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Ago 15

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EA5RCK-10 Construcción de un IGate con Raspberry y TNC-Pi

Bueno, hace tiempo que compré una Raspberry Pi para cacharrear con ella, de momento tengo una que sirve de estación metereológica con una Davis Vantage Vue y Wview como software, es muy estable y da pocos problemas.  ( meteo.ea5ch.com ) y en Meteoclimatic, se puede comprobar.

El caso es que estuve navegando para ver si podía meterle también un nodo APRS, por aprovecharla un poco mas, pero la bola de nieve se fué haciendo mas grande, los objetivos para su construcción mas ambiciosos, y tras muchas charlas con Juan, EB5JUF, diseñamos un esquema básico para su funcionamiento, la idea era hacerlo mediante la inserción del tráfico por el programa de linux soundmodem, pero mis experiencias con el en otras ocasiones y con Xastir, es que pierde una buena parte del tráfico, o lo que es lo mismo, está un poco sordo para mi gusto.

 

Autoraspi V2.3, con sus hermanos mayores.

Navegando, y buscando encontré lo que es una TNC, la Tnc-Pi, que se vende en forma de kit, diseñada para La Raspberry Pi, en adelante Raspi, y me he basado en muchas webs para leer información, que apuntaré mas adelante.

El esquema eléctrico para las funcionalidades es muy “callejero” pero funcional, las especificaciones que quería que obtuviese eran:

Una batería de respaldo, ya que si las Raspi se apaga sin hacerle un shutdown ordenado, se corre el riesgo de que se estropee la tarjeta SD.

Un ventilador para refrigerar la caja, las temperaturas en el levante de España en verano, son altas, pero la idea es que se pueda instalar en otros lugares con temperaturas mas extremas.

Un sensor de temperatura y humedad, para saber que es lo que hay “ahi afuera”.

Un “sensor” de que falla la corriente alterna AC, ésto se solucionó mediante un relé…ya lo explicaré.

Que TX/RX que sea de bajo coste, para ello, un Baofeng UV3R es ideal.

Conexión vía Wifi, para sacar el tráfico a internet, vaya Igate si no lo hiciera.

Monitorización continua, en caso de fallo AC o exceso de temperatura, envía un mensaje a alguien por internet, podria haber sido un email, pero la solución con ejabberd, protocolo XMPP, proporciona la inmediatez de ver el mensaje como si de un chat se tratara, por lo que estás avisado de una forma instantánea de los sucesos.

Autoraspi V1.0

Arriba, la imagen de lo que fué la llamda Autoraspi V1.0, una caja reciclada, la Raspberry Pi, sin TNC, batería transformador, pueste de diodos y condensadores, estaba un poco en pañales.

Autoraspi V1.1, con algunas mejoras

A continuación, la Autoraspi V1.1, ya incorpora unos relés, a modo de test, sobre un circuito multiperforado, al estilo callejero, también incluye ya un ventilador, un regulador de carga de batería, un 7805 para alimentar la Raspberry, los relés y el ventilador.

De esta manera estuve trabajando durante algún tiempo, afinando y conociendo la instalación de diferente software para manipular los relés mediante los GPIO, que son las entradas/salidas que incorpora la Raspberry.

Y en éste punto, he de decir, que el software mas agradable de uso es el WebIOpi, que dejaré en los enlaces de bibliografía.

Estuve haciendo pruebas con un Baofeng UV3R y mediante una USB Soundcard, con el programa soundmodem, pero como ya dije mas arriba, los resultados no fueron del todo satisfactorios.

Una de las soluciones, era pasar por un TinyTrack, pero es muy aburrido, por lo bien hecho que está, además ya tengo un TinyTrack4, es muy bueno, configurable, y de hecho lo he tenido funcionando mas de un año, pero no es divertido, apenas le puedes meter mano para que haga mas cosas, ahora, fiable 100%.

Luego, encontré el TNC-Pi, una TNC adaptada exclusivamente para la Raspberry, encaja perfectamente, y hasta se pueden apilar varias una encima de otra, con una sola Raspberry, para poder montar un digipeater multibanda, vamos, que está muy currado, yo sólo compré uno, os dejo el enlace al final del artículo.

Ahí ya pasamos a la Autoraspi V2.0.

Autoraspi V2.0, mas que un lavado de cara, una reconstrucción.

La Autoraspi V2.0, adquiere un mejor aspecto, caja negra reformada para el caso, perforaciones exclusivas para sus componentes, refrigerador para el 7805, conector RJ-45 en el chasis trasero, puente de diodos refrigerado en el lateral, TNC-Pi insertada y Baofeng UV3R funcionando.

