This is my first post in English, so please excuse me if I have mistakes in redaction. The idea is to continue improving with each publication.
My goal is to develop a VFO based on DDS and PIC microntroller for the famous QRP kit Iler 40 (by Spanish amateur radio EA3GCY). Originally, this kit uses VFO with a variable capacitor (polyvaricon) to control frequency, with a range about 30kHz to 50kHz (portion of 40 meter band). EA3CGY offers a very effective DDS kit that lets use the entire band, but I decided to built my own version with more functions that are not considered on this kit. This is my homebrew Iler 40 QRP. In this post, I´ll show you schematics, give .hex program to load in microcontroller and advices to complete the transceiver.
Fig. 1 My version of Iler 40 QRP, with Control & VFO circuit based in DDS and PIC microcontroller.
My version include:
Rotary encoder knob to control frequency, in steps of 0.1kHz, 1kHz and 5kHz, selected by push button.
Up and Down push button to move frequency with accuracy.
SSB receiver clarifier. It permit to move frecuency in receiver RX mode, without affect transmission TX frequency (RX offset). With this function we can to receive stations with TX frequency shift.
3 easy access and save/erase frequencies memories (M1, M2 and M3), loaded to internal flash memory in the microcontroller.
Digital thermometer, directly in contact with power stage heat sink. In future, I´ll build a litle circuit to control a fan to dissipate heat, special to use in a large QSOs.
ATT (RX attenuation for receive local stations) and AMP (PTT to switch RX/TX external linear amplifier), both controlled by push buttons.
RSSI RX display with barrs and S-scale direct lecture.
DC supply voltmeter, with indicator Low, Good or High.
I implemented the idea showed in Fig. 2. I have my Iler 40 kit without VFO coil L6 (to eliminate oscillator stage), and a DDS module generates VFO RF signal. For more information about DDS fundamentals, you can view my post about it (only in Spanish, at yet).
This DDS VFO requires a frequency offset of 4913,52 kHz (defined by pass frequency of SSB filter in Iler 40 PCB). When I turn on my QRP, I can adjust this offset if it would be neccessary (I have to push one button to access offset configuration… but now I don´t remember wich button, jejejeje… it could be ATT button… as soon as possible I will complement this information, or you can try with all of them).
If you want to build this version QRP Iler 40, you would read this document about connection between Iler 40 and external DDS VFO.
Fig. 2 General idea of this setup. We can see the connections between boards in my Iler 40 version. Click to view in details.
Fig. 3 shows schematic of control unit, and Fig. 4 let to know pinout used un this setup. In Fig. 5 you can see how to connect rotary encoder and push buttons.
Fig. 3 Control unit schematic, based on PIC16F877A and DDS module with AD9850. Click to view in details.Fig. 4 Connections between Iler 40 and my homebrew control unit. Click to view in details.Fig. 5 Push buttons and rotary encoder connections. Click to view in details.Fig. 6 General view of muy setup.
It´s neccesary to avoid long wires with digital signals close to Iler 40 board, because RX stages are sensitive to EMI. Special care with LCD wires. Usefull idea would be to put both PCBs (Iler 40 and control unit + LCD) in different metallic boxes (Faraday´s boxes), with RF wires with ground shield (coax) and digital ones as short as possible, and far to analog wires.
To program PIC16F877A, download this .HEX file and upload to PIC microcontroller with your favorite programmer (I´m using PiCkit 3). While you are programming this target, jumper J6 must to stay open. After load software, close it.
In this video, I made a RX test, usign a End Fed Half Wave antenna put at 2 meter above the floor. When I put my phone (camera) close this transceiver, EMI produce noise.
Because my antenna is no ideal (SWR too high) in this video, I don´t used TX mode (PTT stayed open), but with dummy load and my NISSEI RS-50, I metered output power about 4W P.E.P., when supply voltage is about 12.5 [V].
I really love this QRP kit (to buy one, visit www.qrphamradiokits.com), and with my control unit & VFO is perfect for me!!.
(Homebrew RF Power Amplifier for Broadcast FM band)
Revisando entre mis cachureos (los que se han salvado de ir al reciclaje electrónico), encontré un PCB que construí hace por lo menos unos 10 años. Es un amplificador de radiofrecuencia para la banda de radiodifusión en frecuencia modulada FM (88 – 108MHz), no lineal, pero admite un amplio rango de potencias de entrada pues el transistor está polarizado para clase B. Lo hice así porque el amplificador driver (que hice con unos cuantos 2N3904 y un 2N4427) tenía un lazo de control de modo que cuando subía la potencia reflejada (es decir, un aumento en la relación de onda estacionaria R.O.E. / o SWR por sus siglas en inglés), se reducía la potencia de salida del driver (excitación de la etapa amplificadora de salida) para así proteger la integridad del transistor amplificador de potencia.
