PIC Subtoon-generator vir ouer VHF/UHF radio’s

(Herdruk van Teenspanning Januarie 2013)

Die Magalies Radio-amateurklub (ZS6MRK) het die afgelope aantal jare ernstige steurings op sy 145.750MHz herhaler ondervind. Die steuring is so erg dat die herhaler byna voltyds aangeskakel is. Dit het natuurlik weer die gevolg dat mense hul radio’s afskakel a.g.v. die geraas. Die steurings kan o.a. toegeskryf word aan die toename in radio- en mikrogolfapparaat op die herhalerperseel van Sentech. Sentech huisves ons goedgunstig op hul perseel en daar is verskeie ander instansies met radio’s en maste op die berg. Verder was daar ook ‘n dramatiese toename van sekuriteits- en burgerlike maatskappy met radioverbindinge in die 2m en 70cm bande. Dit is dus baie moeilik om individuele oorsake van steurings te vind.

Die voor die hand liggende oplossing van die probleem is om ‘n subtoon aan te skakel op die herhalerradio. Daar is deurgaans gepoog om dit te vermy omdat heelwat persone nog ouer radio’s besit wat nie toegerus is met subtone nie. Ten einde laaste het die komitee toegegee aan die druk en ter wille van die behoud van die herhaler is besluit om ‘n 88,5Hz toon te implimenteer op 1 Desember 2012. Daarmee saam is ook besluit ‘n toonbordjie te ontwikkel wat in die ouer radio’s ingebou kan word om hul aanpasbaar te maak.

As eerste stap het ek bietjie navorsing op die web gedoen en op ‘n aantal ontwerpe afgekom wat ‘n gewone 555 baantjie met ‘n RC kring as ossilator gebruik en met ‘n 3 stap RC filter om die blokgolf te filter na ‘n sinusgolf. ‘n Prototipe van die baantjie is gebou maar dit was dadelik duidelik dat die kring glad nie temperatuurstabiel was nie. Dus maar weer terug na die tekenbord.

‘n Logiese vervanging van die 555 ossilator was om ‘n blokgolf te genereer met ‘n PIC mikroverwerker en met ‘n kristal ossilator vir die nodige stabiliteit. Na verdere swerwing op die internet het ek afgekom op 2 verfynings van die gewone blokgolf genereerder.

Die eerste het ek o.a. gekry van Terry Cotton ZS1AYJ waar hy ‘n eenvoudige 3 weerstand digitaal-na-analoogomsetter gebruik en dan ‘n faseskuif opsoektabel om vir ‘n sekere fase die beste benaderde waarde van ‘n sinusgolf te gee. Hierdie omsetter word dan gedryf deur drie uitsetpennetjies van die mikroverwerker. Twee voordele hieruit is dat die frekwensie baie fyner gestel kan word (tot 0,00129Hz) en dat ‘n baie suiwerder sinusgolf opgewek word wat dus die las op die filter heelwat verminder.

‘n Tweede opsie was gelys deur John Kent – VK3BIZ. Die verskil met John se algoritme was dat hy slegs 1 uitsetpen van die mikroverwerker gebruik met ‘n puls-wydte modulasie. Die oorblywende 2 pennetjies het hy as insette gebruik waar ‘n mens dan ‘n keuse kon maak van 4 verskillende subtone. Die voordeel van hierdie kring is dieselfde – baie fyn verstelling(effens growwer as ZS1AYJ) van die frekwensie en baie suiwerder sinusgolf.

Beide van bg. twee opsies voldoen aan die vereiste frekwensie stabiliteit. Met die eerste opsie (Digitaal-na-analoog omsetting) is die keuse van die 3 weerstande redelik krities en 1% weerstande moet verkieslik gebruik word. Ek het besluit om VK3BIZ se algoritme te gebruik.

Ons sou net die 88,5Hz toon implimenteer. Die stroombaanuitleg is gedoen sodat
beide algoritmes gebruik kon word.

Die etsborduitleg lyk soos volg:
Untitled

Hierdie uitleg is gedoen vir oppervlakgemonteerde komponente. Ek het besluit op oppervlakmontering suiwer om die grootte van die komponente. Veral die verstelbare weerstand en kapasitors is nogal heelwat kleiner as die gewone. (Die oorspronklike PDF lêer en die masjientaalbronkode is op Magalies se webwerf.)

Die program is met MLAB IDE v8.10 gedoen en in masjientaal geskryf, saamgestel en met ‘n PICkit 2 geprogrammeer. Die PICkit 2 stelletjie is teen ‘n billike prys beskikbaar en die MLAB IDE se nuutste weergawe kan ook gratis van Microchip se webwerf afgelaai word.

Teen vandag se pryse is die gemiddelde koste van die komponente en die etsbordjie ongeveer R50 per bordjie. Baie dankie vir Brian, ZS6YZ, wat ‘n hele aantal bordjies se komponente opgesoldeer het.

Vir my persoonlik was hierdie ‘n baie opwinde projek. Nie net het ek my eerste treë gegee met die PIC programmering nie, maar het ek ook my eerste uitleg van ‘n etsbord gedoen – nogal vir oppergemonteerde komponente – en wat toe op die einde van die dag glad nie so moeilik was nie!

