Christian Coupler

Im Zuge der Planung einer neuen Antennenanlage für KW habe ich mich entschieden, zunächst einen symmetrisch gespeisten Dipol in die Luft zu hängen. Will man diesen für alle Bänder verwenden, so braucht man natürlich auch ein entsprechendes Anpassgerät. Mir war der Beitrag von Christian Krebs, DL3LAC, in der ehemaligen Zeitschrift „funk“ 06/2005 sehr wohl bekannt und noch in guter Erinnerung, da ich das Konzept schon beim ersten Lesen hervorragend gefunden hatte.

Inzwischen ist dieser Koppler ja schon viele Male nachgebaut worden und bisher habe ich noch nichts Negatives vernommen. Jeder, der ihn hat, scheint begeistert.

Mich persönlich hatte allerdings damals schon die Steuerung gestört, die

a. mit teuren Wendelpotis und AD-Wandlern

b. mit dickem 25-poligen Steuerkabel

arbeitet. Wegen meiner lokalen Gegebenheiten brauche ich ca. 25m Steuerleitung zwischen Steuerteil und Koppler, was Zweifel bezüglich der Betriebssicherheit, Handhabbarkeit und der Kosten entstehen ließ. Da aber zu dem Zeitpunkt nichts Akutes geplant war, habe ich alles wieder in die Schublade gelegt.


Nun ist es akut!


Also begann ich mich während meines Jahresurlaubs Ende September 2008 wieder mit diesem schönen Teil auseinander zu setzen. Recherchen im Internet förderten schnell diverse Links zu Tage, wo wort- und bildreich diverse Nachbauten beschrieben sind.

Insbesondere die diversen Ausführungen des Steuerteils interessierten mich.


Konzept „DG4HAS“

Dazu gibt es ein gut ausgeführtes Konzept eines alternativen Steuerteils von OM Thomas, DG4HAS (alternativ zum Urkonzept von DL3LAC). Es arbeitet mit einem Dreh-Encoder und ATmega32 Mikrocontroller. Die Steuerdaten werden über eine schnelle serielle Datenverbindung plus Seriell-to-Parallel-Interface an die Relais des Kopplers gegeben. Vorgesehen ist auch die Möglichkeit zur automatischen Steuerung über eine Cat-COM Schnittstelle oder durch Übernahme von Banddaten mittels eines Interface. Außerdem hat OM Thomas eine PC-Anbindung mittels RS232-Schnittstelle in seine Software implementiert.

Sowohl die Schaltungen als auch Platinenlayouts und Software (inkl. Quellcode in BASCOM-AVR-BASIC) sind auf der Homepage von OM Thomas veröffentlicht.


Konzept „DO6ZB“

OM Bart, DO6ZB, stellt auf seiner Webseite ein ähnliches Konzept vor wie DG4HAS, wobei sich beide Konzepte in der Art der Datenübertragung vom Steuerteil zum Koppler unterscheiden. DO6ZB verwendet eine Übertragung mittels RS485-Schnittstelle. Dieses ist eine differentielle Spannungsschnittstelle mit zwei verdrillten Leitungen je Datenrichtung.

Dadurch ist diese Art der Datenübertragung selbst bei großen Entfernungen sehr störunanfällig und kann über CAT5-Netzwerkkabel erfolgen, das sehr preiswert zu bekommen ist. Bart verwendet in seinem Bedienteil ebenfalls Mehrgang-Potis, wobei die AD-Wandlung durch den Mikrocontroller ATmega32 vorgenommen wird. Das „Datenempfangs“-Interface zur Ansteuerung der Relais arbeitet ebenfalls mit einem Mikrocontroller, hier aber mit der kleinen Version ATmega8.


OM Bart hat die Schaltungen und Bilder des Aufbaus veröffentlicht. Programmierte Mikrocontroller können von ihm bezogen werden. Die Software ist nicht veröffentlicht.



Konzept „DL9AN“

Vor der Neugestaltung seiner Homepage hatte OM Bernd, DL9AN, auf seiner Webseite Platinenlayouts seines Christian-Kopplers in einer veränderten Variante veröffentlicht inklusive einseitiger Platinenlayouts des Steuerteils nach DG4HAS. Ich würde seine Variante als 'light'-Version für weniger Power als das Original bezeichnen. Aber dafür kommt sie auch mit weniger Relais aus und ist wegen der einseitigen Layouts selbstbaufreundlicher.


Konzept „DL8YAB“

In der cq-DL, 7-2008, wurde ein „Verbessertes Bedienteil für den Christian-Koppler“ von OM Lothar, DL8YAB, vorgestellt, das die AD-Wandler des Originals durch einen ATmega-Mikrocontroller ersetzt. Im übrigen hält es sich weitgehend an das Original von DL3LAC.


Nachdem ich mich eingehend mit den oben vorgestellten Konzepten beschäftigt hatte, kam ich zu dem Schluß: „Hier muss etwas Eigenes her, das die guten Detaillösungen miteinander verbindet“.


Im folgenden möchte ich nun das Konzept „DL6KBF“ eines Steuerteils für den Christian-Koppler vorstellen, das ich ausgehend von meinen örtlichen Gegebenheiten mittlerweile funktionsfähig realisiert habe.