En la Fig. 1 tenemos el circuito.
Fig. 1 Circuito amplificador de potencia RF para banda FM (88 – 108MHz) basado en 2SC1972 de Mitsubishi.
El diseño se basa en el viejo transistor 2SC1972 de Mitsubishi, muy utilizado en transmisores de radios comunitarias y equipos móviles VHF. Este transistor tiene encapsulado TO-220 con emisor a tierra, lo que facilita su montaje en disipadores térmicos de aluminio sin la necesidad de mica aislante. En ese momento no disponía de capacitores de mica, así que utilicé cerámicos (tipo «lenteja») de 10pF NPO. Puse varios en paralelo hasta obtener el valor que necesitaba. También los hay en formato superficial (SMD), que es lo ideal para este tipo de aplicaciones.
Fig. 2 Fotografía del amplificador VHF basado en el transistor BJT NPN de Mitsubishi 2SC1972, construido hace más de 10 años. Este prototipo entregaba hasta unos 8W en toda la banda de radiodifusión sonora en frecuencia modulada (88MHz ~ 108MHz), para 1W de excitación. El transistor está montado sobre un disipador térmico de buenas proporciones.
Notar que el montaje es en una tarjeta de doble cara, donde la cara posterior es un plano de tierra (GND). Las pistas son gruesas, con el objetivo de compensar el efecto inductivo de estas con la capacitancia a tierra.
Muy importante es decir que en aquella época no disponía de instrumentos como analizador de antenas (para medir impedancias en RF) ni analizador de espectro (diagrama de Bode – respuesta en frecuencia – del filtro pasa bajos de salida). Lo hice sólo con herramientas básicas y una carga fantasma no inductiva (que construí con unas cuantas resistencias de carbón en paralelo, para reducir inductancias parásitas) a la que puse un detector de envolvente que me permitía medir – en forma muy poco precisa – potencia de salida. Por ello, el circuito es muy perfectible.
Sin embargo, sirvió para aumentar la cobertura de un transmisor experimental que probé en aquel tiempo. Si quieres más info, no dudes en escribir.
(Linear power supply, designed for QRPs like FT-817ND and Iler 40)
Aprovechando que el cautín estaba caliente luego de construir el QRP Iler 40 con control de frecuencia DDS, me dediqué a la tarea de elaborar una fuente de poder adecuada para este nuevo transceptor. También la pensé para mi querido Yaesu FT-817ND, con requerimiento energético solo un poco superior. Ambas radios operan a 12 [Vdc], con un consumo de corriente inferior a 3 [A], corriente tan baja que hace práctico el uso de una fuente lineal. Luego de un poco de trabajo manual, tenemos la fuente mostrada en la Fig. 1.
Fig. 1 Fuente de poder lineal, alimentando el QRP Iler 40 con sintetizador DDS.
El diseño se basa en el CI regulador lineal L7812CV, ocupando como paso para alta corriente al transistor NPN de potencia TIP35C. Este transistor debe disponer de un amplio disipador térmico.
Fig. 2 Esquemático de la fuente de poder lineal que construí para mis QRPs. Click en la imagen para ver en detalle.
Para disipar fácilmente el calor generado por el TIP35C, este transistor se instala sobre una placa disipadora de aluminio. Debemos aislar el transistor de esta placa para evitar el contacto del colector con GND (la placa disipadora está conectada a GND), a través de una lámina de mica o teflón con pasta disipadora. Monté todo el circuito al interior de una caja plástica, a la que hice varios agujeros que permiten su ventilación. Además, para forzar el intercambio de aire entre el exterior e interior de la fuente, puse un ventilador de 24 [Vdc] sin escobillas, alimentado desde el lado DC no regulado (justo a la salida del puente rectificador). Con este ventilador se logra disipar adecuadamente el calor interno de la fuente y, al operar a una tensión inferior a la nominal, su velocidad de giro es lenta, haciendo que su funcionamiento sea lo suficientemente silencioso para esta aplicación en particular.
Fig. 3 Disposición de componentes en la fuente de alimentación lineal para QRPs. Luego, con silicona caliente, fijé los cables en torno a la soldadura para evitar daños en las conexiones y contacto directo con la tensión de la red eléctrica (220 V).Fig. 4 Vista interior de la fuente de poder lineal para QRPs, lista para cerrar y ocupar.
En la Fig. 2 tenemos el esquemático, mientras que en las Fig. 3 y Fig. 4 podemos ver el interior de la fuente. Si deseas construir esta fuente, te recomiendo consideres un fusible lento 3 [A] en el lado DC, cosa que haré yo también en algún momento.
Opera perfectamente para consumos que requieran 12 [Vdc] y corriente inferior de 3 [A], y sin generar interferencia electromagnética EMI (muy común en las fuentes conmutadas que venden en el comercio). Estoy muy satisfecho con el resultado de este trabajo.
