Uno switch per amico: Commutatore per antenne

Uno switch per amico: Commutatore per antenne

Febbraio 10, 2021 0 Di Ciro De Biase
Livello di difficoltà    

Un dispositivo capace di instradare più antenne poste sul tetto utilizzando una unica discesa, a condizione che venga utilizzata una antenna alla volta.

Dispositivi di questo genere, tecnici, radioamatori, e blasonate case costruttrici ne hanno realizzati,  più o meno complessi, architettando diavolerie circuitali, talvolta  gestite da cpu rendendo autonoma ogni tipo di manovra, facilitando l’utente  nella gestione dell’eventuale errore !! Alcuni progetti commutavano tra 5 e 8 antenne comandati e alimentati tramite la stessa linea coassiale.

Rispettando l’esigenza di  radioamatori  meno pretensiosi, che magari si ritrovano ad affrontare problematiche di convivenza dove la presenza di un cavo RG-58 crea fastidio al condomino accanto, oppure per difficoltà di posare più cavi all’interno di canaline preesistenti, è nata l’idea di rendere quanto più semplice il circuito e meno elettronica possibile, in maniera da scongiurare la possibilità di guasti.

In passato qualcun’altro ha utilizzato metodo simile, tra cui una azienda che produceva per il mondo CB.

Descrizione del circuito

Il circuito che ho approntato è realizzato grazie all’ acquisto di due relè coassiali (adatti per RF) monoscambio connessi in modo tale da confluire l’utilizzo di tre antenne su una unica discesa comandati da una linea bifilare anche esigua come spessore ( tipo doppino telefonico )

La foto in basso mostra il tipo di relè da me utilizzato, marcato SIEMENS VR111

Relè SIEMENS VR111

Questo tipo di relè non sono per nulla economici, ma spesso disponibili su siti di materiale surplus ex militaria oppure in fiere del radioamatore, ne esistono tipi diversi con caratteristiche anche più performanti, di conseguenza lievitano i costi, chi decide di costruire una qualsiasi apparecchiatura elettronica tiene conto di un eventuale tetto massimo in termini di costo e del livello di perfezione che desidera ottenere. Possono essere utilizzati anche i relè tipo classico finder in uso sulle centraline caldaia, con notevole risparmio economico, ciò inutile dirlo va a discapito delle caratteristiche e soprattutto ne compromette il grado di affidabilità del progetto. Allo scopo suggerisco di non risparmiare in merito all’acquisto di questi due componenti in quanto hanno ruolo principale nella buona riuscita del prodotto finale.

Schema Elettrico unità remota

Schema elettrico unità remota

Elenco componenti unità remota:

D1, D2 = 1N4007
C1, C2, C3, C4 = 100 nF
H1, H2, H3, H4 = connettore SO239
K1, K2 = relè 1 scambio tipo siemens S111

Per cablare questa unità ho utilizzato una cassetta in PVC a tenuta stagna di marca SAREL oppure GEWISS le misure sono 150 x 110 x 70 e per i supporti al fine di  ottenere ottimi collegamenti di massa dei connettori e dei relè, ho utilizzato della vetronite doppia faccia opportunamente forata e scontornata al pantografo CNC.

Al connettore  ANT1  conviene utilizzare l’antenna che si utilizza di più spesso,in quanto è la condizione in cui i due relè sono a riposo,  tipo la classica verticale VHF/UHF, sui connettori ANT2 e ANT 3 si possono collegare altre due antenne utilizzate come opzione, ad esempio un dipolo oppure una long wire per attività secondaria.  

Questa unità è semplicissima, in condizioni di riposo dei due relè l’antenna che è attiva risulta ANT1 , alimentando il circuito tramite i contatti X1-1 e X1-2  con una fonte continua, in questo caso di 26v cc, a seconda di come inseriamo le polarità sui contatti, provochiammo l’eccitazione di un solo relè alla volta.

Infatti se inseriamo il polo positivo su X1-1 sarà attivo il relè K1 commutando la discesa su  ANT2 .

Invertendo i poli di alimentazione, cioè il positivo su  X1-2, questa condizione rende attivo il relè K2 commutando la discesa su ANT3.

Ho affidato al pantografo 3 assi la foratura, e per evitare etichette adesive da lasciare alle intemperie e puntualmente dopo poco si sbiadiscono e si staccano, ho lasciato dato anche il compito di effettuare un minimo di pseudo-serigrafia sulla plastica stessa del  frontale della cassetta.

La figura in basso illustra un prima prova.

Frontale dopo la fresatura

La  parte di supporto dei connettori viene ottenuta con lo stesso metodo, ricavando due piastre forate  e fresate, in modo tale da essere fissate una a distanza di 4 cm dall’altra tramite 4 distaziatori metallici.

L’interno della cassetta con i connettori montati viene mostrato nella figura in basso:

Pannello della cassetta con i connettori montati

I quattro distanziatori è opportuno metterli per ultimi per comodità di cablaggio.

