Xiegu G-90 - zintegrowana podstawa (stand)

Spis treści

Xiegu G-90 - zintegrowana podstawa (stand)

Witając Czytelników przepraszam za "chwilowy" ;) zastój w tym wątku. Cóż to "plac budowy" i czasami pojawia się coś nowego.

Tu tym nowym będzie... integracja z podstawą G90 konwertera CAT . Decyzja już zapadła. Pozostało tylko przeprojektować niektóre płytki. :D
----

Metalowa obudowa Xiegu G90 niewątpliwie ładnie "się prezentuje". Jednak to nie tylko kwestia wyglądu. Raczej konieczność. Nawet w trybie odbioru G90 wyraźnie nagrzewa się. W trybie nadawania - bardziej.

W pracy z SSB - zauważalnie. W przypadku emisji cyfrowych nie można tego zjawiska ignorować.

Obudowa niemal hermetyczna. Nie trzeba być też specjalistą, by zauważyć, że spełnia przede wszystkim rolę radiatora. Na trzech jej bokach znajduje się ożebrowanie zwiększające powierzchnię chłodzenia.

Problem w tym, że gdy dolna płaszczyzna obudowy zostanie osłonięta (bo np. leży bezpośrednio na podłożu - nie ma "nóżek") to... z chłodzenia nici. :/

Na jednym z portali handlowych oferujących podstawę chłodzącą G90-H1 dla G90 znalazłem następujący opis: "...Istnieje jednak problem, którego nie można rozwiązać za pomocą oprogramowania systemowego lub aktualizacji oprogramowania. W pewnych sytuacjach po pewnym czasie użytkowania temperatura urządzenia wzrasta. Może to wpłynąć na efektywność pracy z G90..."

Xiegu G-90 - pływające nóżki ;)Tym, którzy uważają, że wystarczy doczepić jakieś nóżki dedykuję zdjęcie z prawej.

Widoczne nóżki nie były "byle jakie". I nie były bardzo tanie. Widoczny efekt "ich płynięcia" to wynik podwyższonej temperatury. I wciskania przycisków na panelu czołowym. Choć nie mam "ręki drwala" :) A jednak popłynęło.

Dodatkową zaletą uniesienia czołówki jest poprawienie warunku odczytu informacji z ekranu wyświetlacza. Trzeba oddać twórcom Xiegu G90, że na niewielkim ekranie zmieścili wiele informacji.

Jednak 1,8" kolorowy ekran TFT LCD wymaga patrzenia pod odpowiednim kątem. Opisywana podstawa również i to ułatwia.


Podstawka (stand) - po co to komu?

Producent, dystrybutorzy i wielu użytkowników dostrzegło problem przegrzewania się G90. Problem częściowo został rozwiązany przez zastosowanie podstawki (tzw. standu). Jednak ten firmowy Xiegu (oznaczenie: GFZ1, G90-H1)  "powala" ceną (ok. €70).

To cena "fabrycznej" podstawki zdecydowała, że uważnie przyjrzałem się nie tylko samej konstrukcji, ale również... dostępnym w sieci opiniom tych, którzy ją kupili. Na ślady euforii nie natrafiłem. Jej funkcjonalności (w tym dodanie "silniejszych" (Andersona) gniazd zasilania) oceniane są "w miarę" pozytywnie, ale...

Tym co "rzuca się w oczy" w opiniach użytkowników to podkreślanie braku (w standardowej konfiguracji)... wyłącznika wentylatora. Czyli brak możliwości wyłączenia podstawowej funkcji podstawy. :o Podobna ilość "żalu" dotyczy braku "grilla" osłaniającego wentylator. Fakt, że to wydatek kilku złotych (€2-3), ale ich brak jest odczuwalny. Szczególnie "w palcach". ;)

Wynika to z faktu, że w przypadku używania innych emisji niż cyfrowych (po uniesieniu czołówki G90 - co wydaje się niezbędne) wystarczające jest pasywne chłodzenie. Pracujący cały czas wentylator podstawy postrzegany jest... jako zbędne(!) obciążenie źródła zasilania.

Inni dostrzegli "niszę". Oferują mniej lub bardziej funkcjonalne produkty. Ceny może niższe, ale nadal stosunek (realizowanych) funkcjonalności do ceny IMO pozostawia wiele do życzenia.