(Homebrew SSB 40 meter band transceiver, based on ILER 40 kit and DDS VFO)
Hace ya bastante tiempo que quería probar el ILER 40, kit transceptor SSB para la banda de 40 metros desarrollado por EA3GCY, pues se trata de un circuito bastante simple con muy buenos comentarios en foros de radioafición. El diseño original utiliza un oscilador local basado en cristal de cuarzo, al que se varía levemente la frecuencia a través de condensador variable (polyvaricon). Construyendo tal cual el Iler 40 obtuve un resultado bastante bueno, destacando el bajo consumo de energía (ideal para operar con baterías) y mínimo nivel de ruido (al no tener circuitos digitales, es bastante silencioso en RX). Sin embargo, el control de la frecuencia de operación no es del todo adecuado, pues el rango de frecuencias que abarca en VFO es de no más de 40 kHz (muy inferior a los 300 kHz de toda la banda) y no cuenta con una visualización de esta. Además, quiero disponer de acceso rápido a frecuencias de uso habitual, como lo son los 7.050 kHz (Frecuencia Nacional de Encuentro), 7.085 kHz (Red Nacional de Emergencias de Chile), 7.148 kHz (Rueda de la Amistad), las que quiero almacenar en memorias fácilmente reconfigurables. Otro aspecto importante es que necesito disponer de un «Clarificador» SSB, donde pueda desplazar la frecuencia RX sin afectar la de TX, para así recibir en forma adecuada aquellas estaciones que estén desplazadas en frecuencia.
Todas estas mejoras se pueden hacer en forma rápida, sencilla y económica si utilizamos como VFO un sintetizador digital directo. En el comercio encontramos el módulo DDS basado en el chip AD9850 de Analog Devices, con un generador de reloj de 125 MHz. Como resultado, obtuve el transceptor mostrado a continuación:
Estación QRP para 40 metros, B.L.U., basada en kit Iler 40. (SSB QRP Station, 40 meter band, based on Iler 40 kit).Vista frontal del QRP
Vamos a construirlo….
Básicamente, lo que debemos construir es un sintetizador de frecuencias que cubra un rango adecuado como oscilador local. La frecuencia intermedia en TX y RX del Iler 40 es F.I. = 4.913 kHz, y a través de ensayos he observado que la frecuencia óptima de OffSet para el VFO es de 4.913,52 kHz (desviación adicional que permite óptimo ajuste al filtro para banda lateral inferior). Por lo tanto, la frecuencia de salida del VFO debe variar entre (7.000 + 4.913,52) kHz y (7.300 + 4.913,52) kHz para cubrir toda la banda de 40 metros (7.000 a 7.300 kHz). A través de la programación del microcontrolador se puede extender levemente el rango de operación, pero ya estaría fuera del rango de frecuencias para radioaficionado. Pruebas técnicas me confirman que el Iler 40 anda bien entre los 6,8 y 7,3 MHz. También es posible reducir el rango de operación a sólo aquel en que se trabaja fonía SSB.
El centro de nuestro diseño será el sintetizador digital directo AD9850 de Analog Devices, el que adquirí en forma de módulo que incluye el generador de reloj a 125 MHz y filtro elíptico anti-alias. Estará comandado por el microcontrolador de Microchip PIC16F877A (mi viejo caballo de batalla). Utilizaré un display de 20×4 caracteres, pulsadores (botones) y el codificador rotatorio de bajo costo KY-040 para el dial principal.
Conexiones entre Iler 40 y el hardware diseñado por mi para este transceptor (imagen extraída de mi post en inglés).
Más información sobre Síntesis Digital Directa en este link, artículo que publiqué en mi web hace algunos meses.
El circuito implementado es el que muestro a continuación:
Esquemático de la unidad de control, construida en base al microcontrolador PIC16F877A y el sintetizador digital directo AD9850. (Haz click sobre la imagen para ver detalles).Conexionado botones y Rotary Encoder KY-040.Conexionado entre unidad de control y módulo DDS. Salida filtrada de RF se conecta a pin L.O. (Oscilador Local) en Iler 40. Haz click para agrandar imagen.Vista general del interior del transceptor.Tarjeta de RF Iler 40, desarrollado por EA3GCY, con PCB con circuitos necesarios para operar el Iler 40 desde el microcontrolador. Más info sobre el Iler 40, visitar la web www.qrphamradiokits.com.Instalación del transistor de salida (en este caso un 2SC2078) con un buen disipador térmico.Vista de circuitos digitales de este QRP. Se observa tarjetas con DDS AD9850 y PIC16F877A.
También construí una sencilla fuente de alimentación lineal de 12VDC 3A, a la que dispuse 2 jack de salida. Conecto este QRP en uno de estos jacks, mientras que el otro lo utilizo para el FT-817ND.
