Miron Iancu YO3ITI

https://www.alauda.ro
https://www.yo3iti.ro

Introducere

Aceasta va fi o prezentare foarte succintă a unui proiect la care lucrez de ceva vreme. Ideea lui s-a născut odată cu primele noduri radio mobile realizate pentru rețeaua RoLink. După cum probabil știți, cele mai multe astfel de noduri au fost construite folosind Orange Pi drept platformă de bază și utilizând ca transceiver popularul modul SA818.

Cred că majoritatea radioamatorilor s-au orientat către Orange Pi din cauza costului redus, disponibilității pe site-uri precum AliExpress sau Banggood și, cel mai probabil, faptului că are o interfață audio bidirecțională, absolut necesară pentru majoritatea arhitecturilor hardware care au stat și încă stau la baza tuturor nodurilor RoLink. Personal nu cunosc — e posibil să existe — noduri pentru RoLink realizate pe Raspberry sau pe alte mini-computere similare.

Intrarea și ieșirea audio sunt necesare pentru transmiterea semnalelor audio de la și către modulul radio SA818. Acesta are o ieșire audio de nivel ridicat și o intrare de impedanță mare și semnal scăzut. Din câte știu, la vremea respectivă, nu exista pe piață ceva similar, un mini-computer care să ofere atât putere de procesare cât și interfață audio bidirecțională. Adăugând la aceste funcționalități disponibilitatea și prețul scăzut, au făcut din OrangePi opțiunea firească pentru nodurile RoLink portabile

Personal, pentru proiectele în care am avut nevoie de mini-computere, am preferat mereu Raspberry Pi, din mai multe motive.

1. În primul rând, am acumulat cea mai mare experiență în utilizarea acestor modele. Nu este vorba aici doar despre utilizarea sistemului de operare, cât și de realizarea imaginilor, configurarea sistemului și optimizarea lui. Cu excepția liniei de produse de la STMicroelectronics și Texas Instruments (cu care am cea mai mare experiență) și ceva încercări timide cu produsele Espressif – popularele ESP32 – nu am experiență cu altele.
2. În al doilea rând, cu Orange Pi m-am lovit de câteva probleme hardware extrem de frustrante, stabilitatea, sau mai bine zis instabilitatea conexiunii WiFi fiind extrem de enervantă. Sistemul mi s-a părut a fi unul cu multe hachițe, în general.
3. În al treilea și, probabil, cel mai important, documentația mi s-a părut extrem de dificil de găsit și, mai ales, de înțeles. O problemă general valabilă a tuturor acestor plăci de origine chinezească sau a unor familii de componente este calitatea îndoielnică a documentației.

Probabil că pentru majoritatea utilizatorilor și constructorilor mai puțin pretențioși asta nu e o problemă. Dar am convingerea — bazată pe constatări — că profilul tipic al radioamatorului-constructor este cel al cuiva care caută soluții pe diverse site-uri și "consumă" proiectele realizate de alții. Nu aș vrea să fiu înțeles greșit, nu este nimic rău în a lua ceva făcut de-a gata, dar fără a înțelege în detaliu ce se petrece acolo e o rețetă pentru eșecuri și frustrări. Dacă nu înțelegi cum funcționează ceva este absolut imposibil să depanezi (în sens de "debugging", dar nu numai). Sunt convins că majoritatea radioamatorilor nu posedă cunoștințele tehnice software și hardware absolut necesare pentru a proiecta de la zero un ansamblu de acest gen, mai mult sau mai puțin complex, lucru pentru care o documentație de calitate este vitală. La capitol documentație produsele din China (cu mici excepții) sunt mizerabile.

Astfel, cred că imediat după anul nașterii RoLink, mai precis de prin februarie 2018 am căutat alternative pentru Orange Pi făcând aproape o fixație în încercarea de a demonstra că Raspberry Pi se poate folosi cu succes în aceste proiecte, oferind cel puțin la fel de multă flexibilitate, dar cu documentație și suport infinit mai bune. Adăugând avantajul unei comunități de utilizatori considerabil mai mari și a unui sistem mult mai matur, stabil și mai bine documentat, pentru mine nu a fost nici un dubiu că e calea spre care trebuie să-mi concentrez eforturile.

