Як я будував станцію моніторингу. Ч.1 Думки та загальна концепція.

   

      Прошу вибачення за довгу перерву. Я був в режимі накопичення нових знань та фінансів. Все це вимагало багато часу та зусиль. Потрібно було провести експерименти, зробити висновки і подумати що після цього порадити іншим. Експерименти продовжуються. 

        Якщо що, то картинку згенерував штучний інтелект. В натурі все зовсім не так виглядає.  

    Нарешті я готовий поділитися проміжними результатами з вами. Знання стосуються накопичення, зберігання та обробки даних моніторингу радіоетеру. В свій час, коли був живий сайт Нільса Шифхауера DK8OK, я зачитувався його статтями. Але кожна його стаття - це обробка великого масиву даних. Нажаль ніде я не зміг знайти готового рішення як організувати зберігання таких масивів. Можливо все дуже просто і банально, тому не має змісту цим ділитися з іншими. Все що тут я напишу буде лише моїм досвідом.

    В наступних статтях я більш докладно розповім разом з малюнками практичну реалізацію всього що тут написано. 

    Сьогодні все буде коротко та по справі.

    Буду вдячний якщо хтось з читачів запропонує більш елегантне рішення.
    
    Завдяки сучасному обладнанню моніторинг радіоетеру став куди цікавішим ніж колись. Завдяки SDR приймачам та програмному забезпеченню етер можна записати на жорсткий диск і потім, в майбутньому, в любий момент повернутися до цих записів. Мова йде не про одну записану частоту, хоча це теж можливо, а про спектр в цілому.

    Ширина спектру може досягати (будемо рахувати наші можливості як радіоаматорів відносно бюджетних рішень) до 70 МГц, а розрядність до 16 біт.
    

    З обладнанням, що в мене є на даний час, максимум ширини спектру, що я можу записати це 32 МГц 32 біти в діапазоні від 0 до 32 МГц (RX-888 MK2) та від 24 МГц до 1700 МГц з шириною смуги 10 МГц та розрядністю 12 біт (Airspy R2).
    
    В процесі експериментів я згенерував табличку, де вказав приблизне значення об'єму даних, що зберігаються на диску в залежності від ширини спектру, розрядності даних та часу запису:

                                    розрядність 16 біт IQ файли

 1 MГц шир.:      4.0 MБ/сек, 240 MБ/хв,  14.4 ГБ/год,  345.6 ГБ/доба
 2 MГц шир.:      8.0 MБ/сек, 480 MБ/хв,  28.8 ГБ/год,  691.2 ГБ/доба
 4 MГц шир.:    16.0 MБ/сек, 960 MБ/хв,  57.6 ГБ/год,      1.4 TБ/доба  
 8 MГц шир.:    32.0 MБ/сек,  1.9 ГБ/хв, 115.2 ГБ/год,      2.8 TБ/доба
16 MГц шир.:   64.0 MБ/сек,  3.8 ГБ/хв, 230.4 ГБ/год,      5.5 TБ/доба
32 MГц шир.: 128.0 MБ/сек,  7.7 ГБ/хв, 460.8 ГБ/год,    11.1 TБ/доба

 

                                    розрядність 32 біти IQ файли

  1 MГц шир.:     8.0 MБ/сек,  480 MБ/хв,  28.8 ГБ/год,  691.2 ГБ/доба
  2 MГц шир.:   16.0 MБ/сек,  960 MБ/хв,  57.6 ГБ/год,      1.4 TБ/доба
  4 MГц шир.:   32.0 MБ/сек,    1.9 ГБ/хв, 115.2 ГБ/год,      2.8 TБ/доба  
  8 MГц шир.:   64.0 MБ/сек,    3.8 ГБ/хв, 230.4 ГБ/год,      5.5 TБ/доба
16 MГц шир.: 128.0 MБ/сек,    7.7 ГБ/хв, 460.8 ГБ/год,    11.1 TБ/доба
32 MГц шир.: 256.0 MБ/сек,  15.4 ГБ/хв, 921.6 ГБ/год,    22.2 TБ/доба
    
    Тобто при максимальній смузі в 32 МГц та розрядності в 16 біт об'єм добового запису складе трохи більше 11 Терабайт. При потребі більш глибокого аналізу етеру (як правило це виловлювання ледь помітних DX станцій), розрядності в 16 біт може бути недостатньо. Тоді смуга в 32 МГц 32 біти наше все, але об'єм зросте до 22 Терабайт за добу. Це мінімум потрібного дискового простору. Тут буде весь фарш. Можна буде прослідкувати роботу радіомереж, FT4, FT8, WSPR, JS8Call на декількох діапазонах (вам не обійтись без декількох віртуальних приймачів). 