Interior de la fuente de poder lineal 12VDC 3A para QRPs.
La fuente anda bastante bien. Le puse un ventilador de 24VDC, pero alimentado directamente desde el puente rectificador (previo al regulador de voltaje), recibiendo unos 16VDC, con los que opera más lento y, por ende, menos ruidoso. El flujo de aire generado es suficiente para mantener una adecuada temperatura en la circuitería, especialmente en el transitor de paso de corriente (un TIP35C). Pronto publicaré detalles constructivos de esta fuente. ACTUALIZACIÓN: Este es el link con detalles de la fuente de poder.
Y bueno… una breve prueba RX con una antena de hilo largo. No lo hice operar en TX pues arriesgo el transistor de potencia, dada la elevada R.O.E. de esta antena. En todo caso, pruebas con carga fantasma me indican que el equipo entrega unos 4W P.E.P. sobre 50 Ohmios.
Notarás que el equipo hizo ruidos extraños cuando acerqué la cámara con que grabé este video. Ocurre porque la electrónica de RF no está apantallada (es una caja plástica!), lo que la hace sensible a ruidos electromagnéticos generados por fuentes cercanas, como mi teléfono celular.
Cuando el tiempo y el espacio me lo permitan, construiré una antena para 40 metros y les mostraré nuevos videos de este sencillo y efectivo transceptor SSB.
Si te animas a contruirlo y necesitas orientación, no dudes en escribirme.
(Chaski RF… the messenger of the Andes. Portable and autonomous radio & data repeater station. Part I)
Nace la idea de Chaski RF en el norte de Chile… para Latinoamérica y el Mundo.
Esta historia la hemos compartido muchas veces en conversaciones y charlas, y aquí la voy a contar desde el principio, incorporando algunos datos de interés técnico…
Foto 1. Salar de Tara. Lugar donde nace la idea de nuestra estación portátil. Aquí mismo la bautizamos como Chaski – en honor a los antiguos mensajeros del imperio inca (ver info en Wikipedia sobre los Chaskis o Chasquis) -.
Todo empezó en nuestras vacaciones al Norte Grande de Chile, en mayo del año 2013. Pao y yo estuvimos 10 días recorriendo San Pedro de Atacama y sus alrededores, tomando casi todos los viajes turísticos que se ofertan en el lugar. Entre ellos, un recorrido por el Salar de Uyuni – Bolivia, y el ascenso al Salar de Tara (muy cerca del límite tripartito entre Argentina, Bolivia y Chile). Fue en este lugar donde, estando totalmente incomunicados, en plena Cordillera de los Andes y por sobre los 4.000 metros sobre el nivel de mar, tuvimos una emergencia. De casualidad, encontramos una familia completa de turistas franceses – con bebé incluído -que en pleno recorrido por el altiplano, tuvieron problemas para mover su vehículo. Quedaron atrapados en uno de los lugares mas inhóspitos del planeta. La mamá de esa familia (que apenas decía unas pocas palabras en español), salió sola a buscar ayuda por el desierto. Caminó por lo menos unos 20 kilómetros en pleno altiplano, tratando de llegar a la ruta por la que suben los turistas (ruta indefinida… nada más que huellas marcadas en el árido suelo), y sólo con una botella de agua en las manos. Encontrarnos fue como dar con una aguja en un pajar, ante tanta inmensidad del paisaje y la soledad casi absoluta que reina las alturas. Más aún a esa hora, cuando ya se acercaba la noche y nos disponíamos a regresar a San Pedro de Atacama. Dado que no tenían teléfono satelital (el único medio de comunicación portátil que funciona en ese lugar), de no encontrarlos hubiesen permanecido allí durante la noche, cuando las temperatura desciende a decenas de grados bajo cero. Hubiera sido muy compleja la situación para ellos, en especial para los más pequeños, pero gracias a la Pachamama nos encontramos y la historia tuvo final feliz.
Esto motivó a que indagáramos sobre cómo resuelven sus necesidades en comunicaciones las empresas turísticas que operan en la zona – convengamos que es San Pedro de Atacama, uno de los lugares más visitados de nuestro país -. Nos encontramos con la sorpresa que, a esa fecha – año 2013-, la mayoría de las empresas no contaba con teléfonos satelitales (por costo), ni hablar de los celulares (sólo tienen servicio en zonas donde es negocio para las compañías telefónicas, por lo que descartamos áreas no pobladas ni con rutas vehiculares importantes), menos aún de comunicaciones NVIS (que tampoco es barato y su operación en estaciones móviles es compleja) y las radios VHF/UHF que traían en los vehículos no tienen cobertura entre los cerros (por falta de estaciones repetidoras). Había una necesidad de comunicaciones no cubierta.
