Fernabfrage:
Die Messwerte werden über eine
serielle Schnittstelle ausgegeben. Man kann externe Geräte (z.B. Raspberry PI)
anschließen um die Messwerte weiterzuverarbeiten, beispielsweise auf einer
Webseite darzustellen. Damit ist die Fernablesung mit einem Smartphone möglich.
Details dazu weiter unten.
Wählbare Anzeigebilder:
Zur Auswahl eines Bildes tippt man eine der blauen Schaltflächen an. Um
Fehlschaltungen zu vermeiden, müssen die Schaltflächen knapp 1s lang gedrückt
werden.
Bild 1: Übersicht in Großschrift
Nach Antippen der PWR Schaltfläche
wird dieses Bild angezeigt. Es hat sehr große Schrift und auch zur Ablesung aus
größerer Entfernung vorgesehen:
Bild
2: Detaillierte Anzeige der Messwerte
Auswahl
durch Antippen von INF. In diesem Bild werden sämtliche Messwerte sowie daraus
berechnete Werte angezeigt:
Bild 3: Diagnoseinformationen
Auswahl durch Antippen von DIA.
In diesem Bild werden die originalen analogen Messwerte angezeigt. Dies ist vor
allem für die Kontrolle und Optimierung von Selbstbau Messbrücken hilfreich.
Bild 4: Performance
(Wirkungsgrad)
Führt man eine Spannungs- und
Strommessung durch, so wird die Gleichspannungsleistung ins Verhältnis zur
Sendeleistung gebracht und daraus der Wirkungsgrad des Senders berechnet. Diese
Funktion ist extrem hilfreich beim Abgleich von Endstufen und Antennentunern.
hier ein Beispiel einer PA,
welche noch einiger Optimierung bedarf, da sie nur 32,8% Wirkungsgrad hat.
Einstellmenüs:
Durch Antippen des
Schraubenschlüsselsymbols gelangt man zu den Einstellungen.
Zunächst wird eine Übersicht
über die aktuell eingestellten Werte angezeigt. Man tippt unten auf die
entsprechende Schaltfläche um die Einstellungen zu verändern.
Ganz oben rechts ist ein „X“.
Dort kann man das Einstellmenü wieder verlassen.
TMP … Einstellung der
Abschalttemperatur für Schaltausgang-1
CUR … Einstellung des
Abschaltstroms für Schaltausgang-1
Mit den Pfeiltasten ändert man
den Wert, mit der Taste rechts (Kreis) übernimmt man die Einstellung.
Die Kalibrierung des Displays
auf die benutzte Messbrücke erfolgt mit zwei Leistungen, z.B. 5 Watt und 100
Watt. Je weiter diese Leistungen auseinander liegen umso genauer wird der
Abgleich, man sollte also die minimal und maximal mögliche Leistung wählen
welche am Transceiver einstellbar sind.
REF1 … Messpunkt-1: kleinste
Leistung welche man mit seinem Sender einstellen kann.
REF2 … Messpunkt-2: höchste
Leistung welche man mit seinem Sender einstellen kann.
Kalibrierung:
Sowohl eine Power/SWR Messbrücke
als auch die Messverstärker und AD-Wandler im Display haben Toleranzen. Für
eine präzise Messung müssen diese Toleranzen gemessen werden damit die
Displayanzeige entsprechende Korrekturen vornehmen kann. Als Ergebnis erhält
man genaue Messwerte. Diese Kalibrierung muss nur 1x nach dem Zusammenbau
durchgeführt werden, kann jedoch später beliebig oft wiederholt werden.
Die Kalibrierung erfolgt an
zwei Punkten und zwar bei kleiner Leistung und bei hoher Leistung, und das
einmal für die vorlaufende und einmal für die rücklaufende Leistung. Das sind
insgesamt 4 Messungen.
Vorbereitung zur Kalibrierung und Anschluss:
Zur Kalibrierung benötigt man
ein möglichst gutes Leistungsmessgerät. Wer so eines besitzt kann sich glücklich
schätzen, denn normalerweise hat man nur grobe Schätzeisen im Shack stehen.
Eine optimale Alternative dazu ist ein Oszilloskop das die meisten bastelnden
OMs haben. An einer 50 Ohm Dummyload braucht man nur die Spannung
(Spitze-Spitze) messen und hat damit die genaue Leistung.
Diese Beschaltung
vorbereiten:
Antennen Eingang der Messbrücke
mit einem Transceiver verbinden.