Steuerteil für den Christian-Koppler nach DL6KBF


Nach mehrfachem Mixen, Rühren, Schütteln und Filtern aller Anforderungen und Konzepte habe ich mir folgendes überlegt:


  1. Modifikation der DL9AN-Mikrocontroller-Platine durch Ergänzung eines RS485-Treiber-ICs MAX3467 (oder MAX488 – ist leichter zu beschaffen und pinkompatibel) und einer RJ45-Buchse für das Steuerkabel

  2. Modifikation der DL9AN-Platine mit den Bedienelementen und Anpassung für den von mir verwendeten Dreh-Encoder und Bedientasten sowie das PTT-Relais

  3. Entwurf einer neuen Platine für das Datenempfangs-Interface mit ATmega8, RS485-Baustein MAX488, RJ-45-Buchse, 2x PCF8574 I2C-to-Parallel Umsetzer und 2x ULN2803 Darlington Treiber für die Relais

  4. Anpassung der DG4HAS-Steuersoftware für das Bedienteil

  5. Neuschreiben der „Datenempfangs“-Software. Ich hatte mir zwar bei DO6ZB die programmierten ATmegas besorgt, konnte sie aber wegen der unbekannten Übertragungsprotokolle nicht verwenden.



Hier nun Bilder der geänderten bzw. neuen Platinen zu altbekannten Schaltungen. Die Schaltpläne sind auf den Webseiten von DG4HAS bzw. DO6ZB verfügbar.


zu 1.

Modifizierte DL9AN-Mikrocontroller-Platine.

Über die RJ45-Buchse erfolgt auch die 12V-Stromversorgung der kompletten Außeneinheit inklusive Koppler-Relais. Dazu sind zur Querschnittsvergrößerung je zwei Leitungen des CAT5-Kabels parallel geschaltet. Die anderen beiden Paare dienen zur Datenübertragung.

Die Platine ist 60 mm x 100 mm groß und sowohl mit SMD-Bauteilen auf der Kupferseite als auch mit bedrahteten Bauteilen bestückt. Der ATMega32 steckt in einer 40-poligen Fassung. Erforderliche Brücken wurden mittels 0-Ohm-Widerständen der Bauform 1206 realisiert. Das Auflöten der Pfostenverbinder zum LCD-Display (unten links) und zu den Bedienelementen (2x7pol. rechts) auf der Kupferseite erfordert etwas Fingerfertigkeit, ist aber ohne weiteres machbar.

Die Platine wird von hinten auf die Bedienelemente-Platine aufgesteckt.

zu 2.

Modifizierte Bedienelemente-Platine

Die Platine trägt die drei Taster (unten links) zur Bedienung der Software, eine 16-polige Steckfassung für das 4x20 LCD-Display, den Dreh-Encoder (rechts), das PTT-Relais (rechts unten) sowie drei LEDs zur Anzeige der Betriebszustände und ein Trimmpoti zur Helligkeits-Einstellung der Hintergrund-Beleuchtung des Displays. Die Platine hat die Abmessungen 80 mm x 160 mm.

Am unteren Rand befindet sich zwischen dem dritten Taster und dem PTT-Relais der schnelle serielle Datenausgang. Da der in dem von mir geplanten Konzept nicht zur Steuerung benutzt wird, kam mir noch die Idee, damit eine „Lichtorgel“ anzusteuern, die den Zustand der Relais im Koppler binär über 16 LEDs anzeigt. Also habe ich noch eine kleine Zusatzplatine gemacht, die zwei Seriell-Parallel-Wandler 74HC4094, die LED-Vorwiderstände und und eine Anschlußleiste für die LEDs enthält. Das Platinchen wird über ein 5-poliges Flachbandkabel mit dem seriellen Datenausgang verbunden und erhält so auch die Versorgungsspannung von 5 Volt.

Die „Lichtorgel“ ist weiter unten im Frontplatten-Layout zu sehen.

zu 3.

„Datenempfangs“-Interface

Die Platine hat die Größe 80 mm x 100 mm und kann mit dem DB25-Stecker direkt an jeden Original-Christian-Koppler angesteckt werden. Alternativ ist auch eine freie Verdrahtung über eine Pfostenleiste möglich. Die unbenutzten Pins des ATmega8 sind über Pfostenleisten herausgeführt und können für Erweiterungen verwendet werden.

 

Frontplatte

Das Frontplatten-Layout meines Controllers habe ich wie folgt gestaltet:

 

Und so sieht das Gerät so gut wie fertig aus:

Die Frontplatte wurde übrigens aus zwei doppelseitig kaschierten Europakarten (100mm X 160mm) hergestellt. Die Gestaltung der Elemente habe ich über mein CAD Programm TurboCAD vorgenommen, auf einem Laserdrucker ausgedruckt und heißlaminiert. So entsteht eine haltbare, wischfeste Oberfläche. Etwas Sorgfalt muss man beim Ausschneiden der Durchbrüche und Bohrungen walten lassen, aber mit Geduld und Spucke geht es ganz gut. Die drei Taster "Mode", "M-1" und "M-2" lassen sich, wie im Bild gezeigt, auf diese Weise als "Folientasten" ausführen.

Und nun blicken wir hinter die Kulissen. Das folgende Bild zeigt, wie die Platinen "gestapelt" werden.

Man sieht hier auch deutlich, dass ich die beiden Europakarten auf der Rückseite der Frontplatte für einen besseren "Zusammenhalt" mit Paket-Klebeband verbunden habe. Paket-Klebeband ist in vielen Lebenslagen ein wertvolles Hilfsmittel und sollte in keinem Haushalt fehlen (Lebenserfahrung, keine Werbung).

Im folgenden Bild ist rechts die RJ45-Buchse für den Anschluss des CAT5-Netzwerkkabels zu erkennen. Über die beiden Schraubklemmen wird die ganze Mimik mit 12-15 Volt Betriebsspannung versorgt.

 

So sieht die Frontplatte im Rohzustand beim ersten Funktionstest aus. Ich weiss, an meiner Bohrtechnik muss ich noch feilen, aber ich arbeite daran. Die beiden SUB-D-Buchsen sind für eventuellen Erweiterungs-Schnittstellen vorgesehen. Die 6,3mm-Klinkenbuchse dient zum Anschluss der PTT.