Midland Alan 48 old:
commutatore canali digitale,
cambio canali dal micro e
visualizzazione diretta 120 canali
di Michele Basta
N
Premessa e motivazioni
on è la prima volta che
sulle pagine di CQ vengono ospitati articoli riguardanti questo apparato CB; d’altronde si può ritenere
che l’Alan 48 sia uno degli apparati più diffusi e conosciuti tra gli appassionati della banda cittadina, in
particolare tra gli amici autotrasportatori.
Il suo predecessore, l’Alan 68, è
Fig. 1 - Basetta commutatore canali originale
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stato commercializzato fin dagli inizi degli anni ’80 e l’Alan 48, identico in tutto tranne che per la canalizzazione, nel corso degli anni
è stato oggetto solo di qualche ritocco estetico, fino a qualche anno fa quando è stato rimpiazzato
dall’Alan 48 BSX che con il precedente modello ha in comune solo
l’estetica.
Probabilmente la longevità del ”48”
è dovuta alla sua affidabilità, alla
disponibilità dei ricambi necessari
e alla possibilità di apportarvi delle modifiche che hanno interessato sia gli stadi a bassa frequenza
che quelli a radiofrequenza. Ma anche le modifiche più “invasive” non
hanno mai sfiorato l’idea di rendere più funzionale l’apparato dal
punto di vista della praticità di utilizzo da parte dell’utente; questa
esigenza si manifesta in particolar
modo quando è presente la scheda modifica canali che permette di
espandere i canali disponibili dagli
iniziali 40 a 120.
Questa scheda aggiuntiva, i cui
dettagli sono stati oggetto di un
articolo pubblicato da questa rivista sul numero di Ottobre 1989, è
una delle innovazioni più apprezzate dagli utenti di questo CB perché
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Midland Alan 48 old
Fig. 2 - Nuova basetta montata
rende disponibili due ulteriori gruppi di 40 canali oltre a quelli originari. L’unico neo è che l’utilizzatore,
per cambiare canale, deve agire
sul commutatore a 40 posizioni e
su un commutatore a levetta supplementare a tre posizioni che gli
permette di selezionare uno dei tre
gruppi disponibili per poter spaziare tra i 120 canali complessivi; nulla cambia per quanto riguarda la vi-
Fig. 3 - Nuovo commutatore canali
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sualizzazione del display che continua a mostrare solo le cifre da 1 a
40. È chiaramente intuibile che non
si ha una percezione immediata del
canale impegnato perché oltre a
tener conto delle cifre visualizzate
dal display bisogna tenere presente
anche la posizione del commutatore a tre vie per sapere su quale frequenza si sta operando.
Dal mio punto di vista, sarebbe
stato un bel passo in avanti poter visualizzare il numero del canale utilizzato in modo univoco, cioè
individuare il canale e la frequenza
impegnata esclusivamente in base alle cifre visualizzate dal display
(tenendo comunque conto di avere a disposizione solo due cifre)
e poter effettuare il cambio canali
tramite un unico comando, e non
più due; inoltre, avere la possibilità
di cambiare canale anche dal micro, e non più esclusivamente dal
commutatore posto sul frontalino
dell’apparato, sarebbe stata un’ulteriore profonda innovazione per un
apparato con oltre trent’anni di vita.
L’ostacolo insormontabile per apportare queste migliorie funzionali è rappresentato dalla presenza
del commutatore canali a 40 posizioni utilizzato da questi apparati.
Questo dispositivo elettromeccanico svolge una duplice funzione:
da un lato coordina l’accensione
dei 14 segmenti del display a due
cifre per la visualizzazione del numero del canale utilizzato (1 ÷ 40),
dall’altro genera la codifica a sei
bit necessaria per il funzionamento
del PLL.
Nonostante questo apparato sia
molto diffuso, prima o dopo la disponibilità dei ricambi viene meno
ed è già da qualche anno che ci
sono difficoltà nell’approvvigionamento dei commutatori canali a 40
posizioni, indispensabili per il corretto funzionamento di questo ricetrasmettitore CB.