Ante esta necesidad pensamos en construir un kit repetidor de bajo costo, al que inmediatamente bautizamos como Chaski. ¿Por qué Chaski? bueno… una reflexión habitual cuando mirábamos la inmensidad del paisaje andino era: «quizás qué bellos paisajes vieron los antiguos chasquis en su recorrido por el altiplano… cuántas hazañas por llevar información a cada rincón del reino inca». Fue inevitable imaginar una solución tecnológica hecha en Latinoamérica, capaz de cumplir esta noble labor de comunicar en estos lugares tan extremos. Crear una solución como esta sería un humilde homenaje a estos admirables hombres del mundo precolombino.
Tuvimos que incorporar «RF» (de RadioFrecuencia) para distinguirlo del concepto base en quechua, pudiendo registrarlo en INAPI. Así quedó como Chaski RF.
Logo CHASKI RF, marca registrada.
Pero… ¿qué es una estación repetidora de radio?
Es un conjunto de equipos y materiales que permiten extender el área de servicio (alcance) de los sistemas de radiocomunicaciones. Habitualmente se instalan en lo alto de cerros y montañas, o bien a nivel de las ciudades pero con grandes torres para soportar antenas, esto con el objetivo de incrementar el área de cobertura (servicio) del sistema de radiocomunicaciones.
He tenido la oportunidad de conocer diferentes estaciones repetidoras, varias de ellas instaladas en cerros bien conocidos por su buena visual hacia los valles poblados con grandes ciudades, donde existen caminos para acceso en camioneta 4×4 y hay disponible energía eléctrica (típicamente línea bifásica de media tensión). Sin embargo, cuando hablamos de sectores rurales, donde las grandes ciudades están muy lejanas, lo más común es que no haya camino vehicular hacia los cerros y tampoco de disponga de energía eléctrica en ellos. Además, estos sitios usualmente contienen ecosistemas sensibles a la intervención humana, y cada obra de ingeniería debe ser rigurosamente evaluada antes de implementarse.
Foto 2. Sitio repetidor analógico básico en cerro Macón, por sobre los 5.000 m.s.n.m. en el Valle de Chajnantor – Región de Antofagasta, Chile. Tomé esta foto en mi visita al Interferómetro Radioastronómico ALMA el año 2010, precisamente trabajando en una propuesta para un nuevo sistema de radiocomunicaciones, reemplazo del utilizado en la etapa de construcción del interferómetro.
Esto hace muy compleja la instalación en terreno de las estaciones repetidoras, siendo necesario muchas veces el uso de helicópteros para el transporte de personas, equipos y materiales; e incluso la implementación de instalación de faena (lo que aumenta el impacto ambiental y costos). Por ello, nos pareció interesante desarrollar una solución en repetidoras de radio de fácil instalación (sin obras civiles ni uso de maquinaria pesada) y autónomas energéticamente.
Primeras versiones de Chaski RF
La idea era armar una estación repetidora que en terreno fuera tan simple de instalar como una carpa para acampar. Partimos por lo más simple… nada más que un back to back entre radios portátiles. Una para up-link y otra para down-link. Solución natural al estilo del radioaficionado que soy, y de bajo costo. Lo pusimos en una caja provista de energía y anduvo bien, pero no tanto como queríamos. Faltaban funcionalidades y había detalles por mejorar en su tarea básica como repetidor de radio.
Foto 3. Primeras pruebas prototipo Chaski
Con recursos 100% propios, trabajamos en nueva electrónica. Logramos avances importantes, pero seguíamos con la sensación que podíamos mejorar la solución. Por falta de insumos, se hacía difícil seguir adelante con el proyecto.
Foto 4. Un pequeño pájaro posa sobre nuestro primer prototipo de estación Chaski RF.
Con nuestro Chaski RF básico, hicimos pruebas operacionales en la Laguna del Maule (en adelante, nuestro laboratorio natural para cada versión de Chaski RF). Poco a poco íbamos corrigiendo los detalles técnicos de la solución para radiocomunicaciones que tuvimos en un principio. La caja estaba quedando chica y necesitábamos más energía. Había que seguir avanzando.
Trabajo con Corfo y la Incubadora de Negocios de la Universidad de Concepción.
Armados con la idea básica de negocio y el prototipo simple de Chaski RF recién descrito, nos acercamos al Centro de Desarrollo de Negocios de Talca. La idea era buscar ayuda para convertir nuestro trabajo en una solución atractiva para clientes locales y también para inversionistas ad-hoc (buscamos «smart money»!!). Aconsejados por nuestro ejecutivo estrella, el ingeniero comercial y magíster en finanzas, Mario Rojas Bastías, decidimos postular a fondos Corfo (ver link sobre Corfo). Había que preparar un proyecto (buena oportunidad para aprender conceptos de negocios) y un video pitch en el cual contar nuestra idea en sólo 1 minuto.
