Raspberry Pi для радиолюбителей

Радиолюбители нашли множество применений для Raspberry Pi. Ознакомьтесь с некоторыми интересными проектами на Raspberry Pi!

Raspberry Pi — это удивительное устройство с открытым исходным кодом. Любители в области технологий используют его во многих проектах, от отправки мгновенных сообщений до создания ретро-видеоигр. Теперь его используют для проектов, связанных с хобби, которое может быть незнакомо некоторым: радиолюбительство (ham).

Во всем мире насчитывается около трех миллионов операторов радиосвязи, которых часто называют хамами. Они общаются на определенных радиоволнах, используя двусторонние радиостанции, самодельное оборудование, антенны, ретрансляторы, Интернет и даже спутники, вращающиеся вокруг Земли.

Многие радиолюбители используют в своих проектах Raspberry Pi. Это связано с тем, что эти маленькие одноплатные компьютеры (SBC) обладают множеством преимуществ, в том числе простотой реализации и портативностью, что устраняет необходимость в тяжелом, стационарном и дорогом оборудовании. Благодаря так называемому программно-определяемому радио (SDR), компьютеры и SBC можно использовать для радиосвязи.

В этой статье мы представим несколько замечательных проектов по радиосвязи, в которых используется Raspberry Pi. Стоит отметить, что если вы планируете реализовать некоторые из этих проектов, вам необходимо соблюдать местные законы о радиосвязи, особенно при передаче по эфиру. Возможно, вам также будет полезно получить лицензию радиолюбителя. Так вы сможете использовать частоты, предназначенные для радиовещания.

Универсальная разработка для Raspberry Pi

Портативные установки на базе Raspberry Pi не являются чем-то новым в радиолюбительском мире, благодаря широкой доступности программно-определяемых радиоприемников USB (SDR) по низкой цене. Однако эта установка выделяется на фоне остальных.

Вместо SDR-донгла разработчик использовал старую рацию Yeasu, разобрал ее до мелочей и подключил к Raspberry Pi через простую, но функциональную звуковую карту USB. В результате получилась портативная установка, которая отличается высокой надежностью и идеально подходит для работы в полевых условиях! Кроме того, к ней можно получить удаленный доступ, что обеспечивает большую гибкость.

Это отнюдь не простой проект, но автор тщательно описывает всю сборку. Так что это не должно быть слишком сложно. Если у вас есть старый радиоприемник, обязательно попробуйте этот проект.

• Сложность: Средняя
• Страница проекта: YouTube
• Ключевые компоненты: Raspberry Pi 4, USB-аудиокодек (звуковая карта), рация, блок питания

QRP Go Box

Любительские радиостанции малой мощности популярны среди энтузиастов радиосвязи. Этот термин, называемый радиолюбителями «QRP», является пережитком телеграфной связи начала XX века и использовался для обозначения работы на малой мощности.

Под QRP обычно подразумевается передача 5 Вт и менее для азбуки Морзе и других данных или 10 Вт для голоса. Работа на малой мощности имеет свои преимущества: более простое оборудование, портативность и практичность в чрезвычайных ситуациях. В мире даже проводится ряд соревнований, поощряющих QRP-работу.

Она также вызвала интерес у радиолюбителей, склонных к DIY-проектам, и многие из них сами собирают оборудование. Разработчик этого проекта объединил коммерчески доступные продукты, а также оборудование, созданное другими энтузиастами радиосвязи, чтобы построить портативную QRP-радиостанцию.

Эта компактная станция включает в себя Raspberry Pi 4, Elecraft KX2, Kenwood TH-D74, GPS, монитор, беспроводную мини-клавиатуру, часы реального времени и другие компоненты. Разработчик предоставляет подробные инструкции по программированию Raspberry Pi. С этим проектом связаны некоторые трудности, а именно: накопление тепла в определенных ситуациях и проблемы совместимости с ОС Raspberry Pi, но автор предлагает несколько решений в кратком описании проекта.

• Сложность: Продвинутый
• Страница проекта: DL1GKK
• Ключевые компоненты: Raspberry Pi 4, Elecraft KX2, Kenwood TH-D74, GPS, часы реального времени, небольшая спутниковая антенна, магнитная петлевая антенна, дипольная антенна, монитор, беспроводная мини-клавиатура, аккумулятор 12 В

Сканер RTL-SDR

Изучайте и отслеживайте радиоволны вокруг себя с помощью этого радиосканера! Этот простой проект познакомит вас с SDR. С помощью этого проекта вы сможете отслеживать и отображать информацию об окружающих радиосигналах, например их интенсивность, измеряемую в децибелах (дБ), а также частоту. Вы также можете выбирать, как отображать информацию: на графиках, например, в виде графика частоты или в виде водопада.