He de decir que muchos de los componentes electrónicos son reciclados, incluída la caja, sólo la Raspberry, la TNC-Pi, el Baofeng y la batería son comprados.

Ya tiene mejor aspecto, pero me queda algo por hacer, la placa de relés, es la misma que la del principio, la versión test, y hay que mejorarla, pero además, hay que ampliarla para que tenga varios relés mas, por si es necesario manipular en remoto algo, como por ejemplo, la desconexión del PTT del walki, por si se queda atontado, que no meta portadora.

Hecho, versión Autoraspi V2.1:

Autoraspi V2.1, con versión mejorada y ampliada de placa de relés.

La Autoraspi V2.1 incluye, el relé de detección de Fallo AC, el relé de corte de batería (es el grande), el relé de PTT desconectado y el relé de activación del ventilador.

El relé de corte de batería es fundamental, y ya explicaré como lo hemos hecho, en el circuito, pero básicamente es porque cuando falla la AC y tira de batería, aunque le hagas un shutdown a la Raspi, el GPIO se queda con el “1” activado, por lo que la batería no se desconecta, y por tanto no apaga la Raspi, esto tiene el inconveniente de que agota la batería y podría dañar su carga.

La solución fué meter un condensador de unos 4700uF en la base del transistor que activa ese relé, de tal manera que al hacer el shutdown, le tiramos un “0” a ese GPIO, por lo que se queda desbloqueado, pero, como el transistor tiene el condensador, queda polarizado, al menos durante unos 20 segundos mas, al no recibir mas carga por el GPIO, cuando se le agote, automáticamente abrirá el relé, por lo que la batería se desconectará, quedando todo el sistema completamente apagado.

Cuando vuelve la AC, la fuente se enciende, y al estar conectada la Raspi al 7805 se encenderá, ejecuta los scripts que activan el relé de carga de batería, el de ventilador, si lo considera necesario, el wifi, etc, etc.

Sobran dos relés, para futuros usos, y el pequeño que está al lado del grande, separado de los otros cuatro, es el de detección de fallo AC, su funcionamiento es a la inversa, cuando hay AC está siempre activado, y envía un “0” lógico a una de las entradas GPIO de la Raspi, y cuando falla la AC, al desconectarse, envía un “1” lógico a la entrada del GPIO asignada, de ésta forma no hay posibilidad de equivocarse, ya que el “0” y el “1” se traen desde el mismo pinout del la Raspi, mediante +3,3Vcc y GND, u en medio de los tres contactos se coloca el pin del GPIO

También, lleva la TNC-Pi incorporada, en configuración con el puerto serie de la Raspberry.

La versión V2.2 ya tiene conexión wifi, mediante un dongle USB, que necesitó de añadirle un inyector de corriente de 5Vcc directamente desde el 7805, ya que la Raspberry es incapaz de suministrar tanta corriente por el USB.

Autoraspi V2.2, vista general

Se eligió un dongle que se venden en E-bay muy baratos, pero con la ventaja de que trae un SMA reverse, para poder sacar una antena wifi al exterior, para el enlace mediante un router LinkSys en el punto remoto, para así tener salida hacia internet para el iGate.

Detalle Dongle Wifi V2.3, además del fan.

Ahora mismo está funcionando, de tal manera que si falla la CA, envía un mensaje por protocolo XMPP a mi servidor de Jabber, dónde tengo una cuenta en el móvil, de tal manera que me aparece el mensaje “EA5RCK-10  FALLO AC”

El ventilador está conectado a 5Vcc, aunque es de 12Vcc, esto repercute en un consumo mas bajo, aunque el flujo de aire es menor, pero aumenta su vida útil, además de que está controlado por la temperatura de la CPU, de tal manera que cuando la CPU llega a 50ºC se pone en marcha durante 10 min, luego comprueba la temperatura de nuevo, si la supera, se vuelve a encender, si está por debajo del umbral se para.

La batería es de 1,2Ah 12Vcc, dura con todo el conjunto unos 10-15 min, es mas que suficiente para avisar por mensaje del fallo AC, e inducir un shutdown hasta que recupere la alimentación, esto evita que la tarjeta SD se corrompa por varios cortes de AC seguidos.

El esquema eléctrico lo estoy pasando a PC, ya que estaba en una servilleta de papel de bar 😀

Mas adelante lo pondré, al igual que la bibliografía y enlaces necesarios.


 

[warning]

Actualización SEP/2014: Se tuvo que desmontar el dongle wifi ya que sufría de desconexiones, debido a la distancia. Finalmente se ha optado por un par de Ubiquiti Nano5 muy baratos de 2ª mano y el enlace es de 5Ghz, mucho mas estable.