Antennenausgang der Messbrücke
mit einer möglichst guten Dummyload verbinden und entweder über ein gutes
Leistungsmessgerät führen oder ein Oszilloskop parallel zur Dummyload anschließen
(bevorzugte Methode).
Durchführen der Kalibrierung:
Im Einstellfenster die Schaltfläche
„CALIB“ antippen:
Wahl der Frequenz (Band) am
Transceiver: im Prinzip ist es egal auf welchem Band man den Abgleich durchführt.
Optimal ist es wenn man das mittlere Band des gewünschten Bereichs nimmt.
Arbeitet man hauptsächlich von 80m bis 10m, so führt man den Abgleich auf 14
MHz aus. Interessiert man sich für die tiefen Bänder bis hinunter zu Lang-
oder Mittelwelle könnte man den Abgleich auf 160m ausführen.
Kalibrierung: kleine
vorlaufende Leistung
Der Abgleich ist damit fertig
und das Display mit Power/SWR Messbrücke kann normal benutzt werden. Die vorhin
getauschten Anschlüsse von Transceiver und Dummyload wieder zurücktauschen,
bzw. anstelle der Dummyload eine Antenne anschließen. Das Oszilloskop bzw. das
andere Leistungsmessgerät werden nicht mehr benötigt.
Anforderungen an den Messkoppler
(Messbrücke):
Die Leistungs- und Stehwellenmessbrücke muss 2 Stück AD8307 haben, einen
der die vorlaufende Leistung misst und einen für die rücklaufende Leistung.
Die genaue Schaltung ist zwar egal, die
beste Genauigkeit erzielt man aber mit der Schaltung nach Sontheimer/Frederik.
Eine Platine für den Bau so eines Messkoppler gibt es hier: http://www.helitron.de/shop/product_info.php?products_id=24
Ansonsten sind die meisten Messbrücken
auf Basis von zwei AD8307 geeignet und sind relativ leicht zu bauen, siehe z.B.
hier:
http://www.dj0abr.de/german/technik/dds/pwrswr.htm
Der große Vorteil der Schaltung nach
Sontheimer/Frederik ist, dass sie vollkommen abgleichfrei und damit leicht
nachzubauen ist.
Anforderungen an die Ferritkerne im Messkoppler:
Die Größe der Kerne ist ziemlich egal
solange sie nicht zu klein sind. Gut sind Kerne welche über ein Stück RG213
oder Aircell-7 passen.
Wichtiger ist das Kernmaterial, da es
den nutzbaren Frequenzbereich des Kopplers bestimmt.
Bei den beliebten Amidon Kernen gibt es
das Material:
43 … für Koppler von 80m bis 10m
(evt. 6m)
77 … für Koppler von 630m bis 20m
Von Würth Elektronik gibt es Ringkerne
mit der Materialbezeichnung „1500“ welche sich für den Bereich 2200m bis
15m eignen.
Ein Koppler der den ganzen Bereich von
Langwelle bis 6m abdeckt ist nicht möglich, denn die Eckfrquenzen würden sehr
ungenau werden. Wer vom Mittelwelle bis hinauf zu 6m oder 4m messen möchte,
sollte sich dafür lieber einen zweiten Koppler bauen. Details sind den
Bauanleitungen der Messkoppler zu entnehmen.
Anschlüsse:
Ub(+10
… +14V) … Versorgungsspannung. Die üblichen 12V oder 13,8V können
benutzt werden. Die Stromaufnahme ist ca. 150 mA.
PTT
… optional: PTT des Senders, damit das Display weiß wann gesendet wird. Wird
nur für die Displayfarben benutzt und ist daher optional.
TEMP-Sensor
… Einen Temperatursensor von diesem Anschluss gegen GND schalten. Die
Software ist für diesen Sensor eingerichtet: B57703M103G (Conrad:500526)
Pwr/Swr:FORWARD:von
der Messbrücke, vorlaufende Messspannung
Pwr/Swr:REVERSE:von
der Messbrücke, rücklaufende Messspannung
RELAIS-1
(12V) … Schaltausgang gegen GND. z.B. für den Anschluss eines Relais.
Dieser Ausgang ist normalerweise AUS. Übersteigt das SWR den Wert 1 : 2,5 so
wird dieser Ausgang eingeschaltet.
RELAIS-2
(12V) … Schaltausgang gegen GND. z.B. für den Anschluss eines Relais.