Queste sono, in linea di massima,
le motivazioni che mi hanno spinto
alla ricerca di un sistema alternativo
all’utilizzo del commutatore canali a
40 posizioni dell’Alan 48.
L’idea
È importante sottolineare che, anche se nel corso della descrizione
di questa modifica continuerò a far
riferimento all’Alan 48, tutto quanto esposto è valido per tutti quegli apparati CB (prodotti o no dalla
Midland) accomunati dall’avere le
seguenti caratteristiche: utilizzano
il pll LC7120 ed hanno il display a
due cifre e ad anodo comune; non
li sto ad elencare perché sono proprio tanti, ma è sufficiente far riferimento alle istruzioni preparate per
questo apparato per poterla applicare a tutti gli altri.
Già alcuni anni fa avevo preso in
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Fig. 4 - Vista basetta da scollegare
considerazione l’idea di sostituire il commutatore canali originale
con un dispositivo basato sull’utilizzo di porte logiche digitali; in teoria
l’idea era fattibile, ma ho rinunciato a quel progetto perché era di-
Fig. 5 - Smontaggio basette
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spendioso e richiedeva spazi non
compatibili con quelli disponibili.
Successivamente, ho avuto l’opportunità di conoscere più da vicino quegli straordinari componenti
che vanno sotto il nome di “micro-
controllori” e si sono aperte nuove prospettive anche per la realizzazione di quella vecchia idea; anzi, man mano che procedevo nella
sperimentazione di questi dispositivi, mi rendevo conto che quell’idea
iniziale era ben poca cosa rispetto
alle potenzialità che offre un microcontrollore, seppure appartenente
alla fascia intermedia della famiglia
ad 8 bit.
In commercio c’è una vasta gamma di microcontrollori di diversi
produttori. La mia scelta è caduta
sui prodotti della Microchip perché
ben supportati dal produttore e ancor più perché la rete offre molte
fonti d’informazioni e forum specifici che offrono un valido aiuto, in
particolar modo a chi è alle prime
armi. A seguito di varie esperienze fatte utilizzando questo componente, mi sono reso conto che anche un dispositivo di livello intermedio, se adeguatamente programmato, può svolgere dei compiti difficilmente risolvibili con le classiche
tecniche digitali.
In una precedente realizzazione
avevo solamente affrontato il problema della visualizzazione dei 120
canali, limitandomi quindi a risolvere una sola delle difficoltà funzionali che viene messo in risalto dopo
aver espanso i canali dell’apparato, e a tale scopo ho utilizzato un
microcontrollore a 18 pin in quanto era sufficiente per gestire la sola
cifra delle decine del display (l’altra
cifra continuava ad essere gestita
direttamente dal commutatore canali).
In questo nuovo progetto sarebbe
stato necessario affidarsi ad un microcontrollore più “dotato”, quanto
meno provvisto di un maggior numero di porte digitali e, considerate
le potenzialità di questi dispositivi,
era ovvio che a loro fosse affidato
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Circuito stampato
il compito di svolgere tutte le funzioni richieste per limitare al massimo la componentistica necessaria
e ridurre i costi al minimo indispensabile. Il microcontrollore rappresenta il componente fondamentale;
intanto, dovendo eliminare il commutatore originale, dovrà svolgere
le funzioni base precedentemente
svolte dal commutatore canali, cioè
gestire l’accensione dei led del display e creare la codifica per il pll,
quindi implementare nell’apparato
le nuove funzioni descritte precedentemente.
Entrando più nel dettaglio, il selettore canali verrà sostituito da un
generico commutatore rotativo del
tipo Up/Down a due contatti che
permetterà di spaziare in modo
continuo, in un senso o nell’altro,
tra i 120 canali disponibili come se
fosse un unico gruppo in quanto, al
momento opportuno, se presente
la scheda espansione canali, verranno selezionati automaticamente
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i due gruppi di canali supplementari
e la scansione avverrà a rotazione
continua tra i canali disponibili.