    А може вам потрібно лише смуга в 2 Мгц в розрядності 32 біта. Об'єм даних буде лише 1.4 терабайти.  

    Тут все залежить від вас. Що вам цікаво. Якщо ви бавитеся моніторингом приводних маяків, спостерігаєте за літаками на коротких хвилях, ловите DX на середніх хвилях, або просто слухаєте роботу радіоаматорів.

На мою думку найкращим варіантом зараз буде форма запитань - відповідей.

1. Які мають бути налаштування системного годинника ?
 

    Різні програми використовують різні часові мітки. Це може бути як UTC так і місцевий час, що встановлений в комп'ютері на даний момент. Для того, щоб не плутатися в годинах раджу встановити в комп'ютерах системним всесвітній час, тобто UTC.


2. Якe обладнання використовувалося в експериментах ?
 

    Залізо не нове. Бюджетний бомж варіант.

    a) SDR приймач Airspy R2 з конвертером SpyVerter. Макс. ширина спектру 10 МГц, розрядність 12 біт. Частота приймача та конвертера стабілізована з точністю до четвертого знаку після коми з допомогою GPSDO 10 МГц BG7TBL та активного розгалуджувача.

    b) SDR приймач RX-888 MK2 Макс. ширина спектру 32 МГц, розрядність 16 біт.

    c) Комп'ютери:  Пан сам склепав обидва комп'ютери.

            Робоча станція  - Intel  Core І5 7400 3.0 ГГц, ОЗП 16 ГБ, 128 ГБ сист. SSD, 4 TБ HDD, GeForce 1050 Ti 4Гб, Win10 24H2  
           Мережевий накопичувач - Intel  Core І5 4690 3.5 ГГц, ОЗП 16 ГБ, 128 ГБ сист. SSD, 4 TБ HDD - програмний RAID, Open Media Vault 7.4.17    

      d)   Мережеві карти TP-Link TX201. 2.5 Гбіт/сек.

   З'єднання комп'ютерів відбувалося з допомогою crossover кабелю без використання комутатора. Задіяно було всі чотири пари дротів, щоб досягти швидкості в 2.5 Гбіт/сек.

    При умові потреби одночасного підключення декількох комп'ютерів до сервера використовував некерований комутатор TPLink TL-SG108-M2. 2.5 Гбіт/сек на кожному порту.

3. Яка система буде найкраща для мережевого сховища ?
 

    Експеримент показав, що на даний момент найкращою за моїми потребами є Open Media Vault версії 7. Також ця версія містить оновлені драйвера для обраної моделі мережевої карти.

4. Яка має бути пропускна здатність мережі ?

    При запису великих обсягів даних з шириною спектру 32 МГц та розрядністю 32 біти швидкість передачі даних по мережі досягала до 1.6 Гбіт/сек. Тому використання мережевих карт зі швидкістю в 2.5 Гбіт/сек є необхідним мінімумом.


5. Які програми використовувалися в експериментах ?

SDR Console - запис спектру з подальшим його відтворенням, аналізом даних, побудова сонограми записаного спектру.
SDR# - запис та відтворення спектру. Використання технології AM CoCanceller
WavViewDX - моніторинг роботи станцій діапазону середніх хвиль. Відображення поведінки несучих в часі на вибраній частоті.
PskovNDB - моніторинг роботи приводних маяків.
HDSDR - запис спектру. Приємною цікавинкою є запис спектру довжиною в кількість хвилин за вибором.

6. А де і як це все зберігати ?
 