Opțiuni pentru audio pe Raspberry Pi

Există mai multe opțiuni audio pe Raspberry. una dintre ele, mai complexă, face obiectul unui proiect viitor și, din acest motiv (dar și din cauza complexității), nu voi insista aici asupra ei.

Cea mai simplă soluție implică doar un dongle USB audio care se conectează la una dintre mufele USB. Interconectarea audio se face cu cabluri între jack-urile audio și pinii SA818. Este varianta cea mai simplă și, deși, clar lipsită de orice eleganță, funcționează perfect. Am avut mai mulți ani — de lene — un astfel de nod RoLink care funcționa ireproșabil, dar cu care mi-ar fi fost rușine să mă afișez în public. O poză cu acest nod e dată mai jos:

O soluție superioară, este cea a celor care au construit nodurile AllStar. Relativ simplă, necesită doar un chip USB audio de genul CM108. Acesta este un sistem audio integrat complet, folosit în marea majoritate a stick-urilor USB audio. Soluția constă în interconectarea lui în paralel cu sistemul USB al Raspberry și reconfigurarea sistemului Svxlink pentru utilizarea interfeței audio ca dispozitiv HID (Human Interface Device). Merge perfect, e un pic mai dificil de configurat, dar aceasta este povestea de succes mai multe prototipuri-test proiectate și realizate exact în acest mod și produse 90% în China. Acest articol este despre acest tip de nod. În imaginea de mai jos se observă firul care conectează în paralel semnalele D+ și D- ale portului USB. Ferita a fost adăugată din mimetism cu proiectul AllStar, dar am constatat că la puterile de emisie RF vehiculate de mine nu este necesară. Pentru un nod de putere este absolut necesară.

Rezultate, variante și versiuni

Am construit două versiuni, care au mici diferențe esențiale pentru buna funcționare a nodului.

Prototipul, v1.0

Prima versiune a fost de test (vezi aici mai multe detalii despre proiect) și a fost gândită ca un proiect de sacrificiu. În sine un Hat de nod mobil, utilizabil pentru RoLink, Echolink sau AllStar, pentru Raspberry Pi Zero W, dar putând fi folosit pentru orice model de RPi cu header de 40 de pini, inclusiv — dar nerecomandat — Raspberry Pi Zero W prima variantă (pe care se cam mișcă ca porcu'). Este o construcție integral SMD cu alimentare prin USB, cu conectare audio prin CM108. Are un design cu patru straturi constructive, celor două fețe cu semnale alăturându-li-se două straturi suplimentare pentru planul de alimentare și planul de masă. De fapt, am păstrat această paradigmă constructivă (PCB cu patru straturi) și pentru versiunea a doua. În general, folosesc pentru toate proiectele patru planuri din motive de integritate a semnalului.

A fost prima încercare de externalizare atât a producției PCB cât și a montării componentelor SMD pe plăci și am fost efectiv încântat de rezultate. Nu doar pentru calitatea montajului – am folosit special SMD-uri foarte mici, 1005 metric (de 1mm pe 0,5mm) – dar și pentru faptul că am primit prin poștă produsul finit care a funcționat fără probleme, fără a fi nevoie de nici o intervenție tehnică. Iată cum au ajuns plăcile de la JLCPCB:

Interacțiunea cu cei de la JLCPCB a fost foarte plăcută site-ul abundând de instrumente care ajută procesului de DFM (Design For Manufacturing). Iată, de pildă, cum a arătat plăcuța în timpul procesului de verificare a poziționării componentelor:

