CIRCUITOS ACTIVADORES
DE PTT
PARA INTERFACES
DIGITALES, SISTEMAS DE ENLACES Y REPETIDORES
Saludos Colegas. Para enlazar equipos transceptores, hacia
ordenadores personales, control remoto, otros transceptores (sistemas de repetidores y traslado de
frecuencias) y dispositivos en general, se requieren circuitos que conmuten la activación automática al
percibir señal de recepción o a transmitir, además de realizar el aislamiento
galvánico y acoplamiento de señales de audio que contienen la información,
entre otros. En el presente artículo se
describe la teoría básica, necesaria para diseñar e implementar circuitos
activadores PTT (push to talk), exclusivamente para sistemas y equipos de
radiofrecuencia (RF).
TEMAS
·
Notas
importantes.
·
Activadores
PTT para equipos de radio.
·
Circuitos básicos para implementar activadores PTT.
·
Comentarios
finales.
NOTAS IMPORTANTES
Las modificaciones aquí descritas, son exclusivamente de propósitos experimentales y al culminar ensayos, los equipos deben retornar a su diseño original, ésto con la finalidad de no infringir las condiciones de su uso.
Se sugieren previos conocimientos referentes a la legislación y uso de
repetidores, sistemas de enlaces o similares, descritos en el presente
artículo.
Notas técnicas: Cuando
dos o más equipos se comunican o enlazan entre sí, a través de interfaces,
pero alimentados desde fuentes de poder
independientes, donde los puntos de masas y tierras no son comunes para
dichos equipos, será necesario adicionar
dispositivos de aislamiento galvánico
(insulator = optoacopladores y transformadores de audio), ésto con el propósito de evitar posibles daños
de componentes y dispositivos electrónicos que conforman los interfaces, debido
a diferencias entre niveles de voltajes de masas, o electricidad estática (los niveles de masa o de cero voltios en la mayoría de equipos de radio y
ordenadores personales, están conectados hacía bornes negativos de las fuentes
de poder). Se sugiere igualar niveles de masas (en este
caso se refiere a interconectar polos negativos), así como múltiples
conexiones con cableados independientes, hacía borne(s) de la(s) fuente(s) de
poder, chasis y a tierras, similar como exigen las normas que protegen al
cuerpo humano, adicionando equipotencialidad
eléctrica en equipos y maquinarias industriales (se deben comprobar voltajes
AC y DC, entre todos los chasis, masas y tierras).
Los circuitos de filtros para ruidos armónicos, que componen la entrada de fuentes de poder conmutadas electrónicamente (usadas en ordenadores), generalmente incluyen capacitores, varistores u otros dispositivos que pudieran estar conectados al chasis, así como algunos componentes electrónicos que disipan calor y aislados al chasis mediante micas. En caso de no disponer de buena conexión a tierra, estas capacidades al chasis pudieran representar riesgos de daños en interfaces sin aislamiento galvánico.
Se sugiere la
correcta orientación entre bornes de tomacorrientes hembras y machos, como se
indica en la imagen derecha, para el caso de una toma americana (el neutro conecta
a tierra, en el transformador de distribución). Difiere de distribución 220V, se sugiere verificar normas según el país.
Para ordenadores personales tipo
laptop, tablets, celulares inteligentes y similares, “mientras operan a baterías”, representan mínimos riesgos de daños
por estática o falta de equipotencialidad a masa, por lo tanto no requieren
dispositivos de aislamiento galvánico.
ACTIVADORES PTT PARA
EQUIPOS DE RADIO
Para equipos de radiofrecuencia (RF) en general, el activador PTT consiste
en un circuito de control automático, el cual hace conmutar la transmisión u
otros dispositivos (TX = ON/OFF), al detectar presencia de señal recibida
(RX, busy, squelch, de audio, etc.), información que se requiere emitir o
procesar.
En interfaces digitales (PC ↔ Radio), esta activación PTT, típicamente se
configura desde la señal RTS o DTR (DB9, pin #7 ó #4) del puerto serial en el
ordenador personal (PC) y se requieren dispositivos de aislamiento galvánico. También es posible configurar PTT desde
señales de control del puerto paralelo (DB25, Port 890, pines #1, #14, #16 ó
#17).