Если вы не разбираетесь в программировании на Raspberry Pi, можно приобрести готовые SD-карты с уже записанной на них программой. Хотя автор проекта рекомендует использовать Raspberry Pi первого поколения моделей B+, B или A, они уже вытеснены SBC нового поколения. Возможно, вы захотите попробовать этот проект с такими моделями, как Raspberry Pi 5 или Raspberry Pi 4, которые имеют обратно совместимое программное обеспечение, которое обещает работать и с более старыми проектами.

• Сложность: Новичок
• Страница проекта: Adafruit
• Ключевые компоненты: Raspberry Pi, RTL-SDR приемник, 3,2″ PiTFT дисплей

Cyberdeck

Этот хорошо спроектированный SDR Cyberdeck поднимает его на новую ступень, органично сочетая форму с функциями. Мы уже рассказывали о QRP Go Box, который выполнен в похожем форм-факторе, но ориентирован только на работу с маломощными радиочастотами. Эта установка, однако, нацелена на то, чтобы стать универсальной портативной станцией, способной на гораздо большее.

Обладая длинным списком функций, автор разработал ее как автономное устройство, способное справиться с любой оперативной ситуацией, где требуется радиосвязь или мониторинг. Мониторинг радиодиапазонов, воздушного и морского трафика или даже метеорологических шаров — эта установка способна решить любую задачу.

Но что действительно отличает ее от других, так это портативность: Все встроено в прочный корпус размером с обувную коробку, который достаточно мал, чтобы поместиться в рюкзак. Кроме того, встроенный powerbank позволяет работать более 8 часов, что делает ее идеальной установкой для радиооператоров, которым приходится часто работать в автономном режиме.

Документация по проекту отлично подходит, если у вас уже есть опыт настройки Raspberry Pi и SDR-модулей. Однако, поскольку сборка не разбита на отдельные шаги, мы бы рекомендовали ее только опытным любителям.

• Сложность: Продвинутый
• Страница проекта: Hackaday
• Ключевые компоненты: Raspberry Pi 3 Model B, модули RTL-SDR, GPS-модуль, 7″ сенсорный экран, аккумулятор, антенны

Часы Ham Clock

Хотите отказаться от скучного будильника? С помощью этого простого проекта вы можете создать часы, которые будут показывать вам не только время, но и погоду, солнечный поток, сообщения о точках DX, местоположение спутников, а также МКС и все это на сенсорном экране.

Вся эта информация очень полезна для радиооператоров, когда они пытаются установить связь. Кроме того, это очень крутой дисплей. Помимо инструкций от Института чистого неба, здесь есть различные видеоуроки, в которых даются полезные советы.

• Сложность: Новичок
• Страница проекта: Clear Sky Institute (инструкции на вкладке «Desktop»)
• Основные компоненты: Raspberry Pi 3 Model B+ или 4 Model B, дисплей, корпус, если используется ЖК-экран.

Дроны

Радиолюбители также любят использовать свои знания о радио для создания RC-проектов, таких как автомобили, самолеты и дроны. Немного поработав, можно создать свой собственный рой дронов. Этот проект немного сложнее, потому что требует создания (или 3D-печати) рамы для дрона, а также дополнительных датчиков и систем управления двигателем. Для еще более сложной задачи некоторые радиолюбители используют свои дроны в качестве ретрансляторов для экстренной связи.

В список деталей этого проекта также входит Raspberry Pi первого поколения, на смену которому пришли более новые модели. Попробуйте реализовать этот проект с одним из новых поколений Raspberry Pi.

• Сложность: Продвинутый
• Страница проекта: Instructables
• Ключевые компоненты: Raspberry Pi, MultiWii, рама дрона, пропеллеры, четыре мотора, четыре ESC, плата распределения питания, модуль камеры, ключ Wi-Fi, пульт дистанционного управления, RC-приемник

Узел WSPR

WSPR расшифровывается как «Weak Signal Propagation Reporter», протокол, используемый для проверки того, какое расстояние вы можете покрыть, используя очень низкую мощность передачи. Он работает путем передачи сигнала, обычно позывного станции и мощности передачи. Затем сигнал принимается другими станциями WSPR по всему миру, которые получают сигнал и сообщают о нем в центральную базу данных — например, WSPRnet — где он агрегируется и визуализируется.