Anche la visualizzazione del canale
utilizzato verrà radicalmente migliorata; senza stravolgere quelle che
sono le regole di suddivisione delle
frequenze adottate nel mondo CB
e non dimenticando che abbiamo
a disposizione solo due cifre, l’indicazione del canale impegnato sarà
più immediata in quanto la numerazione prevede l’utilizzo delle cifre da 1 a 80, per la parte alta dei
canali, e da 1 a 40, alternate ciclicamente con il simbolo “--“, per la
parte bassa dei canali, i cosiddetti
“canali negativi”. In definitiva l’utilizzo dell’apparato diventa più “friendly” sia dal punto di vista pratico
che estetico, il che non guasta.
Essendoci liberati dai vincoli insormontabili imposti dalla presenza del commutatore a 40 posizioni e avendo a disposizione un microcontrollore a cui si possono far
svolgere le più svariate funzioni, ci
si rende conto che il cambio canali, e non solo, non è più necessario
che sia effettuato esclusivamente dal frontalino dell’apparato ma
può anche essere effettuato, per
esempio, dal microfono o, in gergo, “portante”.
Una prima possibilità ci potrebbe
venire offerta dal fatto che molto
spesso, grazie alle modifiche apportate, si potrebbe rendere disponibile il pin RX della spina micro; in
questa eventualità questo lo si potrà collegare ad un pulsante posizionato sul micro che, per esempio, potrà essere utilizzato per l’accesso diretto ad un canale prioritario (tipo il canale 5), per la commutazione ciclica tra il canale in uso
ed il canale prioritario; per attivare,
dove presente, lo “stacca modifiche”, etc. Ho citato degli esempi
ma in realtà tutti questi “softwareoptional” sono stati previsti per dare un’ampia gamma di scelta per
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Schema elettrico
personalizzare la modifica in base alle preferenze dell’utilizzatore
e possono essere di volta in volta
predefinite via software.
Una modifica ancor più incisiva la si
potrà ottenere sostituendo la spina
micro originale con una a sei pin. In
questo caso l’utente avrà la possibilità di usufruire di un massimo di
tre pulsanti posizionati, eventualmente, sul micro.
In queste condizioni la gestione
dei canali sarà possibile effettuarla
completamente a distanza, senza
utilizzare il commutatore; due pulsanti verranno utilizzati nella classica funzione up/down con la scansione che verrà effettuata a due diverse velocità, in un primo tempo
più lentamente e successivamente più velocemente, mentre il terzo
pulsante conserverà le prerogative
precedentemente illustrate.
Questa opportunità offerta dai comandi posti sul microfono risulta
molto utile in particolar modo per
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gli autisti dei TIR ormai costretti a
ritrovarsi il vano CB molto al di sopra della loro testa e costretti a tenere il microfono penzoloni per poter essere pronti a rispondere alla chiamata e, in più, poter comodamente cambiare canale senza
scomporsi dalla guida.
Realizzazione
Definita l’impostazione di massima da dare alla modifica, a questo
punto era necessario scegliere il tipo di microcontrollore più idoneo;
la mia prima scelta è caduta sul
PIC16F876A, un dispositivo in contenitore a 28 pin DIL, di cui avevo
già qualche discreta conoscenza.
Le sue caratteristiche e la disponibilità di 22 porte di I/O mi facevano
ritenere che potesse essere adatto
allo scopo, dato che avevo previsto di gestire le due cifre del display
in modalità multiplexer in modo da
utilizzare al massimo nove porte digitali, invece di quattordici, esclusi-
vamente per il display.