Sobald der eingestellte Grenzwert für Temperatur oder Strom überschritten
wird, oder das SWR größer 1:5 ist, wird dieser Ausgang ausgeschaltet.
Shunt
… Anschluss siehe Bild. An diesen 3 Pins wird Strom und Spannung gemessen.
Optional, siehe Spannungs- und Strommessung.
Serial
In/out 3,3V: serielle Ausgabe aller Messwerte als ASCII Text. Bei Anschluss
eines anderen Gerätes bitte den Pegel beachten und ggf. wandeln !
Spannungs- und
Strommessung:
Die
Spannungs- und/oder Strommessung sind optional und können nach Wunsch
angeschlossen oder freigelassen werden. Benutzt man sie nicht, so sollte man Um
mit dem 12V Versorgungsanschluss verbinden, dann sieht man zumindest den Wert
der Versorgungsspannung.
In obigem Bild ist ein
Shuntwiderstand eingezeichnet. Die entsprechenden Pins sind auf der Platine so
beschriftet:
Um … Messeingang für die
Spannung. Hier kann eine Spannung bis zu 100V angeschlossen werden. Die Auflösung
beträgt 0,1V, die Genauigkeit ca. 0,5V.
I- … Eingang für die
negative Seite des Shuntwiderstands, das ist die Seite wo auch der Verbraucher
(z.B. Sender) angeschlossen ist.
I+ … Eingang für die
positive Seite des Shuntwiderstands, das ist die Seite wo auch die
Versorgungsspannung angeschlossen ist. In der Regel ist das der Pluspol der
Versorgungsspannung, also das gleiche wie an Um (siehe oben). Zwischen Um und I+
kann also normalerweise eine Brücke gelegt werden, wie im Bild gezeigt.
Der Shuntwiderstands muss 0,005
Ohm haben. Der Messbereich beträgt ca. 24A.
Sicherheitsschaltung:
Eine Anwendung dieses Display
ist der Einbau in Eigenbau-Endstufen. Hier kann es wichtige Überwachungs- und
Sicherheitsfunktionen übernehmen. Dazu befinden sich 2 Schaltausgänge auf der
Platine. Diese sind mit sehr kräftigen MOSFETs ausgeführt und enthalten auch
die für Relais notwendige Freilaufdiode.
Die Überwachungsfunktionen
erlauben eine 2-stufige Sicherheitsabschaltung:
1. sobald das SWR den Wert 1 :
2,5 übersteigt, schaltet der Ausgang RELAIS-1 durch (gegen Masse). Die Idee
ist, dass man damit den Ruhestrom einer PA reduziert um die Sendeleistung
herabzusetzen. Man kann natürlich auch alle anderen denkbaren Schaltaufgaben
durchführen.
2. der Ausgang RELAIS-2 ist
normalerweise EIN geschaltet. Er ist für ein Relais vorgesehen das direkt in
der Versorgungsspannung eines Senders oder Endstufe liegt und diese
ein/ausschalten kann. Sobald die Temperatur oder der Strom den eingestellten
Grenzwert überschreiten oder das SWR über 1:5 liegt, schaltet dieser Ausgang
ab und kann damit z.B. eine Endstufe stromlos machen.
Fernabfrage / Datenausgabe:
Das Display hat eine serielle
Schnittstelle (siehe Bild: TxD)
Parameter: 9600 Bd, 8 Bit, 2
Stopbits, no Parity, Pegel 3,3V
Die Idee hinter dieser
seriellen Schnittstelle ist, dass man die Messwerte an einen Raspberry-Pi sendet
und dort weiterverarbeitet. Es wird an einer Software gearbeitet, welche die
Messwerte in einer Webseite darstellt. Das ermöglicht die Fernabfrage z.B. per
Smartphone und Internetbrowser.
Beispiel: Im Shack läuft das
Pwr/Swr Messgerät mit dieser Displayplatine. Die Messwerte gehen zu einem
Raspberry-PI und werden dort in eine Webseite gestellt. Ich bin im Freien um die
Antenne abzugleichen (die Länge eines Dipols einzustellen). Dazu arbeite ich an
der Antenne, während ich mit dem Smartphone das SWR im Shack prüfen kann. Da für
eine SWR Messung ca. 100mW ausreichen, kann der Sender während der Arbeiten im
Dauerbetrieb laufen.
Schaltbild:
Platine:
Lochbild (von oben Displayseite):