Два варіанти: 

a) Додати в системний блок робочої станції жорсткий диск об'ємом 12 - 20 Терабайт. Приєднати його до роз'єму зі швидкістю передачі даних 6 Гбіт/сек. Зараз вони є у вільному продажу. Можливо, це оптимальний варіант. Ніякого додаткового заліза, все в одній коробці, ніяких тобі додаткових мережевих карт, комутаторів, але якщо є декілька вживаних жорстких дисків та старий системник, то другий варіант буде по коштах дешевше. 

b) На окремому комп'ютері розвернути систему Open Media Vault, створити програмний RAID масив, використавши декілька дисків у масиві. Організувати мережеве підключення двох комп'ютерів між собою. Додатково налаштувати мережеві карти, щоб вони не переходили в режим економії енергії. Це важливо, щоб періодично не пропадало з'єднання.

7. Чи можна якось зменшити об'єм даних що обробляються на даний час ?

    Можна програмним засобом вирізати шматок спектру заданої за бажанням ширини для подальшої обробки в програмі. Є певні незручності роботи з цими файлами в деяких програмах.

8. Чи можна обробити ці дані в інших програмах ? 

Існують певні несумісності між програмами.
 

SDR# невірно відображає частоту, коли їй скормити IQ файли розрядністю 32 біти, записані в SDR Console, а також коли IQ файл вирізаний із загального спектру тією самою SDR Console.

WavViewDX сприймає лише діапазон від 510 до 1720 КГц. Тому немає змісту писати в SDR Console або SDR# спектр ширше 1.25 МГц. і вище частоти 1720 КГц.
 

9. Чи в програмах є обмеження щодо об'єму даних, що одномоментно обробляються ?

Так. Є.  Наприклад, SDR# розуміє лише файли максимальним об'ємом в 2 GB.

10.  Чому Open Media Vault, а не True NAS Scale, вона ж зручніше у використанні, має багато цікавих додаткових плюшок і має вбудовану підтримку файлової системи ZFS ?

Файлова система ZFS для коректної роботи вимагає використання оперативної пам'яті з корекцією помилок, так звана ECC. Звісно, її можна використовувати і на звичайному, не серверному залізі, але є ризик пошкодження даних через виникнення можливих помилок в оперативній пам'яті, що призведе до втрати даних. Відповідно бюджетний самозбір може бути недоцільним.  

Другою причиною є те, що при послідовному відтворенні записаних IQ файлів, відбуваються розриви в той момент, коли відтворення одного файлу скінчилося, а наступного почалося. При чому це дуже добре видно на моніторингу передачі даних по мережі. В Open Media Vault такого немає.

   Наступна стаття буде призначена побудові мережевого сховища. Налаштування сервера, налаштування клієнта. Мережеве з'єднання кросовер кабелем.

До зустрічі !
73 ! de UT2YR.

Як я збирав підсилювач Micro PA50 Plus. Частина 2. Фінал.

 

    Нанесіть термопасту на слюдяні прокладки та закріпіть їх на місцях кріплення транзисторів.

    Нанесіть термопасту на давач температури.

     Нанесіть термопасту на діод  

     Встановіть плату на радіатор. Зпозиціонуйте її так, щоб краї плати не торкалися корпусу.

    Обріжте виводи транзисторів на 5.5 мм
 

     Нанесіть термопасту на транзистори.
    

    Закріпіть транзистори на радіатор через гвинти з ізолятором. Важливо, щоб транзистори були ізольовані від корпусу.

    

    Запаяйте транзистори
    

    Підготуйте до пайки резистор номіналом 22 Ома.
    

     Підготуйте до пайки резистори номіналом 220 Ом.
    

    Запаяйте резистор 22 Ома
    

    Запаяйте резистори 220 Ом.
    

    Встановіть задню панель. Пропустіть шнур живлення підсилювача під радіатором до передньої панелі

    

 

    Підключіть у відповідний роз'єм АСС. Вентилятор поки не приєднуйте. Закріпіть задню панель.

    Пропустіть шнур живлення та приєднайте передню панель до плати підсилювача.

 

    Припаяйте шнур живлення.
    

    Припаяйте роз'єми входу та виходу. Перед пайкою зпозиціонуйте їх.

      Викрутіть повністю проти годинникової стрілки резистори, що налаштовують струм спокою транзисторів.

