YO6PIR

PA1002 - SWR Power-meter pentru amplificatoare cu tuburi

Acest dispozitiv se preteaza a fi montat pe amplificatoarele de putere cu lampi si înlocuieste vechiul indicator analogic cu ac. Caracteristicile notabile ale aparatului sunt:

Indica puterea de emisie într-un interval de (0...1000)W în functie de cuplorul folosit.
Indica nivelul de putere în dBm. Masurarea tensiunii de pe cuplorul de antena se face cu un amplificator logaritmic de tip AD8307 de la Analog Device care confera aparatului o precizie de masurare incontestabila.
Indica raportul de unde stationare VSWR
Afiseaza nivelele de semnal de pe cele doua canale DIR-REF sub forma de bargraf si valori analogice în intervalul (0...512).
Indica tensiunea de alimentare a etajului final de emisie între (0...2000)V cu divizor rezistiv adecvat.
Indica curentul de alimentare din circuitul de catod al lampilor între (0...2)A, masurat cu ajutorul unui cititor de curent de tip INA100
Indica puterea consumata a etajului final de emisie Power_DC = Ua x Ia, [VA]
indica temperatura din interiorul carcasei amplificatorului pentru a se evita supra-încalzirea.

Dispozitivul este format din doua module separate: Cuplorul de antena si Modulul de masurare si afisare digitala.

Cuplorul de antena este construit cu doua toruri în tandem fiind unul dintre cuploarele care ofera cea mai buna echilibrare a semnalelor captate DIR-REF. Am folosit doua toruri de la AMIDON de tip FT50-43. În cazul folosirii la puteri de peste 200W este necesara utilizarea unui tor de dimensiuni mai mari, FT82-43, pe partea de masure a semnalului DIR. Bobinajul de pe cele doua toruri este identic in ambele cazuri si numara 26 spire.

HOME YP6HMR ABOUT ME PROJECTS QSL CARD AWARDS CONTACT

PA1002 schema cuplor de antena

PA1002 schema

Modulul de masurare si afisare digitala este construit cu ajutorul unui micro-procesor de tip ATMEGA328P cu ceas la 8 MHz si un afi?aj mono-color cu controller KS108. Se poate utiliza orice afisaj compatibil cu acesta. Masurarea curentului anodic se face cu un circuit integrat specializat tip INA100 cu un sunt de curent de 0,02 Ohmi. Temperatura este citita cu un senzor analogic TMP35 de la Texas Instruments.

Softul de control al acestuia este de conceptie proprie si l-am dezvoltat pe platforma BASCOM-AVR.

MODUL DE FUNCTIONARE:

Orice aparat de masura si control este dependent de o calibrare pentru a face masuratori corecte. Astfel si acest aparat construit de mine, ca sa masoare corect, trebuie calibrat. Pentru acest lucru trebuie sa stim trei lucruri înainte de a începe procedura de calibrare. Acele trei lucruri sunt:

Tensinea de referinta a micro-procesorului Atmega328P. Aceasta tensiune se masoara pe terminalul 21 al circuitului integrat, cu ajutorul unui voltmetru, în raport cu masa. Valoarea masurata, (în jur de 2560 mV), o notam pentru a fi folosita mai târziu.
Valoarea tensiunii medii masurata pe o sarcina artificiala de 50 Ohmi, în timp ce emitem un semnal de radiofrecventa de 1W. Tensiunea se masoara cu ajutorul unei sonde de radiofrecventa cu dioda si un multimetru digital cu impedanta de intrare de cel putin 4,7MOhmi (Aproape toate DVM-rile actuale îndeplinesc aceasta cerinta.) si trebuie sa fie în jurul valorii de 7,07V. Nivelul semnalului este de <30 dBm>.
Valoarea tensiunii medii masurata pe o sarcina artificiala de 50 Ohmi, în timp ce emitem un semnal de radiofrecventa de 10W. Valoarea trebuie sa fie în jurul a 22,4V. Nivelul semnalului în acest caz este de <40 dBm>.

Pentru masurarea tensiunii de radiofrecventa avem nevoie de o sonda detectoare ca in imaginea alaturata.

Sonda de radiofrecventa

Aparatul se restarteaza automat.

În acest moment aparatul este calibrat si gata de utilizare. Orice masuratoare de-acum încolo, putere, tensiune, curent, dBm, temperatura, se va raporta la precizia cu care s-au facut masuratorile în timpul acestei proceduri de calibrare.

