Funkamateur vs. Krakus: Der Mikrofonumschalter (Teil 2)

Während in Teil 1 dieses Beitrages die konzeptionellen Vorüberlegungen und die Auswahl geeigneter Hardware behandelt wurden, geht es im zweiten und abschließenden Teil um die finale Umsetzung des Projektes Mikrofonumschalter sowie einen Ausblick künftiger Erweiterungen.

Wer den ersten Teil des Beitrages noch nicht gelesen hat oder ihn noch einmal lesen möchte, findet ihn hier.

Umsetzung

1.) Adapterkabel

Um das Standmikrofon und die Funkgeräte später direkt mit dem Umschalter verbinden zu können, verwendete ich den 9-poligen Sub-D Verbinder als gemeinsame Schnittstelle. Wie bereits erwähnt, bietet er eine ausreichende Anzahl an elektrischen Verbindungen, hat zudem aber auch noch den Vorteil, dass dessen Gehäuse genug Platz zum Löten und ggf. sogar einfügen von Bauteilen bietet. Dieses ist z.B. beim ICOM ID-4100D erforderlich, da dessen Mikrofonschnittstelle nicht über getrennte Pins für „Hoch“ und „Herunter“ verfügt und somit einen zusätzlichen Widerstand benötigt. Die Standmikrofon-Seite erhält einen Stecker, die Funkgeräte-Verbindungen entsprechend eine Buchse.

Bevor man sich an die eigentliche Lötarbeit macht empfiehlt es sich, die Adapterkabel so zu skizzieren, dass die Pin-Nummern, die Farben der Leitungen und für die ggf. spätere Fehlersuche auch das Signal selbst mit angegeben werden. Die jeweilige Belegungen der Mikrofonschnittstelle des Funkgerätes lässt sich im besten Fall dessen Handbuch entnehmen. Wird man dort nicht fündig, hilft einem spätestens das Service Manual weiter oder in besonders hartnäckigen Fällen auch Dr. Google.

Bild 1: Adapterkabel Standmikrofon zu ICOM ID-4100D

Beispielhaft ist in Bild 1 die Verbindung zwischen dem Standmikrofon und dem ICOM ID-4100D gezeigt. Ein 470 Ohm Widerstand ist zwischen Pin 2 an der Mikrofonbuchse des ID-4100D und der Herunter (DOWN)-Taste des Standmikrofons zu löten. Die Hoch (UP)-Taste wir hingegen direkt mit dem Pin 2 des ID-4100D verbunden.

2.) Modifikationen am Standmikrofon

Wie im ersten Teil bereits erwähnt wurde, müssen wir uns noch um die Spannungsversorgung des dynamischen Mikrofons kümmern. Da im Gehäuse des Standmikrofons noch etwas Platz vorhanden war, habe ich mich dazu entschlossen, ein Batteriefach für 9V-Block Batterien einzubauen und die Versorgung damit zu gewährleisten. Dieses hat zudem den großen Vorteil, dass eine ungewollte Brummschleifenbildung von vornherein ausgeschlossen ist. Da ich gar nicht so oft auf Sendung gehe, wird eine Batterie bei mir sicher sehr lange halten 😉 .

Bild 2: Modifikation des Standmikrofons: Aussparung für 9V-Block Batteriefach

Wie man in Bild 2 gut erkennen kann, verfüge ich leider nicht über einen Werkplatz und geeignetes Werkzeug. Der Einbau ist mir trotzdem geglückt. Da ich das Standmikrofon sowieso zerlegen musste, habe ich bei der Gelegenheit dann auch gleich die Verdrahtung im Standmikrofon erneuert.

Nun musste ich nur noch alles wieder zusammensetzen und natürlich noch die Anschlussleitung des Standmikrofons kürzen und mit dem 9-poligen Sub-D Stecker versehen. Zusätzlich habe ich noch ein Label auf der Rückseite angebracht, damit ich später im Bedarfsfall die Pinbelegung noch nachvollziehen kann.