Apropos de producția din China, am spus „produse 90%” fiindcă primul prototip nu a avut montat nici header-ul cu 40 pini pentru interconectarea cu Raspberry PI, nici modulul radio SA818. Pe acestea, plus mufa SMA, le-am lipit eu. Plăcile au funcționat fără probleme cu excepția unor interferențe în spectrul audio pe care mi-am dat seama cum să le elimin și am implementat măsurile respective în versiunea a 2-a. Iată mai jos câteva imagini din timpul testelor. Modulul test a fost montat pe un Raspberry Pi 4B:

Varianta îmbunătățită, v2.0

(mai multe informații despre proiect aici) Beneficiind de ceva timp liber la finalul anului trecut, am început lucrul la varianta 2 a acestui proiect în decembrie 2025. Am schimbat header-ul cu unul SMD pentru a câstiga mai mult spațiu pentru componente pe partea de sus a plăcii și am realizat un filtru — care s-a dovedit EXTREM de eficient — pentru eliminarea oricăror interferențe restante, de pe linia de alimentare. Una dintre problemele majore ale sistemelor Raspberry Pi este că nu au o foarte bună filtrare pe linia de alimentare de 5V (USB), ci doar pe cea de 3,3V care este folosită pentru driverele HDMI (unde calitatea audio este importantă). Filtrul se observă în partea superioară a imaginii de mai jos:

Deasemenea, am comandat construcția cu tot cu modulele SA818. Am fost impresionat de interacțiunea cu personalul de la JLCPCB de la care am primit două mail-uri prin care mi se comunicau anumite probleme care trebuiau corectate în producție și mi se cerea opinia și aprobarea. Modululele SA818 au fost lipite probabil de mână fiindcă plăcile au venit panelizate:

Aspectul final, după îndepărtarea marginilor:

Ca o noutate, am încercat producția cu componente pe ambele fețe (mai mult de curiozitate, să văd cum ies). Pe spatele plăcii am montat un conector Molex PicoBlade cu 4 contacte și un subsistem (pompos spus) de răcire activă, care permite conectarea unui ventilator cu 4 contacte (alimentare plus tahometru și variator de turație). Raspbian oferă suport pentru utilizarea senzorului de temperatură a procesorului pentru un sistem de răcire activ, cu ventilator. Deasemenea, sunt suportate ventilatoare cu 3 și 4 contacte (cu tahometru și cu interfață PWM pentru controlul turației în funcție de temperatura CPU). Deși nu am avut absolut nici o problemă cu supraîncălzirea pe Raspberry Pi Zero 2 W, temperatura fiind stabilă undeva pe la 45-50 de grade în regim de emisie tip "QTC Bistrița", există scenarii în care procesorul se poate supraîncălzi mai ales la utilizarea unei plăci cu un procesor baban, gen RPi 4B. Mai jos sunt date două imagini termografice din timpul testelor pe un RPi 4B. Prima, măsurare la antenă; a doua - măsurare pe procesorul RPi 4B.

În final, nodul montat, cu o antenă compactă pentru 433 MHz (ISM):

Concluzii

Proiectul a fost extrem de interesant. Mi-am confirmat un scenariu de utilizare extrem de viabil (nod radio pe Raspberry Pi Zero), dar mai ales am acumulat o cantitate deloc de neglijat de cunoștințe și experiență pe care le voi folosi pe viitor. Lucrul cu cei la de la JLCPCB este o plăcere și experiența, per total, a fost una extrem de plăcută. Costurile, însă, nu sunt neglijabile și se adaugă la ele și cheltuielile vamale care, pentru cinci bucăți (cantitatea minimă la JLCPCB), au fost destul de consistente. Nu sunt proiecte accesibile oricui, din păcate. Dar merită efortul unor optimizări de costuri. Eu am ales doar piese de calitate, mai scumpe. Doar unul dintre condensatorii de filtrate a costat 56 de lei, iar inductorul de filtrare... nu mai spun.

Dar cumulul de experiență a fost... priceless. Pentru tot restul există — ca în reclama aceea — MasterCard. ;) 73

Miron Iancu YO3ITI

Articol aparut la 1-2-2026

64