Deci, ATENTIE cum se face calibrarea!

REALIZAREA PRACTICA

Controlerul l-am realizat pe o placa de cablaj imprimat, egala cu dimensiunea LCD-ului. La mine LCD-ul nu are terminal de tensiune negativa pentru contrast si a trebuit sa fac un generator auxiliar de tensiune cu ICL7660 care scoate -5V din tensiunea de alimentare de +5V. Folosesc un LCD recuperat de la un aparat mai vechi. Merge adaptat orice LCD grafic care are controller KS0108.

Pentru o functionare corecta a unui etaj de emisie cu lampi este nevoie de o perioada de încalzire înainte de a cupla tensiunea anodica. Aceasta perioada este de minim 60 secunde. Dispozitivul întârzie cuplarea tensiunii anodice si afiseaza la pornire un mesaj pe ecran. Un bargraf arata scurgerea timpului între (1...60 )secunde.
Dupa scurgerea timpului de încalzire, aparatul intra în regim STAND-by. Starea este afisata pe ecran cu o indicatie în coltul de jos al ecranului. În ecranul de stand-by se afiseaza valoarea tensiunii si a curentului de anod daca sunt cuplate. Deasemenea se afiseaza si temperatura. Cuplarea tensiunii anodice determina ca pe ecran sa fie afisate valorile masurate ale tensiunii si curentului anodic în timp real.
Apasarea succesiva a butonului SET schimba meniurile aparatului dupa cum urmeaza:
În momentul intrarii în emisie, aparatul sesizeaza semnalul si comuta automat în ecranul de afisare a valorilor masurate în functie de meniul selectat. Meniul RF-POWER METER. Se pot citi pe afisaj valorile masurate ale puterii de radio-frecventa, puterea consumata în curent continuu, tensiunea anodi-ca, curentul anodic, temperatura si valoarea VSWR. Deasemenea se vizualizeaza semnalul de pe cana-lul DIR sub forma de bargraf.
Meniul SWR-PWR METER. Se vor vedea pe afisaj valorile puterii de radiofrecventa, semnalele analogice si bargraf ale canalelor DIR-REF si valoarea masurata a raportului de unde stationare VSWR.

Pentru a putea sa masuram aceste nivele de putere avem nevoie de un transceiver la care sa se poata regla puterea continuu, o sonda de radiofrecventa si o sarcina fictiva de 50 Ohmi MODUL DE CALIBRARE: Pentru intrarea în modul de calibrare se opreste aparatul, se tine apasat butonul si se reporneste din nou aparatul. Pe ecran va aparea mesajul: Se ia degetul de pe buton.
Prin apasarea butonului SET se ajusteaza, în sens crescator, valoarea tensiunii de referinta (care a fost masurata pe pinul 21 a microprocesorului). Tensiunea de referinta trebuie sa fie în jurul valorii de 2560 mV. Pentru a regla valoarea în sens descrescator, se ia degetul de pe buton doua secunde apoi se apasa din nou.
Valoarea indicata va scadea. Se repeta apasarea butonului pentru a schimba sensul de variatie a valorii. În momentul când se atin-ge valoarea corecta, (masurata anterior pe pinul 21 a microproce-sorului), se ia degetul de pe buton. Se afiseaza mesajul: Saved!... Valoarea este salvata în memoria permanenta.
Se comuta automat la meniul urmator, în care se seteaza nivelul semnalului de 1W. Se trece pe emisie si se masoara pe sarcina de 50 Ohmi, (cu sonda detectoare cu dioda), tensiunea de 7,07V, ajustând daca este necesar nivelul de emisie din transceiver. Se apasa butonul SET pt. memorare.
Valoarea analogica masurata de aparat va fi luata în calcul la toate masuratorile ulterioare, deci trebuie acordata o atentie deosebita, pentru a face calibrarea cât mai precis! Pe afisaj va apare indicatia: Saved!...
Se comuta automat la meniul urmator, în care se seteaza nivelul semnalului de 10W. Se trece pe emisie si se masoara pe sarcina de 50 Ohmi, cu sonda detectoare cu dioda, tensiunea de 22,4V ajustând nivelul de emisie din transceiver. Se apasa butonul SET pt. memorare.
Valoarea analogica masurata de aparat se va lua în calcul la toate masuratorile ulterioare, deci trebuie acordata o atentie deosebita pentru a face calibrarea cât mai precis! Pe afisaj va apare indicatia: Saved!...