Bild 3: Erste Verbindung des Standmikrofons mit dem Mikrofonumschalter

3.) Erster Funktionstest

Für einen ersten Funktionstest schloss ich das ID-4100D zunächst direkt an das Mikrofon an, danach dann über den Umschalter. Da der Test erfolgreich war, fertigte ich nun noch drei weitere Adapterkabel für die verbleibenden Funkgeräte an und testete sie ebenfalls. Da auch hier alles einwandfrei funktionierte, war das gewünschte erreicht und ich konnte mein Standmikrofon durch Umschalten mit allen meinen Funkgeräten betreiben. Im nächsten Schritt kümmere ich mich nun um die Integration in meinen Funktisch.

4.) Integration in den Funktisch

Leider stand am vorgesehene Platz im Funktisch kein ausreichender Platz für den Umschalter in der Ausführung mit den Sub-D Verbindern zur Verfügungn. Die Ausführung mit den Modularbuchsen passte jedoch schon. Ich fertigte also erneut 5 Adapterkabel an, die den Sub-D Steckverbinder auf die RJ45-Modularstecker adaptieren (Bild 4).

Bild 4: Alle RJ45 zu Sub-D Adapterkabel sind eindeutig beschriftet

Damit ich später noch weiß, welcher Schalter zu welchem Gerät gehört, habe ich den Umschalter auch gleich entsprechend beschriftet (Bild 5).

Bild 5: Vorderseite des beschrifteten 4-Wege RJ45 Umschalters

Bevor ich mich jetzt um die endgültigen Integration und den Einbau in den Funktisch kümmere, teste ich noch einmal ausgiebig, ob alles wie gewünscht funktioniert.

Bild 6: Letzter Test vor dem finalen Einbau. Der Umschalter findet direkt unter dem Mikrofon platz.

In meinem Fall platziere ich den Umschalter direkt unterhalb des Inrico TM-7. Dazu konstruierte ich eine Einbauhalterung (Bild 7), die es mir erlaubt, sowohl den Umschalter und das TM-7 in der gewünschten Position zu fixieren, als auch den Anschluss des Standmikrofons auf der Vorderseite neben dem Umschalter zu erlauben.

Bild 7: In DesignSpark Mechanical 6 konstruierte 3D-Druck Halterung

Die Verbindungen zu den Funkgeräten erfolgen dann später hinter dem Umschalter und unterhalb des TM-7, also im nicht sichtbaren Bereich. Die Halterung wurde mit einem 3D-Drucker und aus schwarzen PLA-Material gedruckt.

Bild 8: Integrationstest des 3D-Druck Assemblies

Der erste Positionstest (Bild 8) offenbarte noch Verbesserungspotential der Konstruktion, gibt aber schon einen guten Vorgeschmack darauf, wie es einmal werden soll.

Bild 9: 3D-Druck Assembly mit eingeschraubtem Umschalter und den Frontanschlüssen

Nach Anpassung der Konstruktion und drucken der finale Version, kann die Halterung bestückt werden. Zunächst wird der Umschalter in Position gebracht und eingeschraubt (Bild 9).

Bild 10: 3D-Druck Assembly inkl. eingesetztem und verbundenem Inrico TM-7

Dann können das TM-7 befestigt und alle vorbereiteten Adapterkabel in den Umschalter eingesteckt werden (Bild 10).

Bild 11: Passt, wackelt und hat Luft! Alle Sub-D Verbindungen finden ihren Platz direkt hinter den Bedienteilen.

Nachteilig an den Sub-D Steckverbindern ist, dass sie sehr sperrig sind. Wie man auf Bild 11 gut erkennen kann, wurde der Platz hinter den Geräten ganz schön eng. Dennoch hat alles gepasst und von dem Kabelgewirr sieht man nach dem Einbau schließlich nichts mehr.

