreren Dutzend Stationen.

Nachbau und Modifikation ( DJ7OO-Version )

W3PM's Projektvarianten unterscheiden sich durch die dabei verwendeten Arduino-Bausteine. Als ich mich zum Nachbau entschied, interessierte mich besonders die mit dem UNO-Board realisierte Version. Der Grund dafür war, dass ich ein fertig erhältliches aufsteckbares LCD-Shield nach [5],[6] als Anzeigeeinheit ( Abb.1, Abb.2 ) einsetzen und damit den Nachbau deutlich vereinfachen wollte. Abb.3 zeigt die dabei gegenüber der Originalversion von W3PM geänderte Portbelegung.
Als GPS-Modul wurde der auch schon im Original verwendete Typ "EM-406A" eingesetzt. Bei uns im Lieferprogramm von Fa. NAVILOCK zu finden, wird er von verschiedenen Händlern [7],[8] angeboten.
Nach entsprechender Umstellung des Baudratenwertes im Programmcode wurden auch Versuche mit einem anderen GPS-Modul durchgeführt, welches mit einer Ausgangsdatenrate von 9600bps arbeitete. Hierbei ergaben sich jedoch Timing-Probleme bei der Ausführung des W3PM-Programmes, so dass dieser Versuch abgebrochen und wieder auf den ursprünglichen Modul-Typ mit seiner Datenrate von 4800bps zurückgegriffen wurde.
Die Festlegung der Sendestartzeiten und der am Bakenausgang verfügbaren Tonfrequenzen erfolgt derzeit nur durch im Programmcode fest abgelegt Werte, wodurch jede Änderung auch ein ( im Ausseneinsatz oft nur schwer oder garnicht realisierbares ) erneutes Kompilieren des Programmcodes und ein "Uploaden" zum ARDUINO-Prozessor erfordert. Deshalb ist derzeit eine m.E. sehr nützliche Programmerweiterung in Arbeit, mit deren Hilfe eine einfache und schnelle Anwahl der infagekommenden Startzeiten  ( Minute: 0, 2, 4, 6, 8 )  und aller im Abstand von 10Hz zwischen 1410 Hz und 1590 Hz liegenden Ausgangstonfrequenzen möglich sein wird. Die Auswahl erfolgt dabei via Potentiometereinstellung über Analogports des Prozessors ( im Schaltbild Abb.3 schon angedeutet ).

Hier in Kürze Bereitstellung des modifizierten Programmcodes

Softwarekonfiguration, ARDUINO-Upload und Inbetriebnahme
in Bearbeitung

Der Einsatz des Shields erforderte einige kleinere Änderungen im ARDUINO-Programmcode. Dazu gehören auch diejenigen, die mit dem notwendig gewordenen Wechsel von zwei Ausgabeports zusammenhingen. Nachdem im Programmcode aber ohnehin auch noch persönliche Daten, wie Call, QTH-Locator und Sendeleistung entsprechend der eigenen Wünsche anzupassen waren, mussten vor erneuter Kompilation zuerst alle notwendigen Codeänderungen erfolgt sein. Abschliessend erfolgte dann die übliche Upload-Prozedur in Richtung Arduino-Board.

WICHTIGER HINWEIS:  Während des Programm-Uploads ist die Verbindung gem. "JP1" in Abb.3 aufzutrennen.

[1] http://www.physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/WSPR_2.0_User_German.pdf
[2] http://www.wsprnet.org/drupal/
[3] http://www.knology.net/~gmarcus/
[4] http://www.knology.net/~gmarcus/WSPR/Arduino%20Mobile%20Portable%20WSPR.pdf
[5] http://www.dfrobot.com/index.php?route=product/product&filter_name=lcd%20shield&product_id=51#.UmQsvXCgaRY
[6] http://www.komputer.de/zen/index.php?main_page=product_info&cPath=30&products_id=33
[7] http://www.navilock.de/produkte/G_60407/merkmale.html
[8] http://www.idealo.de/preisvergleich/OffersOfProduct/1739385_-em-406a-navilock.html

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