Los actuales programas para comunicaciones digitales, permiten configurar la activación PTT desde el mismo audio proveniente de la tarjeta de sonido (Line out), en ordenadores personales, laptop, tablets y similares, que no disponen de puertos seriales o paralelos.
Importante: Se sugiere elegir
receptores de excelente sensibilidad y selectividad.
CIRCUITOS BÁSICOS PARA
IMPLEMENTAR ACTIVADORES
Los activadores para repetidores, enlaces y similares, constan básicamente 3 circuitos (el aislamiento galvánico se considera tácito):
·
❶ Sensor de conmutación (con, o sin
ajuste de sensibilidad de señal)
·
❷ Temporizador off-delay (ajuste de
tiempo de retención, o de cola en repetidores).
·
❸ Acoplamientos de audio.
❶ Generalmente los circuitos activadores inician desde la
conmutación de un dispositivo relevador de señal, típicamente conformado por un
transistor (TR1), el cual se satura al amplificar una señal que ingresa en la
Base del mismo y que proviene desde la última etapa RF del equipo receptor,
audio de tarjeta de sonido en ordenadores personales, o similar.
El transistor saturado conduce
corriente entre Colector y Emisor, similar a como se realiza mediante un
interruptor. Si dicho transistor es del tipo N-P-N, la
conmutación se realiza a masa (conecta hacía el potencial negativo de la
fuente de poder). Para transistores
tipo P-N-P, la conmutación se realiza hacía el potencial positivo de la fuente
de poder (polo +).
Un transistor correctamente saturado, atenúa 0.3 voltios entre Colector y Emisor, pero cuando la señal activadora que ingresa en la Base, fluctúa o no tiene la intensidad de corriente necesaria, el transistor pierde saturación, modificando su modo de trabajo conmutador al modo amplificador, incrementando el voltaje atenuado entre Colector y Emisor, lo cual causa intermitencias o interrumpe totalmente el proceso de activación (típico en recepción de señales RF débiles, o audio de intensidad variable).
Para minimizar estos efectos de
intermitencias, se debe incrementar la corriente de Base en el transistor,
disminuyendo valores resistivos, pero sin afectar, deformar, o cargar la señal
activadora, a la que típicamente resulta necesario limitarla mediante diodos (D1 al D4) y suavizarle fluctuaciones bruscas mediante un capacitor (C1), el
cual se debe conectar en serie con una resistencia (R2), donde la sumatoria
de R2 + R3 resulte inferior al valor resistivo de R1 de la imagen anterior.
La conmutación de activadores PTT con
aislamiento galvánico, se realizan mediante dispositivos electrónicos
denominados “optoacopladores” (OPT1), los cuales incluyen en su interior un diodo emisor de luz (LED), más un
fototransistor (pudiera ser otro componente fotodetector), distanciados entre
sí y donde no existe conexión eléctrica entre ambos componentes.
La corriente de conmutación (entre Colector-Emisor) en optoacopladores
rondan los 50 y hasta 100 miliamperios. En transistores de
bajas potencias, típicamente rondan los 400 hasta 800 miliamperios. Para transistores de potencias del tipo Darlington,
típicamente soportan más de 5 Amperios.
El voltaje de salida de un puerto
serial RS232 (típico COM1 y COM2) es +12 VDC y -12 VDC. El diodo D1 de circuito
anterior, permite activar exclusivamente con +12 VDC. D2 evita que se atenúe voltaje entre #1 y #2
del optoacoplador, en caso que la señal RS232 cambie a -12 VDC. C1 y C2 suprimen cualquier componente de alta
frecuencia. R1 determina la corriente de
LED (aproximado 10 a 15 mA. Corriente
máxima ronda los 50 mA). El voltaje de
salida del puesto paralelo (LPT0 ó LPT1 ) es +5 VDC, no se requiere D2 y R1
aproximado a 330 Ω.
En la actualidad, la mayoría de
equipos transceptores incluyen interfaces y contactos de salidas N-P-N de colector abierto que conmutan a masa,
provenientes desde circuitos de señales busy, RX o squelch del receptor, incorporadas
en conectores auxiliares, así como software para programar funciones, incluyendo
las necesarias para activar PTT de repetidores, dispositivos eléctricos,
incluso la activación mutua entre transceptores, aunque no siempre existe 100%
de compatibilidad entre ambos equipos. La siguiente imagen muestra un ejemplo de distribución de terminales (pinout) en el conector auxiliar de un equipo Motorola, modelo GM300.