    

    Підключіть 50 Омне навантаження на вихід підсилювача. Якщо ви підключили вентилятор в роз'єм - від'єднайте його.  В розрив живлення  підсилювача підключіть амперметр. Потрібно щоб амперметр міг виміряти струм до 1А, але після  коми щоб мав хоча б три знаки, краще чотири. Струм спокою одного транзистора складає 30 міліАмпер.

    Подайте живлення на підсилювач. З допомогою пінцета чи дротика в роз'ємі АСС закоротіть червоний та чорний дроти. Це примусовий перехід підсилювача на передачу. При цьому на передній панелі на дисплеї в правому верхньому кутку засвітиться ТХ.

    Давайте для того щоб було легше рахувати припустимо (насправді там трохи менші значення будуть), що струм склав 200 міліАмпер. Покрутіть легенько викруткою по годинниковій стрілці нижній резистор так, щоб струм на амперметрі збільшився на 30 міліАмпер, тобто став 230 міліАмпер.

     Тепер легенько покрутіть верхній резистор так, щоб струм на амперметрі збільшився ще на 30 міліАмпер, тобто став 260 міліАмпер.

    

    Заберіть з роз'єму АСС пінцет чи дротик (в залежності чим ви коротили роз'єм). На дисплеї відобразиться замість ТХ RX. Приєднайте вентилятор у свій роз'єм.

    

        Мої вітання. Щойно вам вдалося зібрати та налаштувати цього підсилювача. Якщо у вас є спектроаналізатор, ви можете проконтролювати гармоніки які він створює в процесі роботи. Я зараз приведу фото радіоаматора ON7OFF, який зробив ці заміри. Як видно з фото друга гармоніка складає -70 дБ.  Якщо хоч якогось аналізатора спектру немає - будьте спокійні. Там все гаразд.

      

    
    До зустрічі !

    73 ! de UT2YR

 

Як я збирав підсилювач Micro PA50 Plus. Частина 1

 

     Сьогодні я розповім як збирав ще один набір. На цей раз це буде транзисторний підсилювач, який працює від 3.5 МГц до 29 МГц включно. З кожним днем він мені все більше подобається. Хоча він китайський. Не буду лукавити, до всього китайського давно відношуся з упередженням. 

   Вперше побачив я його на сайті Українського QRP клубу Одразу виникло питання, а чи немає в наявності набору для самостійної збірки. І, о диво, він знайшовся, але на Ebay. На Україну продавець не слав. Мусив замовити на свою американську адресу. Доки з Китаю в США, з США в Україну, кругом плати. В решті решт набір вийшов дорожче по ціні нового зібраного :-)) Хочеш задоволень - плати.

    Одразу прошу вибачення за те, що практично ввесь матеріал ( фотографії )  по моїй необережності пропав і я буду змушений використати фото, зроблені іншими людьми, що є в загальному доступі.

   Сам текст я писав по мірі збирання, так що він в повній мірі автентичний. Але читати текст без картинок така собі справа, особливо коли збираєш якусь залізяку.

    Коротко про набір. Отримав задоволення від збірки як від QMX+. Працює чудово. При 5 Вт на вході тисне трохи більше за 50 Вт, іноді свариться система захисту підсилювача, тому бажано щоб в трансивері була можливість регулювання вихідної потужності. Оптимально йому потрібно вдути на вхід 4.5 Вт.

    Тепер почнемо. В наборі є все, що потрібно для його збірки. і що дуже важливо особисто для мене - корпус. Щоправда якби я був складальником, я додав би ще одну пару транзисторів. Не дуже вони й дорогі. Але це таке.

    Підсилювач сам по собі хитрий. В ньому присутний VOX. НЕ ПОТРІБНО ніяких додаткових комутацій прийом/передача. Він сам це робить. Також він визначає вхідну частоту і комутує відовідно потрібний ФНЧ на виході. Це додаткових два плюси в підвищення дурнестійкості системи.

    Схема пристрою. Версія плати 2.7.5.  

 

        Щонайперше це потрібно протестувати процесор на платі. Для цього знадобиться OLED диплей, який з часом буде окрасою передньої панелі, чорний 5 контактний роз'єм, та джгутик на 5 дротиків на кінці з білим роз'ємом.

    Припаяйте роз'єм до дротиків як на малюнку.
    