Ho preparato il circuito di prova su
una bread-board e ho sviluppato il software utilizzando l’ambiente MPLab, messo gratuitamente
a disposizione dalla Microchip. Il
programmatore utilizzato è stato
il PicKit2 della stessa Microchip,
economico e molto comodo perché permette di programmare, alimentare e testare direttamente il
circuito in prova (ICSP) senza essere costretti a spostare continuamente (come nei sistemi tradizionali) il microcontrollore dal programmatore al circuito di prova e viceversa. Il linguaggio utilizzato è l’assembler in quanto non ho scelta,
conosco un po’ solo quello.
Dopo aver sviluppato il software
che rispondeva in linea di massima
alle richieste del progetto, ho realizzato la prima basetta per poterla testare direttamente all’interno
dell’apparato. La realizzazione ed i
test effettuati con il primo prototipo
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Fig. 6 - Montaggio nuovo commutatore canali
mi ha permesso di verificare alcuni
malfunzionamenti; uno in particolare mi ha convinto di rivedere completamente l’algoritmo utilizzato: il
ricevitore presentava un rumore di
fondo ad un livello fisso indipendente sia dal volume che dall’inserimento dello squelch; in seguito alle accurate verifiche effettuate arrivavo alla conclusione che il rumore
era generato dalla cattiva gestione
software del pll.
Considerati i problemi che mi si
erano presentati, ho deciso di
cambiare completamente il sistema
di gestione del PLL e anche quello del display che decidevo di gestire commutando in parallelo tutte
e 14 le linee; ma per fare ciò c’era
bisogno di più porte di I/O ed era
da escludere la possibilità di utilizzare un microcontrollore in contenitore a 40 pin DIL in quanto troppo
ingombrante per gli spazi disponibili, e tanto meno me la sentivo di
utilizzare la tecnologia SMD. Dopo
svariate ricerche ho deciso di utilizzare il PIC16F882, un microcontrollore, anch’esso in contenitore a
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28 pin DIL, dalle caratteristiche più
che adeguate per le necessità del
progetto; inoltre fornito di oscillatore interno con frequenza massima, selezionabile via software, fino
a 8 MHz.
Questa particolare caratteristica mi
permetteva di usufruire di ulteriori
due porte di I/O, recuperando due
porte non utilizzate dall’oscillatore
esterno, e un’altra l’ho recuperata utilizzando il pin destinato al reset esterno (non utilizzato) così da
portare il numero totale delle porte
di I/O disponibili a 25, il massimo
possibile per un microcontrollore a
28 pin.
Questo microcontrollore, per me
nuovo in quanto era la prima volta che lo utilizzavo, mi ha permesso di sviluppare un software idoneo a risolvere i problemi che si
erano evidenziati nel primo tentativo; problemi non causati dal microcontrollore ma dal sistema di gestione utilizzato, in particolar modo
del PLL. Inizialmente ho incontrato qualche difficoltà in fase d’impostazione perché, a differenza
del primo microcontrollore testato, quest’ultimo è caratterizzato da
una varietà di periferiche molto più
ampia che, se per un verso rende il dispositivo molto più versatile,
dall’altro ne rende più complessa la
gestione. Il nuovo prototipo, testato all’interno dell’apparato, ha dato un esito completamente positivo
da tutti i punti di vista e, seppure le
connessioni al resto dell’apparato fossero state effettuate in modo
molto spartano, non ho riscontrato, anche dopo un uso sostenuto dell’apparato, anomalia di alcun
genere.
Infine era da decidere quale fosse
la miglior soluzione per montare la
modifica all’interno dell’apparato.
Nell’Alan 48 di ultima generazione,
la basetta del commutatore originale è fissata a quella del display
ad angolo retto mediante l’ancoraggio alle stesse saldature utilizzate per i collegamenti; ad essa sono
collegati i vari cavetti per le alimentazioni, per il collegamento al pll ed
i vari dispositivi accessori; da essa si dipartono i collegamenti per il
funzionamento del display. Ho ritenuto che la miglior soluzione fosse
quella di sostituire la vecchia basetta con una nuova che occupasse,
al massimo, gli stessi spazi e che
mantenesse invariata la struttura
originale per semplificare il più possibile le fasi di smontaggio e montaggio. Il risultato è quello visibile in
figura (foto 2).