También se aprovechó para instalar una batería de 12V/7,2Ah, que genera mas autonomía, aunque su carga es mas lenta, además de un SAI para el Nano5.

[/warning]

Esquema:

Esquema EA5RCK-15 by EA5CH

Esquema EA5RCK-10 by EA5CH

 

Enlace permanente a este artículo: http://www.ea5ch.com/?p=342

11 comentarios

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  1. Alex

    Muy buena entrada, yo también estoy investigando en como montar temas de APRS con la raspberry PI, lo que yo he estado trabajando es con APRX. Si quieres podemos ponernos en contacto e intercambiar ideas.

    Saludos

  2. Hola Alex.
    El proyecto está acabado, falta un par de detalles, a nivel de scripts, que estoy solucionando.
    El nodo está montado con DIXPRS, mas adelante intentaré probar otro con APRX, a ver con cual me quedo.
    Está en el aire, puedes comprobarlo en aprs.fi.

    Atento a la entrada, que hay muchas novedades, y el nodo a quedado muy compacto, autogestionable y low cost…

  3. Alex

    Impresionante los avances, y los scripts que comentas muy útiles. La parte de XMPP me encanta, incluso la RPI podría recibir comandos desde la cuenta de Jabber.

    La parte de electrónica es lo que peor llevo, toda la parte de sistemas lo veo sencillo.
    Seguiré atento a la entrada

    Enhorabuena
    Saludos
    Alex (EA5HJX)

    1. Hola Alex, gracias por tus palabras.
      Tienes un email.

      73 Angel.

  4. EB5JEQ

    Estupendo montaje, vecino.
    Animo con esos montajes HAM y la raspy.

    Si tienes interes en estos temas, pasate por http:\\enlacea.creatuforo.es

  5. EA5IHI

    Muy bueno el trabajo realizado, podrias ser tan amable de poder pasarme el montaje?? me gustaria darle vida yo tambien a una raspi que tengo por aqui tirada por no saber que hacer con ella, muchas gracias compañero.

  6. Gracia Miguel y Alberto.
    Pues Alberto, con una raspi, mucho material de desguace, y poco de imaginación y muchas horas…

    Para empezar ncesitarás una TNC-Pi:
    http://tnc-x.com/TNCPi.htm

    Y luego empezar a trastear con el software, bajo raspbian, yo utilicé DIXPRS, muy sencillo.

    Luego, ten cuidado, porque las SD se las come, acuérdate de pasar la partición root a una memoria USB, y dejar solo la SD para el BOOT, por lo que una SD vieja de 256 o menos Mg te valdrá.

    Estoy pendiente de subir alguna modificación posterior, como los scripts para envíos de alertas y eso, pero estoy un poco vago en la red…, además acabé poniéndole una batería de 7 Ah, por lo que casi no me cabe en la caja….

    Cualquier cosa estoy por aquí.

  7. Manuel EA7TB

    Hola.
    Voy a montar un igate con una raspberry.
    La TNC-PI ya esta en camino.
    La emisora que voy a utilizar es una que tengo arrinconada, con una potencia de 10W
    Ya he montado el servidor Jabber.
    Si puedes, publica las conexiones.
    Ya ire comentando como va mi montaje.
    Saludos.
    Manuel

  8. Angel

    Hola Manuel.
    Pues me alegro mucho, espero que mis experiencias te sirvan de algo.
    Lo del servidor Jabber, solo una puntualización, la Raspi es cliente, no servidor, el servidor es otro PC que tengo en modo servidor para mas tareas, entre ellas la estación meteo y el servidor de Jabber.
    Pero se puede hacer así también, le pones el servidor y le añades un cliente, en la misma Raspi.

    Ya tienes disponible el esquema, no está muy definido, pero te valdrá.

    73 Angel – EA5CH

    1. Manuel EA7TB

      Hola.
      ¿que cliente has implementado en la raspberry?
      Saludos.
      Manuel

      1. Angel

        Pues ninguno en concreto.
        Un simple apt-get install sendxmpp (solo envía) y luego le pones el login sobre el servidor, el destinatario y el texto.
        Yo he seguido un tutorial para Gtalk, pero lo adapté a Jabber (para que quiero sacar tráfico innecesario de mi red a inet?) y me funcionó.
        http://rsppi.blogspot.com.es/2012/08/uso-de-gtalk-desde-shell-para-el-envio.html

        De todas formas, si te esperas unos días quizás suba la imagen completa de la raspberry.

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