     З'єднайте плату підсилювача з дисплеєм згідно малюнку, під'єднайте плату підсилювача до блока живлення та ввімкніть блок.
     Якщо все гаразд то на дисплеї відобразиться картинка, яка скаже що в підсилювача з "мізками" все гаразд.

    Можу привітати з першим вдалим етапом збірки.
    
    Беремося мотати індуктивності ФНЧ. Як в QMX+ мотаємо їх проти годинникової стрілки.    

    Намотаємо індуктивності для 80 метрового діапазону. Для цього буде потрібно два тороїда Т50-2 (червоні) та емальований дріт діаметром 0.55 мм. Кількість витків - 22.  Приблизна довжина дроту для намотки складає 39 см.

    Намотаємо індуктивності для 60/40 метрового діапазону. Для цього буде потрібно два тороїда Т50-2 (червоні) та емальований дріт діаметром 0.55 мм. Кількість витків - 15.  Приблизна довжина дроту для намотки складає 28 см.

  Намотаємо індуктивності для 30/20/17 метрового діапазону. Для цього буде потрібно два тороїда Т50-6 (жовті) та емальований дріт діаметром 0.55 мм. Кількість витків - 11.  Приблизна довжина дроту для намотки складає 21 см.

    Намотаємо безкаркасні індуктивності для 15/10 метрового діапазону. Для цього візьміть емальований дріт діаметром 0.8 мм та щільно виток до витку намотайте на оправці з нейлону по 5 витків кожну. Дріт не відрізайте, доки не намотаєте першу котушку. Може так статися, що дріт відріжете, а довжини на індуктивність не вистачить. Будьте з цим обережні. Зверніть увагу. Кожна з них намотана в протилежному напрямку від іншої.   

    Всі котушки разом виглядають приблизно так.
 

    Намотайте "бінокль" для вузла визначення КСХ. Візьміть один з двох, що даються в наборі. Використайте емальований дріт діаметром 0.4 мм. Намотайте по 10 витків в кожному з отворів. Кінці обмоток спаяйте в одну. Подробиці на малюнках.

     Відріжте 2 шматки дроту довжиною 22 мм в ізоляції діаметром 1 мм та залудіть кінці, як показано на малюнку.
    
 

    Намотайте трансформатор драйвера. Для цього візьміть ще один маленький бінокль, на якому ви мотали вимірювач КСХ. Також в наборі є дві тоненьких мідних трубочки та тоненький дріт в тефлоновій ізоляції.
    

    Кусачками відкусіть на платі дві боковинки для трансформатора.

    Добре обробіть їх надфелем щоб не було заусениць.
    

    Закладіть в середину бінокля мідні трубочки, наживіть на них боковинки та обпаяйте їх.
 

 

    Намотайте 3 витки дроту (той що тонше в наборі) в тефлоновій ізоляції.
  

 

    Намотайте вихідний трансформатор. Для цього візьміть дві феритових бочечки з набору. Також в наборі є дві товсті мідні трубки та товстий дріт в тефлоновій ізоляції.
    Кусачками відкусіть на платі дві боковинки для трансформатора.

    Добре обробіть надфелем боковинки щоб не було заусениць.
   

     

    Закладіть в середину бочечок мідні трубочки, наживіть на них боковинки та обпаяйте їх.
    

 

    Намотайте 3 витки дроту в тефлоновій ізоляції.

     Трансформатори готові. 

    Виготовте дроти живлення, а також вчепіть запобіжник на плюсовий дріт. Для цього потрібні будуть роз'єми ХТ60 (тато та мама), силовий дріт, запобіжник, мідні затискачі для запобіжника та коробка, в якій запобіжник буде жити.

    Виготовте той дріт, що буде жити в підсилювачі. Для цього відріжте 21.5 см. червоного дроту, та 22.5 см. чорного. Відріжте по 1 см. термоусадки червоного та чорного кольору.

    Залудіть кінці, надіньте термоусадку на дроти, припаяйте до роз'єму ХТ60 (тато) згідно маркування на ньому. На + червоний дріт, на - чорний. Надіньте на місця пайки термоусадку відповідного кольору та прогрійте її феном, щоб вона надійно заізолювала їх.
 

 

     Тепер зберіть шнур живлення і зачепіть на нього запобіжник з коробкою. Для цього потрібні будуть роз'єм ХТ60 (мама), силовий дріт, запобіжник, мідні затискачі для запобіжника та коробка, в якій запобіжник буде жити.