Foto 5. Grabaciones pitch de Chaski para postular a fondos Corfo. Gran trabajo David, Vicente y Javi, y por supuesto Pao. Ella fue la artífice del guión casi en su totalidad
Con el guión de Pao, y el buen trabajo de David, Vicente y Javi sacamos el primer video relativo a Chaski. Fue nuestro pitch – hecho en tiempo record – para postular a fondos CORFO. Nuestro objetivo era conseguir co-financiamiento para desarrollar un Producto Mínimo Viable (PMV), hacer difusión y prospección comercial. A continuación, como quedó el video pitch de Chaski:
Video 1. Pitch para postular a fondos Corfo. Quedó filete! salvo pequeños errores en las gráficas. Excelente trabajo muchach@s.
Luego de un riguroso proceso de selección y una presentación estilo «Shark Tank», fuimos uno de los proyectos beneficiados por CORFO el año 2016. Con Pao, Mario y todos quienes nos apoyaron, fuimos a tomar unos vinos bien merecidos.
Durante un año completo trabajamos con el apoyo de CORFO, patrocinados por la Incubadora de Negocios de la Universidad de Concepción (Incuba UdeC). En este tiempo desarrollamos el Producto Mínimo Viable (PMV), hicimos prospección comercial y difusión de nuestra solución. Ganamos la oportunidad de presentar nuestra idea de negocio a inversionistas privados, en el contexto del Programa Alas Bio-Bío. Aunque nos fue esquivo el «match», y no encontramos el «smart money» que buscábamos, gracias al Alas Bio-Bio conocimos un poco sobre la realidad del empresariado nacional – al menos el perfil de las personas que allí participaron -. También estuvimos en ferias tecnológicas, como la Feria de Innovación y Emprendimiento de Talca (FINEM), Creo en Chile y Expo Andes (Santiago). Fue un año muy ajetreado.
Foto 6. Chaski RF en Creo en Chile. Santiago, junio 2017. Aquí estaba la electrónica un poco más avanzada, pero aún no teníamos el up-grade en la carcasa.Foto 7. Aquí estamos en la Feria de la Innovación y Emprendimiento del Maule (FINEM), donde aparecemos junto el team de diseñadores industriales encargados del diseño y construcción exterior de Chaski RF. Notar que tenemos una nueva presentación, pero que posteriormente fue modificada luego de algunos fallos en terreno.
Lo bueno… conocimos mucha gente buena. Gente colaborativa que cree en el valor del emprendimiento tecnológico y los beneficios que tiene para nuestra sociedad, más allá de la simple visión de negocio. Lo malo y nuestro error, subestimamos los costos y quedamos medio trasquilados.
Evolución de Chaski RF
Cuando iniciamos nuestro trabajo con CORFO, Chaski RF estaba basado en el clásico back-to-back de radios portátiles, con una pequeña electrónica de control. Gracias al co-financiamiento pudimos construir varias tarjetas electrónicas que desde hacía tiempo queríamos probar. Esas ideas – que estaban sólo como un diseño en el computador – se conviertieron en circuitos electrónicos reales. Así, después de bastante ensayo – error, logramos un buen up-grade de nuestra solución.
Foto 8. Yo en el laboratorio. Está más ordenado de lo habitual (íbamos a tomar esta foto para ponerla en un informe para CORFO… jejeje). Las ojeras salen luego de pasar muchas horas ruteando tarjetas electrónicas o programando.
Gracias al desarrollo de nueva electrónica para nuestro Chaski RF, pudimos incorporar nuevas funcionalidades:
Control inteligente de uso de energía, permitiendo que la estación tomara medidas para reducir el consumo de energía. Muy útil si no hay suficiente disponibilidad de energía fotovoltaica como para operación continua, o bien cuando hay alto tráfico de llamadas.
Sistema de alarma anti-robos. Detector de vibraciones y movimiento que alarma localmente (tono de advertencia) y remotamente (avisa a los usuarios de la estación) sobre intentos de robo. Se implementó inteligencia para operar correctamente en caso de movimientos telúricos (control de falsa alarma).
Nodo LoRa. La gran cantidad de personas y empresas que conocimos con la necesidad de transmitir datos de telemetría [de hacer Internet de las Cosas (IoT)], nos motivó a incorporar un módulo LoRa a Chaski RF. Así, podremos extender el área de servicio de las redes que permiten transmitir los datos desde sensores remotos hacia servidores, y también desde estos hacia actuadores. Por ejemplo, podemos comunicar estaciones meteorológicas, letreros LED de caminos, entre otras cosas.