Szczęśliwi posiadacze (lub ci co mają dostęp do) drukarek 3D publikują projekty podstawek. Niektóre z tych projektów prezentują nie tylko walory użytkowe. Widać, że pomysłodawcy dbali również o "efekt wizualny", czyli estetyczny. Podstawki unoszą obudowę G90, zmieniając jej kąt nachylenia w stosunku do podłoża. I to z zasadzie wszystko.

Nie kwestionując celowości zastosowania podstawki uważam, że winna być jednak zachowana jakaś rozsądna relacja między jej funkcjonalnością a ceną.


Koncepcja

Na podstawie materiałów zamieszczanych w Internecie zapoznałem się z funkcjami "fabrycznej" podstawki i uznałem, że IMO lepszym (przede wszystkim pod względem ekonomicznym) rozwiązaniem będzie wykonanie jej we własnym zakresie.

Zwłaszcza, że:Xiegu G-90 - duralowy szkielet podstawy

  • samodzielne wykonanie metalowego (aluminium) szkieletu podstawy to koszt: ok. 65PLN (€15 - koszt zakupu odpowiednich prolili, koszt materiałów użytych to ok. 40PLN).
    W oryginanej podstawie Xiegu duża część powierzchni podstawki nie jest wykorzystana, a wielkość płytki regulatora obrotów wentylatora jest mocno "przesadzona".
    IMO konstrukcję podstawy warto wykorzystać jako "nośnik" również innych funkcjonalności. O tym w dalszej części artykułu,
  • wydaje mi się, że punkt pomiaru temperatury obudowy G90 w fabrycznej podstawce nie jest zbyt optymalny (później uzasadnię tę opinię),
  • nie wiem na ile skuteczna jest blokada składanych nóżek (oryginalnej) podstawy. Niektórzy użytkownicy również i na to narzekają. Ostre krawędzie mogą niszczyć blat, na którym stoją. Na twardym podłożu... ślizgają się.
    Ponieważ u mnie podstawa wykorzystywana jest w "warunkach domowych" jej konfiguracja oraz układ jest "sztywny". A przez to stabilny.

Xiegu G-90 - projekt podstawyW oparciu o te spostrzeżenia powstała koncepcja własnej, zintegrowanej podstawy (stendu). Nazwa "zintegrowana" wynika z tego, że postanowiłem wykorzystać podstawkę szerzej niż tylko jako "nośnik wentylatora".

I tak oprócz opisanych wyżej funkcjonalności chciałem by (moja) podstawka pełniła następujące funkcję:

  • chłodzenie obudowy G90 poprzez zastosowanie prostego, ale efektywnego sterowania wentylatorem (wybrałem analogowy regulator obrotów wg. projektu Cypriana K. Kowalskiego, opublikowany w "Elektronice dla Wszystkich", nr 6/2019, s.61-63, dostępny w sklepie Korporacji AVT jako AVT3243) poprzez jego: włączenie, wyłączenie oraz pracę w trybie "auto" czyli gdy jego prędkość obrotowa zależy od temperatury obudowy G90. Układ w niewielkim stopniu dostosowałem do swoich potrzeb.
    Serdecznie dziękuję Autorowi, Panu Cyprianowi Kamilowi Kowalskiemu oraz Korporacji AVT za wyrażenie zgody na wykorzystanie materiałów przez nich opracowanych i opublikowanych.
  • integracja jej z (zamocowanie) modułem Xiegu CE19 (rozszywającego tylne gniazdo ACC G90),
  • zamocowanie zewnętrznej karty dźwiękowej USB z możliwością zasilania jej (za pośrednictwem stabilizatora +5V) tak z zasilania G90, jak i gniazda USB,
  • dodanie gniazda (mini)USB umożliwiającego podłączenie "box'a" (obejmującego: radiostację, podstawę oraz inne urządzenia z nią współpracujące) mniejszą ilością przewodów.
    Ogólnie zastosowanie zintegrowanej podstawy ma również na celu "redukcję" (tak co do ilości, jak i długości) kabli połączeniowych,
  • dodanie włącznika (25A) głównego toru zasilania oraz zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją napięcia zasilania oraz napięciem >15V (transil SM6T15A),
  • dodanie osiowego gniazda (+13V8) dla zasilania zewnętrznego głośnika,
  • dodanie rozgałęzienia głównego toru zasilania (+13V8) na 4 osobne gniazda z kluczem (XT30)
  • zapewnienie jednego (pewnego w działaniu) punktu uziemienia dla całego "box'a". W fabrycznej podstawie śruba uziemienia G90 przykręcana jest w miejscu polakierowanym, co jak przypuszczam nie jest najkorzystniejszym rozwiązaniem. Można oczywiście lakier usunąć "we własnym zakresie", ale... przy tej cenie można oczekiwać, że producent to zauważy ;)