Generalmente los equipos para
Radioaficionados incorporan señales PTT y RX en el mismo conector del micrófono
o conectores auxiliares. Entre los equipos de marca Icom que incluyen estas
señales básicas en el conector del micrófono, tipo redondo de 8 pines, son = IC-77,
IC-228, IC-271, IC-471, IC-707, IC-718, IC-725, IC-728, IC-735, IC-737, IC-746,
IC-751 (los IC-740 y 745 requieren mayor corriente para accionar el PTT y la
señal de audio se extrae del conector de bocina externa o del audífono).
1.
Mic
= Entrada de micrófono.
2.
+8V
= Salida de voltaje +8 VCD.
3.
DW/UP
= Botones de subida y bajada de frecuencias.
4. SQL
= Contacto de salida N-P-N de colector abierto en la recepción por squelch.
5. PTT
= Entrada de Push To Talk (acciona la transmisión cuando se conecta a masa).
6.
GND
= Tierra o masa general.
7.
GND
Mic = Masa exclusiva para el micrófono.
8.
AF
= Salida de audio (dependiente del control de volumen).
Activación directa, sin aislamiento
galvánico
El circuito siguiente de activación mutua
o bidireccional (cross-band) incluye aislamiento galvánico, para sistemas de
traslado de frecuencias entre equipos transceptores HF, VHF y UHF (incluso se
ha probado para enlazar repetidores VHF o UHF con frecuencias HF en modos AM,
FM o SSB)
Otros modelos Icom de última generación
vienen equipados con conectores RJ-45 de 8 pines, más otro conector auxiliar
tipo Jack de 6 pines = IC-207, IC-208, IC-E208, IC-2000, IC-2720, IC-2725,
IC-2800, IC-7000, IC-V8000.
Con el propósito de no depender del
control de volumen del receptor, el audio para el circuito activador en
repetidores, enlaces y similares, preferiblemente debe tomarse desde las etapas
anteriores al potenciómetro que controla el nivel de volumen (audio de baja
potencia ).
La mayoría de equipos de radio y transceptores anticuados en general, que no disponen del contacto de salida N-P-N de colector abierto para adaptar sistemas PTT, generalmente incluyen indicación luminosa de RX, busy o squelch en el panel frontal (diodo LED, o displays), cuya activación es posible adaptar para este fin y dicha señal típicamente proviene desde un transistor o circuito integrado, ubicado entre la última etapa de frecuencia intermedia (IF), antes de circuitos de audio. A continuación se muestran 3 ejemplos típicos:
① Kenwood, modelos TM221, 241, 441 y
541 (equipos con indicación busy en el display. Señal SC = Squelch Control, terminal # 4 del
conector CN1).
② Yaesu FT211 (equipo con diodo LED
indicador busy, ubicado
en el panel frontal). En el terminal #
6 de la tarjeta “AF UNIT”, se observa la señal BUSY, proveniente desde el
colector del transistor tipo N-P-N, Q05.
SENSOR DE CONMUTACIÓN,
CON AJUSTE DE INTENSIDAD DE SEÑAL ACTIVADORA
Mediante la implementación con circuitos amplificadores operacionales, es posible comparar voltajes entre dos señales, donde, en una de sus entradas (V1) se ingresa la señal activadora de voltaje fijo o variable (audio, señal RX fija o variable, etc.) y en la otra entrada (V2) de dicho operacional, se ingresa una señal de voltaje fijo (ajustable desde P1).
❷TEMPORIZADOR OFF-DELAY
(AJUSTE DEL TIEMPO DE RETENCIÓN, O COLA DEL REPETIDOR)
Debido a que el circuito integrado LM324, incluye cuatro amplificadores operacionales, es posible aprovechar la misma técnica de comparación de voltajes, para implementar temporizadores off-delay, donde en la entrada positiva del operacional IC1-4 (#12), se adiciona un capacitor electrolítico (C2), el cual descargará lentamente mediante la resistencia R5, retardando el descenso del voltaje proveniente desde la salida del operacional conmutador (IC1-1, #1), hasta estar por debajo del nivel de voltaje ingresado en la entrada negativa del mismo operacional IC1-4 (#13) y que proviene del ajuste de P2.