Una de las características interesantes -a mi gusto-, y que responde más a un deseo personal que a resolver una necesidad práctica, es la funcionalidad de «Beacon» (baliza) que posee Chaski RF. No me refiero a la clásica baliza de luz intermitente (cosa que también tiene, y que según sea la aplicación puede ser conveniente configurar para que se active automáticamente durante la noche), sino que a un beacon en RF. Gracias a esta funcionalidad, podemos configurar el equipo para que cada cierto lapso de tiempo (sin tráfico) configurable (5 minutos, 15 minutos, 30 minutos, 1 hora o 12 horas), emita un mensaje de voz pregrabado en un archivo digital y/o una secuencia de caracteres en MCW (CW modulado – tono codificado en morse, muy típico en comunicaciones de radioaficionados, el cual puede contener información operacional de equipo como temperatura, nivel de batería interna y disponibilidad de energía solar). Es una señal que envía Chaski RF, pensada para cuando se le instala en lugares en extremo aislados. Me lo imagino en pleno desierto, o entre los canales del sur… con las frecuencias publicadas en carreteras y parques nacionales, indicando cada cierto tiempo – «este es el sistema de comunicaciones para emergencias de…» -… Escuchar por la radio una voz humana en lugares tan remotos sin duda que reconforta.
Luego de unos cuantos diseños previos, así quedó la electrónica interna de Chaski RF:
Foto 9. Vista interior de la estación repetidora Chaski RF. Se observa ensamblaje modular para facilitar cambio de partes y piezas. Cuenta con un display y puerto COM para conexión a PC, de modo de que podemos configurarlo en terreno.
Y esta es la primera foto de su portadora, vista en el analizador de espectro:
Foto 10. ¡Habemus portadora! vista al analizador de espectro de la portadora emitida por Chaski RF (señal atenuada 40 dB).
Y bueno… había que hacer un up-grade en la carcasa…
Foto 11. Versión actual de Chaski RF.
El diseño exterior no es tan simple como parece. Debe responder a exigencias propias de estos sistemas, como:
Oscilaciones térmicas extremas: el equipo debe ser capaz de soportar temperatura ambiente entre los -20°C y 45°C, sin dañar la electrónica ni batería interna. Esto es muy importante, pues las baterías son muy susceptibles a daño por alta temperatura, y si es muy baja reducen dramáticamente su rendimiento. Por otro lado, la electrónica genera un poco de calor que debe ser adecuadamente disipado para evitar daños en componentes semiconductoras.
Soportar altos niveles de radiación solar directa, como ocurre durante los calurosos veranos.
Las partes metálicas deben ser resistentes a la corrosión, particularmente elevada en ambientes salinos (borde costero, territorio insular y zona de salares).
Resistencia metálica adecuada para enfrentar el viento y peso de la nieve. Este aspecto es muy relevante, pues Chaski RF no considera obras civiles que afiancen su anclaje al suelo. Cuenta con sistema de contravientos y estacas especialmente diseñadas para suelos rocosos. También está pensada para soportar el peso de la nieve, pero no para resistir avalanchas. Se debe escoger bien el sitio de instalación.
Foto 12. Prueba básica de resistencia mecánica de la estructura hecha por el team de diseñadores industriales de Chaski RF. Hay hartos kgs ahí… y la carga dinámica hace que esta sea una real prueba de fuego!.
Para satisfacer estas exigencias, contamos con el apoyo de un equipo de diseñadores industriales. En la foto, parte de este team en acción. Ojo que previo a estas pruebas, hubo memorias de cálculo para reducir riesgos, jejeje.
Primera pruebas en terreno de la versión actual.
El montaje en terreno lo hicimos a pulso… tal como está pensado que se haga normalmente por parte del cliente. Nos acercamos en vehículo lo más que pudimos, y luego a «tracción humana» llevamos todo lo necesario. Escogimos un pequeño cerro, ubicado en el borde de la Laguna del Maule, por su buena visual hacia gran parte de la laguna y carretera internacional. Éramos 5 personas en esta faena. Entre 2 llevamos las mochilas «Chaski RF» con la estación «plug & play», otro llevaba el «cocaví», y los otras dos personas las herramientas y radios portátiles. Una vez en el sitio, lo montamos y salió al aire de inmediato.
Si bien llegamos exhaustos, no nos podemos quejar… es un lugar maravilloso. Es la mejor oficina para trabajar!!.
Foto 13. Lugar de instalación de Chaski RF para pruebas. Realmente de sobrecogedora belleza… y clima extremo. Un amigo geólogo nos comenta que es un centro volcánico potente.
Utilizamos la banda de 400 MHz, con una separación entre up-link y down-link de 5 MHz. Potencia de transmisión variable entre 1W y 5W, determinada por la lógica interna de operación. Para efecto de las mediciones, nos seguramos de mantener 5W (+37 dBm).
Una vez instalada la estación Chaski RF, uno de los integrantes del equipo se quedó con una radio, mientras que yo salí a recorrer la ruta con otra radio portátil (potencia TX de 4W y 0.3uV a 12dB SINAD en RX, antena portátil básica de 1/4 de onda). Hicimos pruebas de comunicacion en varios puntos, tomando coordenadas y marcando en el mapa el resultado más desfavorable en la comunicación (up-link o down-link). El resultado se observa a continuación:
Figura 1. Prueba de cobertura radial.