Po skalkulowaniu kosztów materiałów (robocizny nie liczę, bo to "radość tworzenia" ;) ) stwierdziłem, że nie tylko "da radę", ale i "opłaci się". A większość elementów elektronicznych "zalegała szuflady" ;)


Wentylacja

Xiegu G-90 - WentylacjaKilkakrotnie wskazywałem, że zastosowanie podstawki nie tylko jest korzystne, ale w przypadku pracy z emisjami cyfrowymi - niezbędne.

Producent w swojej konstrukcji GFZ1 zastosował wentylator Delta Elektronics. Trudno mi dyskutować nad trafnością tego wyboru. Jest to wentylator stosowanych w wielu profesjonalnych rozwiązaniach, gdzie trwałość odgrywa istotną rolę. Równie istotnie wpływając na jego cenę.

W swoim rozwiązaniu postanowiłem wykorzystać popularny wentylator (80mm) komputerowy firmy Sunon. To nie cena była parametrem krytycznym, a przede wszystkim rozszerzony zakres napięć zasilania wentylatora. Jest to związane z przewidywanym trybem regulacji.

Poniżej zestawienie podstawowych parametrów obu wentylatorów:

Producent:Delta ElectronicsSunon
Numer katalogowy: AFB0912HH ME80151V1-000U-G99
Typ wentylatora: osiowy osiowy
Seria: AFB MagLev® ME
Typ łożyska: kulkowe Vapo-Bearing™
Rozmiar: kwadrat
92mm(S)x92mm(D)x25,4mm(W),
kwadrat
80mm(S)x80mm(D)x15,0mm(W)
Ciężar: 98,88g 68,04g
Znamionowe napięcie zasilania: 12VDC 12VDC
Zakres napięć zasilania: 7~13,8VDC 4,5~13,8VDC
Obroty: 3200 RPM 3000 RPM
Ciśnienie statyczne: 55,0 Pa 34,9 Pa
Pobór prądu: 0,250A 0,163A
Pobór mocy: 3,00W 1,96W
Poziom hałasu: 38,0dB(A) 34,7dB(A)
Przepływ powietrza: 57,9 CFM (1,62m³/min) 37,0 CFM (1,04m³/min)
Cena (2020.07): ~ $14 ~ $7

Wartości wytłuszczone w tabeli to te, które zadecydowały o moim wyborze. Ożebrowanie dolnej powierzchni obudowy radiostacji ma szerokość 87mm co spowodowało zapewne wybór przez producenta wentylatora o średnicy 90mm. Jak się okaże w dalszej części opisu zastosowany przeze mnie mniejszy rozmiar wentylatora (80mm) również nie jest przypadkowy.

Uznałem, że skoro przy pasywnym chłodzeniu obudowy wystarczy unieść czołówkę G90 by uzyskać niezłe rezultaty to Sunon w zupełności wystarczy.

Mimo, że ma (w stosunku do Delty) o 1/3 gorsze "parametry wentylacyjne". IMO inne parametry Sunona rekompensują w pełni tę "niedogodność" ;)

Zanim zaprezentuję (skrócony) opis analogowego regulatora obrotów wentylatora chciałbym zwrócić uwagę na pewien szczegół konstrukcji GFZ1/G90-H1.

Otóż nie potrafię jednoznacznie ocenić dwóch kwestii:Xiegu G-90 - gdzie grzejemy, gdzie mierzymy

  • czy (mimo zastosowania obejmy dociskającej G90 do podstawy) płytka (wkładka miedziana czujnika temperatury) bardziej mierzy temperaturę obudowy G90 czy metalowej podstawy?
  • czy z punktu widzenia lokalizacji elementów emitujących ciepło wewnątrz obudowy G90 (która stanowi dla nich radiator) miejsce montażu miedzianej płytki jest najbardziej optymalne?

By zilustrować przyczynę moch wątpliwości zamieszczam zdjęcie po lewej. Czy wątpliwości te są uzasadnione?

Trudno to udowodnić, ale warto zwrócić uwagę na fakt, że "fabrycznie" termistor (moitorujący temperaturę jednego z tranzystorów) zamontowany wewnątrz obudowy G90 jest jedynie "zbliżony" do tranzystora. Nie zastosowano żadnego medium wymiany ciepła. Jest nim... powietrze.