‘n Stroombaan uitleg is gedoen m.b.v ExpressSCH se krindiagram en borduitleg.
Hierdie program kan gratis van die web afgelaai word.

Deur Thys Maree (ZS6MJM)

Navorsing uit die natuur – No 12, Die Olifant / The Elephant

OLIFANT

Olifant

Navorsers is besig om ’n behendiger en buigsamer robotiese arm te ontwikkel. Die hoof van die korporatiewe ontwerp-afdeling van die maatskappy wat die toestel ontwikkel, sê dat die nuwe arm “baie meer gevorderd is as enigiets wat tans op die gebied van industriële outomatisering beskikbaar is”. Wat was die inspirasie hiervoor? “Die olifant se slurp”, sê hy.

Die olifant se slurp, wat sowat 140 kilogram weeg, is al “die veelsydigste en nuttigste aanhangsel op die planeet” genoem. Hierdie veeldoelige instrument kan dien as ’n neus, ’n strooitjie, ’n arm of ’n hand. Die olifant kan daarmee asemhaal, ruik, drink, gryp of selfs kliphard trompetter!

Maar dit is nie al nie. Die olifant se slurp bevat ongeveer 40 000 spiervesels wat dit in staat stel om in enige rigting te beweeg. Die olifant kan ’n klein muntstukkie met die punt van sy slurp optel. Maar hy kan sy slurp ook gebruik om ’n gewig van tot 270 kilogram op te tel!

Navorsers hoop om die behendigheid van die olifant se slurp na te boots sodat hulle beter robotte vir huishoudelike sowel as industriële gebruik kan bou. “Ons het ’n heeltemal nuwe soort robot ontwerp”, sê ’n verteenwoordiger van die maatskappy wat vroeër gemeld is, “wat dit vir die eerste keer vir mense en masjiene moontlik maak om doeltreffend en sonder enige gevaar saam te werk.”


Elephant

Researchers are developing a robotic arm with improved dexterity and flexibility. The head of corporate design at the company developing the device says that the new arm “goes far beyond anything currently available in industrial automation.” What was the source of inspiration? “The nature of the elephant’s trunk,” he says.

Weighing some 300 pounds (140 kg), the elephant’s trunk has been called “the most versatile and useful appendage on the planet.” The multipurpose tool can serve as a nose, a straw, an arm, or a hand. With it, the elephant can breathe, smell, drink, grab, or even trumpet a deafening blast!

But that is not all. The elephant’s trunk has some 40,000 muscle fibers that allow it to move in any direction. Using the tip of its trunk, the elephant can pick up a small coin. At the same time, the elephant can use its trunk to lift loads of up to some 600 pounds (270 kg)!

Researchers hope that imitating the dexterous properties of the elephant’s trunk will help them develop superior robots for both domestic and industrial use. “We have created a completely new assistance system compared to conventional robots,” says a representative from the company mentioned earlier, “which for the first time enables humans and machines to work together efficiently and without danger.”

Kleingert Horn, ZS6HRN

Navorsing uit die natuur – No 11, Namib tok-tokkie / Namib beetle

Namib_Tok-Tokkie.jpg

Namibwoestyn-toktokkie

Sowat 900 miljoen mense dwarsoor die wêreld het geen toegang tot veilige drinkwater nie. In baie gebiede is dit vroue en kinders wat ver moet stap om water te vind en dit dan na hulle huise terug moet dra. “Ek dink dis verskriklik dat die armes elke dag ure lank moet stap net om ’n basiese benodigdheid te verkry”, sê Shreerang Chhatre, ’n ingenieur by die Massachusetts-instituut van Tegnologie. Om verligting te voorsien, ondersoek Chhatre en sy medewerkers tegnieke om misdruppels op te vang, en hulle inspirasie is die Namibwoestyn-toktokkie.

Elke oggend trek ’n miswolk oor Afrika se Namibwoestyn. Die Namibwoestyn-toktokkie benut hierdie vlugtige geleentheid deur teen net die regte hoek in die wind te staan. Boggeltjies op die vlerkbedekkings bestaan uit ’n hidrofiliese (wateraantrekkende) stof wat die vog aantrek. Die vog bou op en begin waterdruppels vorm wat al hoe groter word. Dan kry swaartekrag die oorhand, en die druppels loop in waterwerende troggies tussen die boggeltjies teen die vlerkbedekkings af en in die toktokkie se mond in.

Chhatre en sy medewerkers wil ’n soortgelyke beginsel gebruik om drinkwater vir mense te bekom. Maar mense het natuurlik meer water nodig om te lewe as die Namibwoestyn-toktokkie. En om finansiering vir so ’n projek te verkry, is baie moeilik. Om deur middel van hierdie tegniek drinkwater aan mense te voorsien, “is nog net ’n ideaal”, sê Chhatre.