La scheda che alloggia i due relè , è fresata al centro per favorire  le saldature. La foto in basso la visualizza prima del fissaggio

Fissaggio dei due relè

Ho preferito fissare il corpo del relè alla scheda stessa con una piccola piazzola di stagno.

In seguito le due schede vanno fissate una di fronte all’altra a mezzo quattro distanziatori  di circa 4 cm o comunque sufficienti a separare gli spazi utili al corpo dei due relè.

Le schede fissate

La foto in alto mostra il cablaggio  corretto. A questo punto non rimane che saldare i contatti dei relè sui connettori e le bobine con i diodi e condensatori di fuga .

Due parole in merito al ruolo di questi condensatori mi è di dovere spendere, per chi fa uso di grosse potenze o magari il doppino di comando  è, in termini di lunghezza superiore ai 20 metri, e buono aggiungere qualche altro condensatore e per evitare che la tratta di cavo stessa  funga da elemento risonante, aggiungere un anello di ferrite all’inizio e alla fine del collegamento.

cablaggi interni

La figura in alto mostra la soluzione adottata da me per il cablaggio finale della unità remota. Ho utilizzato per il collegamento al doppino una morsettiera da alimentatori, ma può andare bene allo scopo anche un morsetto tipo ” mammut”. Le due schede in vetronite dopo una pulita con del solvente, consiglio di utilizzare dello spray protettivo trasparente.

Suggerisco di mettere all’interno della cassetta una bustina di esiccante al fine di evitare la formazione di ossido. Per il doppino di collegamento utilizzate un nasello in gomma già esistente sulla cassetto, oppure un gommino passacavo opportunamente protetto con una punta di silicone sigillante.

Un primo prototipo a cablaggio ultimato

La foto in alto  mostra come si presenta la unità remota a montaggio ultimato. Questo è un prototipo primo montato per valutarne le caratteristiche e ottimizzare le parti meccaniche. Per le realizzazioni vostre, per chi è inspirato al progetto, suggerisco di utilizzare la stessa cassetta come forma e dimensioni ma con le quattro viti di chiusura in plastica in modo da evitare il fastidio che si ottiene dopo un paio di mesi che queste cassette trascorrono alle intemperie, puntualmente le viti ossidano e la presenza di ruggine non consente di svitarle facilmente.

Questa unità va montata sul tetto e collegata alle tre antenne, nonché al cavo di discesa, avendo cura di proteggere i connettori con del nastro adesivo.

In merito alla unità di comando il presupposto è di evitare presenza di elettronica, specie cpu e circuiti digitali che in presenza di segnali rf o grosse potenze potrebbero genere malfunzionamenti o addirittura guasti.

Il modello di relè da me utilizzato funziona con tensione continua di 26v e consuma una corrente di 30 mA max, quindi occorre un circuito in grado di erogare ciò e in grado di invertire la polarità.

Nel  progetto ho utilizzato una sezione alimentazione, formata da quattro diodi e condensatore di livellamento seguita da un regolatore tipo LM317  nella configurazione generatore di corrente costante. LA corrente massima fissata a 30 mA più 10 mA per il led di segnalazione. Ho adottato questa soluzione al posto di un normale stadio alimentatore per il semplice motivo che se si verifica lungo la tratta di cavo di comando  un corto oppure una anomalia dovuta a ossidi, un alimentatore stabilizzato andrebbe immediatamente in fumo. Mentre limitando la corrente massima si evitano danni.

Schema elettrico unità di comando

Schema elettrico della unità di comando

Elenco componenti unità di comando

R1 = 22 ohm 1 W
R2 = 1 K 1/4w
C1 = 1000 uF 50v
C2-C3-C4 = 100 nF
S1 = interruttore a levetta da pannello
S2 = Commutatore rotativo 2 vie 3 posizioni
F1 = fusibile 0,6 A
IC1 = LM317
Led1 – Led2  =  Led 6 mm rosso
TR2 = Trasformatore Pri. 230v Sec. 24v 5w

Ho montato la prima parte del circuito su un pcb e il commutatore S2 direttamente montato sul frontale della scatola . La funzione di S2 è semplicemente di invertire la tensione di alimentazione all’uscita che va ai relè .

In basso la foto del pcb Lato componenti e lato rame

Lato componenti

Lato rame

Il circuito LM317 deve essere montato con un piccolo dissipatore.

La scatola da utilizzare per il circuito di comando, è a discrezione dell’utente ! i gusti e le disponibilità di mercato sono molteplici. Suggerisco qualcosa di non molto piccolo, la TEKO offre larga scelta.

Per chi fosse interessato a riprodurre il progetto da me creato condivido i file di EAGLE e i le planimetrie CAD per la freasatura delle parti meccaniche.

Conclusioni

Come già accennato, oggetti simili sono in commercio o approntati da altri tecnici, questo da me sperimentato è indirizzato come sempre al Maker che prova soddisfazione personale verso qualcosa da lui montata prendendo spunto dalla mia esperienza o a chi non ha troppe pretese e vuole realizzare qualcosa di semplice ma nello stesso tempo funzionale !

Grazie per avermi letto, al prossimo articolo.