Wielu użytkowników dodaje tam kroplę pasty termoprzewodzącej. Czy trzeba udowadniać lub wyjaśniać: dlaczego?

Analogowy regulator obrotów wentylatora

W konstrukcji GFZ1 producent zastosował "cyfrowy monitor temperatury". Czemu nie. W jego opisie znajduję następującą informację: "......Gdy czujnik wykryje, że temperatura obudowy przekracza 60 ℃, wentylator automatycznie zwiększy prędkość,...".

Z relacji użytkowników G90-H1 wynika, że wentylator pracuje cały czas. Czyli T>60℃ przyśpiesza. OK.

W sieci jest wiele opisów (tak analogowych, jak i cyfrowych) regulatorów obrotów wentylatorów. 

Xiegu G-90 - analogowy regulator wentylatoraPostanowiłem zastosować układ opublikowany przez Cypriana K. Kowalskiego w "Elektronice dla Wszystkich", nr 6/2019, s.61-63 (jest on dostępny również w sklepie Korporacji AVT jako AVT3243). Przemawiały za tym: efektywność, prostota (łatwe wprowadzanie modyfikacji, "nie ma się co zepsuć", "tani" w budowie i eksploatacji).

Nie będę go tu szczegółowo opisywał, gdyż zrobił to już Autor w swojej publikacji. Układ startuje bez problemu i w pełni wykorzystuje zakres napięć zasilania (4,5-13,8V) przewidziany dla wentylatora Sunon ME80151V1-000U-G99.

W zbudowanej przez siebie podstawie dodałem przełącznik "ON-OFF-ON" pozwalający na:

  • włączenie pełnych obrotów wentylatora (zamiast termistorów rezystor 1k, U=12V),
  • wyłączenie wentylatora (brak wysterowania bazy T1),
  • sterowanie w zależności od temperatury (sterowanie bazy T1 za pomocą termistora, z tym, że zamiast pojedynczego termistora NTC 10k zastosowałem dwa równolegle połączone o R(25℃)=22k).

Xiegu G-90 - czujnik na 1 termistorzeW przypadku zastosowania 1 termistora budowa czujnika jest stosunkowo prosta. Wystarczą dwa kawałki 1stronnego laminatu (35um Cu) wciśniętego pomiędzy "żeberka".

Po przeprowadzonych próbach uznałem jednak, że korzystniejszym rozwiązaniem będzie użycie 2 termistorów (połączonych równolegle). Cena takiego termistora jest "żadna", a i tak trzeba wykonać mocowanie elementu (PCB), które musi pewnie "trzymać się" obudowy.

Charakterystykę zmian rezystancji w funkcji temperatury układu 2 termistorów NTC (22k,  czujniki temperatury) przedstawia rysunek z prawej

Xiegu G-90 - charakterystyka użytych termistorów

Jak widać zauważalna zmiana rezystancji następuje dużo wcześniej niż wspomniane wcześnie 60 ℃.

Niewielki rozmiar PCB pozwolił łatwo wkomponować ją obok wentylatora.

Xiegu G-90 - PCB regulatora wentylatoraRównież płytka (PCB) regulatora obrotów wentylatora nie jest skomplikowana. Zaprojektowanie jej przy użyciu Sprint-Layout 6.0 odpowiedniego układu ścieżek zajęło niespełna godzinę.

Prasowankę (skala 1:1, 300dpi, mirror, nie trzeba "odwracać") płytki analogowego regulatora obrotów wentylatora zamieściłem obok. Wymiar płytki: 30mm x 15mm.Xiegu G-90 - prasowanka PCB regulatora

Zwróć uwagę na to, że płytkę zamocowano elementami SMD "do góry". Regulator LM317T został umocowany (uwaga: bezwzględnie konieczna podkładka izolująca) do podstawy.

Pełni ona w tym przypadku również rolę radiatora regulatora. Na tę chwilę (gdy wentylator jest nowy) do napięcia ok. 9,5V jego poziom hałasu nie jest "dokuczliwy".

Druga płytka PCB to układ sterowania samym regulatorem obrotów. Rysunek montażowy tej płytki oraz prasowankę (skala 1:1, 300dpi, mirror, nie "odwracać") zamieściłem poniżej. Wymiar płytki: 35mm x 25mm. Oczywiście obie płytki można by "skumulować", ale wolałem ten wariant.