Namib Beetle

Some 900 million people worldwide have no access to safe drinking water. In many areas, it is women and children who trek long distances to find water and then carry it back to their homes. “I think it’s terrible that the poor have to spend hours a day walking just to obtain a basic necessity,” says Shreerang Chhatre, an engineer at the Massachusetts Institute of Technology. To provide relief, Chhatre and his colleagues are exploring the science of fog harvesting, and for inspiration they are looking to the Namib beetle.

Each morning, a fog drifts through Africa’s Namib desert. The Namib beetle takes advantage of this brief opportunity and faces the wind at just the right angle.*Bumps on the wing covers are composed of a hydrophilic substance that attracts moisture. The moisture builds up, forming ever larger droplets. Gravity then takes over, and aided by water-repellent troughs between the bumps, the droplets run down the wing covers and into the beetle’s mouth.

Chhatre and his associates want to use a similar principle to harvest drinking water for humans. Of course, humans need more water to survive than does the Namib beetle. And financing such an endeavor is a daunting challenge. For now, fog harvesting for humans remains “a work in progress,” Chhatre says.

Kleingert Horn, ZS6HRN

Navorsing uit die natuur – No 10, Die Melanophila-kewer / Black Fire beetle

 Scroll down for English

MELANOPHILA-KEWER

Bosbrande skrik die meeste diere af, maar nie die Melanophila-kewer nie. Hy word daardeur aangetrek. Waarom? Omdat bome wat pas gebrand het, vir hierdie insekte die ideale plek is om hulle eiers te lê. Wat meer is, brande verdryf roofdiere, wat dit vir die kewer moontlik maak om in veiligheid te eet, te paar en eiers te lê. Maar hoe vind hierdie kewers bosbrande in die eerste plek?

Op sy lyf, langs sy middelste pote het die kewer reseptororgane, oftewel sensors, wat gevoelig is vir die infrarooistraling van ’n bosbrand. Die straling verwek hitte in die reseptororgane en lei die kewer dan in die rigting van die vlamme.

Maar hierdie kewers het ook ander sensors in hulle “gereedskapskissie” wat hulle help om brande op te spoor. Wanneer hulle gunstelingbome brand, bespeur die kewers se antennas klein hoeveelhede van sekere chemikalieë wat deur brande in die lug vrygestel word. Volgens party navorsers kan die kewers hulle “rookverklikker”-antennas gebruik om selfs net een smeulende boom meer as 0,8 kilometer van hulle af te vind. Danksy die kombinasie van hierdie vermoëns kan die kewers bosbrande blykbaar oor ’n afstand van meer as 48 kilometer bespeur en vind!

Navorsers bestudeer die Melanophila-kewer se reseptororgane en antennas om toestelle te verbeter wat infrarooistraling en vuur opspoor. Konvensionele hoëresolusie-infrarooisensors moet koel gehou word, en die kewer sal wetenskaplikes moontlik help om beter sensors te ontwikkel wat teen kamertemperatuur kan funksioneer. Die kewer se antennas het ingenieurs geïnspireer om sensitiewer brandverklikkerstelsels te ontwikkel wat kan onderskei tussen die byprodukte van bosbrande en ander chemiese samestellings.

Navorsers is verstom deur die unieke manier waarop die Melanophila-kewer ’n plek vind om eiers te lê. “Hoe het die kewers hierdie vermoë ontwikkel?” vra E. Richard Hoebeke, ’n kewerkenner aan die Cornell-universiteit, in die Verenigde State. “Eintlik weet ons maar min van insekte met uiters sensitiewe en ingewikkelde sensoriese meganismes.”


BLACK FIRE BEETLE

Forest fires repel most animals, but they attract black fire beetles. Why? Because newly burned trees are an ideal place for these insects to lay their eggs. Furthermore, fire drives away predators, leaving the beetle free to eat, mate, and lay eggs safely. But how do black fire beetles find forest fires in the first place?

Next to its middle legs, the fire beetle has sensors called pit organs that can detect infrared radiation from a forest fire. The radiation generates heat in the pit organs and then directs the beetle to head for the flames.

But these beetles have other sensors in their fire-detection tool kit. When their favorite trees burn, the beetles’ antennas detect minute quantities of certain chemicals that fires release into the air. According to some researchers, black fire beetles can use their “smoke detector” antennas to find a single smoldering tree over half a mile (0.8 km) away. As a result of the combination of their abilities, these beetles appear to sense and find forest fires from a distance of more than 30 miles (48.3 km)!

Researchers are looking to the black fire beetle’s pit organs and antennas to improve devices that detect infrared radiation and fire. Traditional high-resolution infrared sensors must be cooled, so the beetle may help scientists to develop better sensors that will function at room temperature. The beetle’s antennas have inspired engineers to develop fire-detection systems that are more sensitive and can distinguish between the by-products of forest fires and other chemical compounds.

Researchers are astounded by the black fire beetle’s unique way of finding a place to lay its eggs. “How did these beetles develop their ability to lay eggs this way?” asks E. Richard Hoebeke, a beetle expert at Cornell University, in the United States. “Think about how little we know of insects with incredibly sensitive and complex sensory mechanisms.”