Fazit und Ausblick

Bild 12: Finale Integration des Mikrofonumschalters in den Funktisch mit verbundenem Mikrofon

In Bild 12 erkennen wir den Umschalter und das Standmikrofon an ihrem vorgesehenen Platz. Bei Bedarf lässt sich das Funkgerät einfach abstecken und entfernen. Neben dem Anschluss für das Standmikrofon sind ebenfalls noch zwei 3,5 mm TRS-Steckverbinder (auch Klinkenstecker genannt) zu erkennen. Einer dient dem Anschluss eines externen Fußschalters zur Betätigung der PTT, der andere dem Anschluss einer On-Air Lampe. Letztere soll in einem ausführlichen Artikel separat besprochen werden. Folgende Optimierungen bzw. Erweiterungen sind denkbar:

  • Erstellung eines Neuen Kabelsatzes, der die Funkgeräte direkt auf RJ45-Stecker bzw. Buchsen adaptiert
  • Ersetzen des mechanischen Umschalters gegen einen elektrischen (s. Abschnitt 6, Beitrag 1)
  • Erweiterung auf weitere Funkgeräte wie z.B. Handfunkgeräten, die dauerhaft im Shack betrieben werden

Zusätzlich hatte Funkfreund Bernd DK5BS noch vorgeschlagem, die Beschriftung auf dem Umschalter zu negieren (silber auf schwarz statt umgekehrt), um es optisch noch etwas aufzuhübschen.

Habt ihr weitere Verbesserungsvorschläge? Und was hättet ihr andres gelöst. Lasst es uns gerne in den Kommentaren zu diesem Beitrag wissen.

Team DL-Nordwest, Stephan 9V1LH/(9M2/)DG1BGS

Funkamateur vs. Krakus: Der Mikrofonumschalter (Teil 1)

Im folgenden Beitrag beschreiben wir, wie sich durch den Einsatz eines (mechanischen) Umschalters, mehrere Funkgeräte mit nur einem Stationsmikrofon verwenden lassen. Im ersten Teil des Beitrages geht es um die konzeptionellen Vorüberlegungen und die Auswahl geeigneter Hardware.

Einführung

Welcher Funkamateur kennt diese Luxusprobleme etwa nicht? Man möchte überall gleichzeitig QRV sein und es sammeln sich die Funkgeräte und damit auch die Handmikrofone auf dem Stationstisch. Wird man dann gerufen oder möchte sich à la „Breako Breako“ in ein aktives QSO einklinken, greift man im entscheidenden Moment natürlich zum falschen Mikrofon und unterbricht dabei ggf. sogar noch eine laufende Runde auf einer anderen Frequenz. Wie peinlich!

Krakus „der“ Krake kennt dieses Problem natürlich nicht, da er in jedem seiner 8 Tentakel ein Handmikrofon halten kann und einfach überall gleichzeitig drückt. Chapeau!

Aber mal im ernst: Mich persönlich störten auch die zahlreichen Kabel die von den Funkgeräten abgingen, weil ich aus Platzmangel die Mikrofone nicht schön neben dem jeweiligen Gerät montieren konnte und sie stattdessen alle auf einem Haufen lagen. Außerdem kann ich zwar theoretisch zeitgleich mehreren Gesprächen lauschen, sprechen werde ich aber immer nur maximal auf einer QRG. Eine geeignete Lösung musste also her.

Konzeptionelle Vorüberlegungen

1.) Mikrofonauswahl

Zunächst einmal überlegte ich mir, welches Mikrofon ich für alle Geräte nutzen möchte. Vor einigen Jahren erstand ich auf einem Flohmarkt in der Schweiz ein Standmikrofon, welches sich der Vorbesitzer selbst aus einem dynamischen Peiker TM168 Mikrofon mit Schwanenhals gebaut hatte. Als Mikrofonstecker diente ein 8-poliger Foster-Stecker mit Kenwood Pinbelegung. Es gab auch noch zwei Taster für „Hoch“ bzw. „Herunter“ um den VFO oder den Speicherplatz zu verstellen sowie im Inneren ein Potentiometer zur Einstellung der Mikrofonempfindlichkeit. Die benötigte Vorspannung erhielt das Mikrofon vom Funkgerät (8 V Gleichspannung). Dieses Mikrofon sollte es werden!