La nuova basetta è fissata e collegata a quella del display allo stesso modo di quella originale e di
quest’ultima rispetta anche la sequenza delle connessioni alla scheda madre.
Schema elettrico
Lo schema elettrico di questa modifica è semplice ed essenziale.
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Il nuovo commutatore rotativo viene collegato ai terminali contrassegnati UP/DOWN, e agli stessi terminali possono essere collegati gli
eventuali pulsanti, aventi le stesse
funzioni, posizionati sul micro. Il terzo pulsante, che svolge i compiti precedentemente descritti, viene
collegato al terminale 5/45.
Tutti gli ingressi sono stati dotati di
opportuni condensatori di filtro per
limitare gli eventuali effetti indesiderati provocati dai rientri di rf.
Smontaggio e montaggio
Fig. 7 - Basetta display con fori
La massima tensione applicabile a
questa famiglia di microcontrollori
è di 5,5 V anche se, come in questo caso, normalmente si adotta la
tensione standard di 5 V che li rende compatibili con i dispositivi TTL.
La basetta viene alimentata dalla 12 V del CB, prelevata a valle
dell’interruttore di accensione, e la
tensione di 5 V necessaria ai dispositivi viene ricavata tramite un classico stabilizzatore di tensione integrato della famiglia UA78.. opportunamente protetto. Ogni porta di
I/O del microcontrollore è in grado
di erogare/assorbire una corrente
circa 25 mA, più che sufficiente per
alimentare direttamente, tramite un
resistore limitatore di corrente, le
barrette led del display.
L’unica attenzione particolare è
stata posta nei riguardi della modalità di attivazione della scheda
modifica canali eventualmente presente nell’apparato. In origine i due
oscillatori contenuti in questa scheda vengono selezionati dal commutatore a tre vie che alimenta
l’uno o l’altro con la tensione a 12
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V disponibile nell’apparato e con
un assorbimento di pochi milliampere. L’attuale modifica, come detto precedentemente, deve provvedere autonomamente ad effettuare
la stessa commutazione automaticamente, partendo però dalla tensione a 5 V disponibile sulle porte
del microcontrollore; siccome non
volevo stravolgere la modalità di attivazione dei due oscillatori, avevo
la necessità di commutare una tensione a 12 V avendo a disposizione
un circuito di comando a 5 V.
L’idea della commutazione a relè
non mi “garbava”, quella a bjt sarebbe stata arricchita di parecchi
componenti e così alla fine ho deciso di utilizzare dei foto accoppiatori che risolvono in modo semplice ed efficace la traslazione di tensione in salita necessaria per effettuare la commutazione dei due
oscillatori della basetta; nell’utilizzo
pratico ho avuto modo di verificare
che la scelta fatta ha soddisfatto le
mie aspettative anche perché non
ci sono condizioni critiche che ne
pregiudichino il funzionamento.
Liberare l’apparato dai due gusci,
scollegare l’altoparlante, sfilare i
pomelli e smontare il frontalino, in
modo da avere più spazio per dissaldare agevolmente i cavetti che
collegano la basetta commutatore
canali alla scheda madre;
NB: i colori indicati fanno riferimento a questo specifico apparato, in
altri apparati i cavetti potrebbero
essere di colore diverso.