En la figura 1 se ha comparado el desempeño real del equipo, versus una simulación de propagación realizada con el software Radio Mobile (modelo de Longley – Rice, muy utilizado por colegas radioaficionados y estudiantes universitarios). Los parámetros de propagación se ajustaron para representar de manera adecuada el área de servicio observada. El modelo computacional se aproxima de buena forma a la realidad.
Pruebas como esta las repetimos en distintos lugares de la región, todas con éxito. En la última realizada, falló el amplificador de potencia del equipo por error de manipulación (lo hice operar sin haber conectado la antena, produciendo excesiva R.O.E., con lo que quemé el MOSFET de potencia de RF). Recordaré incorporar la electrónica para evitar que el equipo transmita cuando no tiene antena o esta esté desajustada. Tarea pendiente.
Video promocional
Casi terminando el proyecto con CORFO, con la dirección de Manuel Meza [de la productora ProImagen (del Maule)], y por supuesto el apoyo de todo su equipo, grabamos este video promocional. Quedó buenísimo, aunque confieso que algunas ideas de Manuel que no tomamos en ese momento, ahora vemos que hubieran sido buenas para los objetivos de este video. Los invito a verlo y a compartir!!.
Video 2. Spot promocional de Chaski RF. modelo RP-1000A. Quedó buenísimo. Excelente trabajo muchach@s.
Decidimos bautizar como Chaski RF modelo «RP-1000A» a esta estación repetidora de radio, y Chaski RF modelo «RP-1000AD» en caso que considere la funcionalidad LoRa. Esto porque a futuro tenemos pensado crear nuevos productos Chaski RF. Te invito a visitar el sitio web de esta solución en telecomunicaciones: www.chaskirf.com
A nuestras familias, por la empatía y buena disposición a colaborar.
A Mario Rojas Bastías, ingeniero comercial y magíster en finanzas. Por lejos, el mejor profesional del área financiera que conozco. Agradecimiento extensivo al Centro de Desarrollo de Negocios de Talca. A Andrea por su graaan ayuda con los trámites tributarios. A David, Vicente y Javi, por el bacán video pitch; y a Manuel, Maco y equipo, por el excelente video promocional. A Beatriz, Paula, Carolina, Oscar y Carlos, por el apoyo y buena onda desde IncubaUdeC. A Javier por su buen sentido de responsabilidad y experticia en la programación en JAVA de Raspberry Pi. A Aldo Aspilcueta y Paulo, por los buenos consejos sobre como emprender.
A CORFO por ayudar a democratizar las oportunidades, y por supuesto a tod@s quienes creen en l@s emprendedor@s tecnológicos.
Reflexiones, parte I.
Estoy leyendo un libro del físico chileno César Hidalgo, llamado «Why information grows?» («El triunfo de la información» es la versión en castellano), donde hace referencia a que el desarrollo industrial de un país es un indicador que puede entregarnos una idea del know how de sus ciudadanos, acumulado en empresas individualmente y en redes de estas. Conectando aquello con la realidad productiva y laboral de nuestro país, donde la mayoría de los cargos de ingeniero se enfocan en gestión, mantenimiento o a lo más en integración de tecnologías (es lo más ingenieril que me ha tocado conocer en la gran industria – en nuestro país sólo he conocido PYMES que se dedicaban a la manufactura electrónica, tarea que claramente demanda mayores conocimientos de ingeniería -), se hace de manifiesto que mucho conocimiento de ingenieros recién egresados y entusiastas por la especialidad electrónica, con el tiempo se pierde entre tareas que otra persona – sin formación técnica especializada, o con formación muy básica – podría hacer igual de bien en su lugar, desperdiciando la formación entregada por las universidades y, en algunos casos, frustrando profesionalmente a los egresados. Finalmente es tiempo, recursos y energía de gente joven que habitualmente se pierde en tareas administrativas que poco valor aportan a la actividad económica que desarrollan (o al menos que cualquier persona no técnica podría hacer en su lugar, obteniendo el mismo resultado).
Si bien hay esfuerzos que apuntan en la dirección de mejorar nuestra capacidad en I+D+i, como los que hace la CORFO y algunas pocas universidades (mi respeto a la U. de Chile con su SUCHAI y el AMTC), creo que el mundo privado está muy al debe en este aspecto. Espero que como sociedad seamos capaces de salir de nuestra dependencia de las típicas empresas dedicadas a la extracción de materias primas o a servicios de bajo valor agregado, y nazca una nueva generación de empresarios que apuesten por la innovación con base tecnológica. Necesitamos ese up-grade mental en Chile y Latinoamérica. El primer país que lo haga será punta de lanza para que nuestra región florezca.