Flohmarktfund: Schwanenhalsmikrofon mit Peiker TM168

2.) Geräteauswahl

Als nächstes überlegte ich mir, welche meiner Funkgeräte ich mit dem zuvor ausgewählten Mikrofon betreiben möchte. Bei mir waren das ein:

Funkgeräte bei 9V1LH
  • ICOM ID-4100 DH (RJ45/8 Pin Modular-Mikrofonanschluss)
  • Inrico TM7 (RJ45/8 Pin Modular-Mikrofonanschluss)
  • Yaesu FTM-400 DH (RJ11/6 Pin Modular-Mikrofonanschluss)
  • DVRPTR v1 (3,5 TRS/2,5 TRS Klinkenstecker, Kenwood-Norm)

Während die drei erst genannten Geräte jeweils einen Modularstecker zum Anschluss des Mikrofones verwenden, kommt beim DVRPTR v1 die von Kenwood Handfunkgeräten bekannte Kombination aus einem 3,5 und 2,5 mm Klinkenstecker zum Einsatz. Dieses stellt die benötigte Gleichspannung für das dynamische Mikrofon leider nicht zur Verfügung. Zudem hatten Vorversuche mit dem Inrico TM7 gezeigt, dass eine Versorgung mit der von ihm bereitgestellten 5 V Gleichspannung zum Brummen führen würde. Die Hürde mit der Mikrofon-Vorspannung musste also erst noch genommen werden.

3.) Anzahl der benötigten elektrischen Verbindungen

Möchte man nur das Mikrofon und die Push-To-Talk (PTT)-Taste anschließen, so werden schon vier bzw. fünf Leitungen benötigt (Mikrofon, Mikrofon-Masse, Vorspannung, PTT und Gerätemasse). In meinem Fall bietet nur das ICOM-Gerät eine getrennte Masse für das Mikrofon und die Sende-Empfangsumschaltung. Möchte man die „Hoch“- und „Herunter“-Tasten ebenfalls nutzen, so werden noch zwei weitere Leitungen benötigt, also sechs bis sieben. Bewerkstelligt man die Mikrofon-Vorspannung anderweitig so kann eine Leitung entfallen. In meinem Fall müssen also bis zu maximal sechs Leitungen gleichzeitig zwischen dem Mikrofon und dem Funkgerät verbunden werden.

Kenwood Pin-Belegung, 8-pol Foster

4.) Umstecken vs. Umschalten

Im ersten Schritt kann das Standmikrofon durch das Anfertigen geeigneter Adapterkabel auf alle o.g. Geräte adaptiert werden. So kann man die Kombination aus Mikrofon und Funkgerät nicht nur auf Funktion prüfen, sondern es durch Umstecken auch gleich entsprechend betreiben. Längerfristig wird das Umstecken jedoch lästig und außerdem müssen die Adapterkabel so auch immer zugängig sein. Wir fügen im nächsten Schritt also um eine komfortable Umschaltung hinzu.

5.) Kaufen oder selber bauen?

Eine Internetrecherche förderten für mich keine geeigneten Mikrofonumschalter zu Tage. Zwar gibt es von Anbietern wie MFJ Umschalter die es ermöglichen, entweder zwei Mikrofone an einem Funkgerät, ein Mikrofon an zwei Funkgeräten oder zwei Mikrofone an zwei Funkgeräten zu betreiben, diese bieten aber für meinen Fall nicht die mindestens vier gewünschten Anschlüsse für Funkgeräte und sind zudem auch nicht gerade preisgünstig zu haben.

6.) Komplex oder lieber einfach?