a) scollegare i tre cavetti che fanno capo alla piazzola di alimentazione (P69, P10 e P28) che
verranno successivamente ricollegati nella stessa sequenza
(arancio, rosso, rosso);
b) scollegare i sei cavetti che collegano il PLL montato sulla scheda madre;
c) scollegare il cavetto che fa capo
a IS e quello collegato a P4 ed
isolarli in quanto non verranno
più utilizzati (rosso, blu);
d) scollegare i quattro cavetti che
collegano i led TX ed AWI che
verranno anch’essi successivamente ricollegati nella stessa
sequenza (verde, nero, rosso,
arancio);
e) liberare il commutatore canali
dal frontalino, dissaldare e liberare la basetta commutatore canali da quella del display;
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gnata 5/45 (20-gnd);
o) ci resta, se presente la scheda modifica canali, modificarne i collegamenti; scollegare (lato commutatore a tre posizioni) i due cavetti che collegano
quest’ultimo alla basetta canali
(generalmente il rosso ed il nero che selezionano la banda alta
e quella bassa) e collegarli come
mostrato nel disegno (16-15).
Schema collegamenti
Fig. 8 - Nuova basetta montata e collegata
f) montare il nuovo commutatore
posizionando i terminali verso il
basso per agevolare le operazioni di saldatura;
g) praticare due piccoli fori con
una punta da trapano da 2,5
mm di diametro sulla basetta
display per poterla fissare, successivamente, tramite due viti
autofilettanti, allo chassis; in alternativa si può evitare di praticare i fori e le basette si possono fissare senza problemi con
due pezzetti di velcro adesivo;
h) avvicinare la nuova basetta a
quella del display cercando di
allineare i rispettivi punti di giunzione e mantenendo un’angolazione di 90 ° tra le due basette;
consiglio di iniziare a saldare la
piazzola centrale corrispondente a quella di alimentazione (la
piazzola più estesa) e, accertatomi che gli altri punti di collegamento sono correttamente allineati, continuerei a saldare tutti
gli altri;
i) fissare le due basette allo chassis tramite le due viti autofiletMaggio ’11
tanti o con il velcro adesivo;
j) con l’aiuto del disegno, posizionare correttamente e saldare i tre cavetti che facevano capo alla piazzola di alimentazione
nella stessa sequenza con cui
sono stati scollegati (arancio-9,
rosso-8, rosso-7);
k) saldare i sei cavetti che collegano il PLL come mostrato nel disegno allegato; è sufficiente seguire la sequenza dal primo al
sesto, senza incrociare i collegamenti;
l) saldare i quattro cavetti che collegano i due led nella stessa sequenza con cui sono stati scollegati (verde13, nero-12, rosso-11, arancio-10);
m)collegare i cavetti provenienti dal
nuovo commutatore canali alle rispettive piazzole predisposte (17-19-18). Se si decidesse
di utilizzare anche i pulsanti UP/
DOWN, questi vanno collegati in
parallelo ai contatti del commutatore rotativo;
n) se utilizzato, collegare il terzo
pulsante alla piazzola contrasse-
Terminati i collegamenti della nuova basetta, conviene effettuare un
ulteriore controllo visivo per verificare che le connessioni siano state effettuate correttamente, dopo
di che si richiude l’apparato, si dà
tensione e si prova la funzionalità
sia delle modifiche apportate che
dell’apparato nel suo complesso.
All’accensione l’apparato si posiziona sul canale 5 (se non è stato
diversamente programmato); se si
ruota il commutatore in senso orario, il numero del canale aumenta
progressivamente in modo continuo fino all’80; se si prosegue ancora in senso orario passa al canale 1 “negativo” e prosegue fino al
40 “negativo”; in questa frazione di
canali il numero visualizzato si alterna ogni 6-7 secondi con il simbolo “--“. Ruotando ancora in senso
orario ricomincia dall’1 e così via.
Procedendo in senso antiorario la
progressione dei canali procede in
modo inverso.
NB: si ricorda che la legislazione
italiana in materia di apparecchiature ricetrasmittenti per la frequenza dei 27 MHz consente l’utilizzo
esclusivamente di apparati omologati non modificati.
Per maggiori dettagli funzionali è
disponibile un filmato su link youtube oppure con contatto tramte la
redazione [email protected].
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