В этой инструкции разработчик проекта описывает, как вы можете легко сделать свой собственный узел WSPR с помощью Raspberry Pi, фильтра нижних частот (который вы должны спроектировать и построить сами) и антенны (которая вначале может быть просто куском провода). Важно отметить, что вам придется немного повозиться с конструкцией фильтра и антенны. Тем не менее, это очень увлекательный проект, который позволит начинающим исследовать дальнюю связь с максимальной эффективностью.

Если вы ищете проект на выходные, обязательно посмотрите его. На GitHub есть похожий проект, в котором также есть много справочной документации, которая может пригодиться.

• Сложность: Легкий
• Страница проекта: Instructables
• Ключевые компоненты: Raspbery Pi 3 Model B, блок питания, дополнительный осциллограф для тестирования выходного сигнала

Pi-ратское радио

Raspberry Pi — это довольно мощное устройство, настолько мощное, что с помощью всего лишь кусочка провода-перемычки можно передавать сигналы по эфиру. Это так называемое пиратское радио и названо оно так потому, что в зависимости от того, на каких частотах вы играете, можно создавать помехи для другой передающей станции, например, местной FM-радиостанции. Поэтому нужно быть осторожным с мощностью передачи, так как это может вызвать вредные помехи и нарушить местные законы.

К счастью, Raspberry Pi, хотя и мощный, не должен вызывать особых опасений, потому что он не настолько силен, чтобы причинить слишком много вреда. В список деталей этого проекта входит Raspberry Pi первого поколения, на смену которому пришли более новые модели. Попробуйте реализовать этот проект с одним из Raspberry Pi нового поколения.

• Сложность: Новичок
• Страница проекта: PiMyLifeUp
• Ключевые компоненты: Raspberry Pi, полуразмерная макетная плата Adafruit Perma-Proto, кнопочный переключатель, фанера

FlightRadar24

Flightradar24 — это система отслеживания самолетов, которая отображает на своей платформе информацию о местоположении и скорости в режиме реального времени. Основным источником этих данных является технология Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, которая используется самолетами для передачи информации о полете, такой как текущее местоположение и скорость.

Любители по всему миру вносят свой вклад в FlightRadar24, создавая собственные ADS-B-приемники, которые отправляют данные о полете на центральный сервер для объединения. В данном проекте для этого используется Raspberry Pi, SDR-ключ и несколько других компонентов.

Создание приемника само по себе не очень сложно, хотя на настройку может уйти довольно много времени. Если у вас есть время и интерес к авиации — смело приступайте к созданию приемника.

• Сложность: Средняя
• Страница проекта: YouTube
• Ключевые компоненты: Raspberry Pi Zero W, 3 Model B+, 4 Model B, SDR-ключ, FlightAware Plus, 5-дюймовый сенсорный дисплей, антенна

Спутниковый трекер

Хотите добраться до края космоса с помощью Raspberry Pi? Операторы Ham-радио используют спутники как для связи, так и для получения данных со спутников. Операторы Ham также строят свои собственные спутники, называемые CubeSats, которые они отправляют в космос.

Для этого проекта потребуется способ отображения местоположения спутника на карте в режиме реального времени, но результаты стоят дополнительного оборудования!

• Сложность: Средняя
• Страница проекта: Our Ham Station
• Ключевые компоненты: Raspberry Pi 3 Model B+, сенсорный дисплей Adafruit 3,5″ PiTFT Plus, корпус Pibow PiTFT, радиаторы, карта MicroSD на 8 Гб или больше

Проект R2Cloud

С помощью бесплатного программного обеспечения, которое можно загрузить на Raspberry Pi, вы можете получать изображения Земли со спутников, находящихся на орбите. Вместе с изображениями вы также можете получать телеметрические данные и информацию о состоянии спутников. Проект R2Cloud был создан любителем и поддерживается на GitHub.

• Сложность: Средняя
• Страница проекта: Github
• Ключевые компоненты: Raspberry Pi (2, 3, 3 B+ или 4), антенна дискон, RTL-SDR, PlutoSDR