    Відріжте 46 см. червоного дроту та 50 см. чорного. відріжте по 1.5 см. термоусадки обох кольорів.
    
    На відстані 15 см. від краю дроту розріжте червоний дріт на два шматки. Залудіть кінці, вчепіть на них мідні затискачі для запобіжника та добре їх пропаяйте.
    
 

     Вчепіть запобіжник на затискачі та закрийте його в коробку.
    
 

 

    Залудіть кінці дротів, що будуть припаяні до роз'єму. Наживіть на дроти кришку роз'єму, термоусадки.
 

     Припаяйте кінці до роз'єму відовідно полярності прогрійте термоусадку та закрийте кришку.
 

    Зберіть ACC інтерфейс. Для цього потрібні роз'єм PJ-392, клемник з трьома дротами, три термоусадки довжиною 1 см., середня феритова бочечка.

    Якщо в роз'ємі один з виводів довше за інші - обріжте його до однакової довжини. Надіньте феритову бочечку на дроти. Також надіньте термоусадку. Розпаяйте дроти згідно фото. Надіньте на місця пайки термоусадку та прогрійте її феном, щоб вона надійно заізолювала їх.
 

     Настав час зібрати передню панель. Для цього потрібна передня панель, два кутових 3 контактних роз'єми, OLED дисплей, кнопка, білий ковпачок до кнопки, клемник з 5 різнокольоровим дротами.   
    
    Залудіть по 1 контакту де мають встановлюватися 3 контактні роз'єми. Це дозволить при пайці вірно їх зпозиціонувати, та залудіть всі 5 контактів де буде припаюватися дисплей.

     Запаяйте 3 контактні роз'єми, зпозиціонуйте на платі дисплей згідно малюнку шовкографії, припаяйте два крайніх контакти дисплея до плати. Приєднайте до дисплею 5 контактний клемник з дротами, як вперше перевіряли чи процесор на платі живий. Заживіть плату підсилювача і гляньте чи дисплей гарно зпозіціонований.

 

     Якщо добре зпозиціонований, то розпаяйте всі 5 контактів дисплею на передній панелі та підпаяйте туди безпосередньо всі 5 дротиків.
 

    Відкусіть від плати шматок, до якого буде припаюватися кнопка ввімкнення/вимкнення підсилювача.
    

     Припаяйте кнопку до цієї платки, а платку припаяйте на передню панель. Слідкуйте. щоб стрілка була догори. Відкусіть 4 контакти вверху дисплею.

 

    Зберіть задню панель. Для цього потрібно два антенних роз'єми, вентилятор, виготовлені до цього моменту шнури живлення та АСС, болтики, гайки та шайби.
Прикрутіть до панелі шнур живлення підсилювача та роз'єм АСС.
 

    Закрутіть антенні роз'єми згідно малюнку. Гайки не дуже сильно затягуйте. Можливо при пайці буде потрібно підкоригувати їхні положення по вісі.

 

    Закріпіть вентилятор.

    

 

    Закріпіть радіатор охолодження до нижньої кришки корпусу підсилювача. Потрібні дві коротких, дві довгих шпильки. Чотири болти з потайними головками, шайби.

Кількість шайб, які потрібно підкладати під шпильки буде підібрана при встановленні.
    
 

     Настав час запаяти всі недостаючі компоненти на плату підсилювача. Запаяйте діод на плату підсилювача. Мінус діода позначений.

 

    Запаяйте роз'єм куди буде підключатися вентилятор та 5-ти контактний роз'єм для програмування.

 

    Запаяйте зумер

    Запаяйте температурний давач. Перед запайкою, на центральну ніжку одіньте феритове кілечко.
    
 

 
    Запаяйте індуктивності ФНЧ.

 

    Запаяйте трансформатор в схему визначення КСХ.
    
 

     Запаяйте трансформатор драйвера.

 

    Запаяйте вихідний трансформатор.
    

 

     Ось що має вийти.

 

    Фінішна збірка буде в наступній частині. Думав, що влізе все в одну, а ні. Не вийшло.

 Далі буде...

До зустрічі !

73 ! de UT2YR