Xiegu G-90 - płytka ustawień regulatora

Zwróć uwagę, że otwory mocujące obie płytki winny zostać wykonane odpowiednio dla Twojej obudowy.

Xiegu G-90 - prasowanka PCB2 regulatora

Chcąc zredukować ilość wierconych otworów do mocowania PCB regulatora wykorzystałem punkty skręcenia śrubami M3 poszczególnych profili podstawy.

Co ciekawe w temperaturze pokojowej, gdy wentylator pracuje (bezgłośnie) na "wolnych obrotach" nawet ten niewielki przepływ powietrza powoduje, że w trybie odbioru obudowa pozostaje chłodna. W trybie nadawania (SSB) nawet podczas dłuższej korespondencji wentylatora "nie słychać". I niech tak pozostanie.


Tył równie ważny

Xiegu G-90 - na zapleczu same dziury! ;)A może nawet ważniejszy! :) Wspominałem już, że w "fabrycznej" konstrukcji pewien niedosyt powoduje IMO niewykorzystanie potencjału, jaki daje ta masywna konstrukcja.

Rola "dźwigania" jedynie G90 i wentylatora to raczej mało. Przy tej cenie, którą trudno nie zauważyć. W swojej postanowiłem "na maksa" (choć pewnie można bardziej) upakować drobiazgi. Na tylnym panelu podstawy znajdują się:

  • gniazdo wejściowe modułu CE19,
  • głowne (męskie) gniazdo zasilające podstawę, wyposażone w klucz zapobiegającemu odwrotne podłączenie przewodów zasilających,
  • gniazdo 2,1mm/5,5mm do zasilania zewnętrznego głośnika,,
  • głowny zacisk uziemienia podstawy wraz z urządzeniami i podzespołami zasilanymi z podstawy, punkt mocowania zacisku uziemienia obudowy G90.

Korzystając też z modułu CE19 tym co mnie irytowało była masa "kabelkologii". Oczywiście producent wyszedł "na przeciw" oczekiwaniom odbiorcy, który może mieć różne potrzeby. Stąd kabelki audio zarobione są z rednej strony. A łączówka 2xminiDIN jest dość długa.Xiegu G-90 - rozszycie miniDIN ACC/CE12

Jeśli jednak urządzenia mamy zgrupowane w jednym miejscu to ich długość nieco "zawadza". Gniazdo ACC Xiegu G90 i moduł CE19 zamocowany w podstawie dzieli ok. 10 centymetrów. Więc łączówka 2xminiDIN ma ok. 20cm.

Zewnętrzną kartę akustyczną USB umieściłem w podstawie. Przejściówka "Y" (1 na 2, mini Jack 3,5mm stereo) ma kilkanaście centymetrów.

Xiegu G-90 - bez nich ani rusz...Zatem zanim przystąpiłem do dalszych prac koniecznym było wykonanie :

  • przejściówki "miniTamiya/XT30" (czyli podłączenie G90 za pomocą odmiennego standardu zestawu wtyk/gniazdo),
  • krótkiego kabla do połączenia obu gniazd miniDIN (układ przewodów 1:1).

W zasadzie jest to stosunkowo proste zadanie, bo:

  • do przejściówki wykorzystałem odcinek "fabrycznego" kabla, jaki kupiłem wraz z radiem. Dla lepszego efektu (elektryczny jest znikomy ;), ale wizualny... :o ) kabel nawinąłem na pierścieniu ferrytowym,
  • do wykonania łączówki potrzebne są dwa (męskie) wtyki miniDIN 8p, 8 odcinków ok. 30cm (różnokolorowych) przewodu i ok. 30cm ekranu (oplotu).

I tu zaczynają się (niewielkie) schody. Bo choć gniazdo i wtyk miniDIN (8p) jest "zestandaryzowany" to kupione przeze mnie wtyczki " nie trzymały się" w gnieździe G90.

Co ciekawe z gniazdem w module CE19 nie było tego problemu. Lekiem okazało się odcięcie (z długości) nożem do tapet (bez rozbierania wtyku) ok. 1,5mm osłony z tworzywa sztucznego.

Ponieważ podstawa ma wiele punktów masowania/uziemienia to oplot na łączówce jest przyłączony tylko z jednej strony. Tej od strony gniazda modułu CE19.

CDN

Jeśli jesteś zainteresowany innymi zagadnieniami (związanymi nie tylko z transceiverem G-90) zapraszam do Warsztatu krótkofalowca.