Meine erste Idee sah einen kompletten Eigenbau vor. Die Umschaltung sollte digital erfolgen, z.B. durch den Einsatz von geeigneten und kaskadierbaren Multiplexern als integrierte Schaltungen (ICs). Zur Umschaltung könnte ein Drehgeber zum Einsatz kommen und die Anzeige des aktuell gewählten Kanals bzw. Funkgerätes könnte auf einem OLED-Display erfolgen. Auf einer noch zu entwickelnden Platine könnte der benötigte Mikroprozessor Platz finden, sowie alle Anschüsse für das Display, den Drehgeber, das Mikrofon und alle Funkgeräte. Die Funkgeräteanschlüsse könnten dabei entweder gleich passend zu den bei mir verwendeten Geräten ausgewählt werden, so dass später nur 1-zu-1 Verbindungen erforderlich sind, oder intern über Umsteckbrücken realisiert konfigurierbar gemacht werden. Im Extremfall könnte man sie aber auch über die Firmware des Mikrokontrollers entsprechend konfigurierbar machen. Da die Schaltung für den Betrieb des Mikroprozessors und der integrierten Schaltkreise eine eigene Spannungsversorgung benötigt, könnte diese auch gleich die Mikrofon-Vorspannung bereitstellen, die sich dann je nach verwendetem Mikrofon entweder zu- oder eben abschalten ließe.

Visionärer Mikrofonumschalter à la 9V1LH

Sicherlich ein sehr interessantes Projekt und während ich so darüber schreibe juckt es mir schon wieder in den Fingern, dieses Projekt anzugehen. Leider lässt es meine Freizeit aktuell jedoch nicht zu so viel Zeit in etwas zu investieren, was sich auch einfacher realisieren lässt.

7.) Mechanisch Umschalten

Aus der Zeit in der man noch einen Drucker mit Parallelport an mehreren Computern gleichzeitig betreiben oder zwischen mehreren Geräten mit serieller Schnittstelle an einem Computer hin- und herschalten wollte waren mir die mechanischen Umschalter mit Drehschalter noch gut in Erinnerung. Diese gibt es heute noch neu zu kaufen, man findet sie aber auch häufig noch gebraucht sehr günstig auf Flohmärkten oder entsprechenden Online-Plattformen. Die Umschalter gibt es mit zwei, vier oder sogar mehr Schaltpositionen. Varianten mit 9-poligem Sub-D Anschluss bieten zudem eine ausreichende Anzahl an elektrischen Verbindungen zur Umschaltung der benötigten Signale und sind damit gut geeignet.

Mechanischer 4-fach Drehschalter mit Sub-D Anschluss

Beim „Ali“ fand ich zudem Modelle, die, statt mit einem Drehschalter, mit Druckschaltern ausgeführt sind. Diese sind nicht nur deutlich kleiner, sondern erlauben auch eine Schalterstellung, bei der gar kein Kanal verbunden ist. Wer es noch kleiner mag oder benötigt findet ebenfalls Modelle mit dem 8-poligem RJ45 Modular-Anschluss. Damit war das Gesuchte gefunden: Ich bestellte mir je einen 4-fach Umschalter mit 9-poligem Sub-D und RJ45 Anschluss.

Mechanischer 4-fach Umschalter mit RJ45-Modular (unten) vs. Sub-D (oben) Anschluss

4-fach Umschalter bei Aliexpress:

Im zweiten Teil dieses Beitrages befassen wir uns mit der Umsetzung, den gemachten Erfahrungen im Einsatz, was wir bei diesem Projekt gelernt haben und was wir zukünftig anders machen würden.

Betreibt ihr auch eine Mikrofonumschaltung in eurem Funkraum und wenn ja, wie habt ihr es gelöst? Lasst es uns gerne in den Kommentaren zu diesem Beitrag wissen.

Team DL-Nordwest, Stephan 9V1LH/(9M2/)DG1BGS