El diagrama siguiente complementa al
anterior sencillo circuito activador por RX o BUSY
(Similar al ensamblado en regletas).
❸ACOPLAMIENTO DE AUDIO,
CON AISLAMIENTO GALVÁNICO
El acoplamiento de audio con
aislamiento galvánico, se realiza mediante transformadores de audio,
preferiblemente de relación 1:1 y para impedancias superiores de 50 Ω, e inferiores de 1 KΩ (típicamente usados en
moden telefónicos, radio receptores anticuados, algunos tipos de teléfonos, tarjetas
de centrales telefónicas, etc.).
Es posible usar transformadores de audio de relaciones
aleatorias (típicamente usados en pequeños amplificadores de audio, push-pull,
publidifusión, phone-patch, etc.), donde el devanado de alta impedancia se conecta
hacía entradas de micrófonos y el devanado de baja impedancia se conecta hacía la
salida de audio (Line y Speaker), además, esto permite aprovechar el
aislamiento galvánico para conectar el circuito activador PTT, debido a la
elevación del voltaje de audio, a causa de la relación de conversión de
impedancias.
El acoplamiento de audio sin
aislamiento galvánico, se pudiera conectar de forma sencilla y directa, aunque para
ajustar dichos niveles de audio, se adicionan potenciómentros en paralelo y capacitores
en serie para bloquear posibles componentes de corriente contínua (no
necesarios cuando la tarjeta de sonido permite atenuaciones considerables para señales
de audio de salida y entrada).
Debido a que el audio de la data en interfaces digitales es ininterrumpido, es posible simplificar circuitos activadores PTT por audio, implementando con un solo transistor, pero la señal de audio debe tomarse desde la salida de parlantes amplificados, o desde el devanado de alta impedancia del transformador de audio.
COMENTARIOS FINALES
Para facilitar el ensamblaje, se sugieren circuitos impresos universales, también conocidos como bakelitas troqueladas, o baquelitas troqueladas.
Se muestra el
diagrama del interface digital de mi estación de radio, conectado hacía un
equipo Icom modelo IC-751, el mismo incluye selector y conector para el
micrófono, controles de
niveles de audio RX y TX, ajustes de intensidad de señal activador y tiempo de
retención, activación PTT (circuito sugerido en este artículo) mediante: Selector, señales de puerto serial del PC,
por audio y desde otro equipo transceptor. Ensamblado en un chasis de Phone Patch
Controller PC-1A, desincorporado por daños.
A continuación se muestra el filtro, multi-tomacorriente, y protector de construcción artesanal, particularmente usado en mi estación de radio, donde también se enchufa el regulador-protector del ordenador. Su modo de protección en la reconexión eléctrica se basa en la retención del relé RL1. Para encender mis equipos, debo accionar el interruptor SW1 y volverlo a la posición “OFF”, si SW2 está en posición “ON” el relé RL1 permanece retenido. En caso de caída de tensión, después de la reconexión del servicio eléctrico, los equipos permanecen desenergizados y no se alimentan hasta repetir el proceso de encendido en forma manual. La luz de neón “Ne” ilumina mientras RL1 permanezca retenido. El interruptor SW2 permite desenergizar el relé RL1, cuando se encuentre retenido (apagado voluntario de los equipos).
Si desea aportar información técnica,
favor contactar mediante los correos: ramon.miranda811@hotmail.com ,o ramon.miranda811@gmail.com
Espero sea de utilidad (QRV).
Ramón Miranda.
YY5RM
Enlaces directos para descargar el archivo, en formato pdf
(10-12-2020): https://www.dropbox.com/s/dg9qns5dyg4wor8/Activador%20PTT_Digitales%20y%20Repetidores.pdf?dl=0
(10-12-2020): https://www.dropbox.com/s/dg9qns5dyg4wor8/Activador%20PTT_Digitales%20y%20Repetidores.pdf?dl=0
(08-01-2021): https://documentcloud.adobe.com/link/review?uri=urn:aaid:scds:US:43ae0e22-af12-40b1-8251-92169308c770
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