Просмотр полной версии : Автоматический тюнер для работы из полевых условий
Идея сделать АТ для походных условий для своего портативного трансивера ( с расчетом на QRP мощность) была давно, но не все варианты из готовых конструкций устраивали. Решил однозначно - АТ должен быть непосредственно на зажимах антенны. Отработал с этим тюнером уже пару месяцев. И вот, после CQ WW решил выложить материалы. Уже испытал работу тюнера в условиях внешней среды, и даже поработал через него пару недель назад с мощностью за 50 Вт - звал на 40 м DX. Кстати , как оказалось, тюнер согласовал некоторое подобие G5RV на 7 и 14 МГц.
При работе из полевых условий, даже при использовании предварительно настроенных антенн, при развертывании антенн на неоптимальных высотах или при влиянии окружающих предметов возникает ситуация, когда полное сопротивление антенны не может быть согласовано с фидером без применения дополнительных согласующих устройств.
При этом нет необходимости проводить согласование в широком диапазоне значений активного и реактивного сопротивления, как это сделано в АТ, предусматривающих работу на случайные и автомобильные антенны.
Вдобавок, так как работа на 160 м и 80 м не часто используется при работе из полевых условий и QRP - решил ограничиться набором индуктивности до 4 мкГн c расчетом на постоянную работу от 7 МГц и выше. Так же заметил, что много вопросов при изготовлении АТ возникает при изготовлении направленных ответвителей - датчиков КСВ. Решил использовать мостовой метод определения оптимального согласования. Питание АТ осуществляется по центральной жиле кабеля, пульт находится вблизи трансивера. Пока в схеме нет дополнительного управления непосредственно трансивером (нажатие РТТ и включение несущей), это легко ввести самостоятельно.
Выкладываю схемы, прошивки для Atmega 16 . Набросал файл описания.
Добавлено через 6 минут(ы):
Алгоритм работы АТ следующий :
- включается тумблер на пульте;
- подается питание на АТ, срабатывает реле К2;
- МК ждет появления мощности на вершине моста;
- при появлении мощности МК измеряет напряжение на диагонали моста и осуществляет
перебор LC параметров.
- при нахождении минимума МК устанавливает напряжение на реле и закорачивает питание;
- на пульте загорается светодиод - готовность работы.
В программе МУ заложена память антенн ( пока всего две, больше мне не нужно было). МК при начале работы "проверяет" - а не та же антенна включена снова ( или еще одна из памяти )?
Очень интересно, нашел все комплектующие кроме реле.Я так понял,
что это поляризованные реле?
Очень интересно, нашел все комплектующие кроме реле.Я так понял,что это поляризованные реле? Да, это поляризованные реле, прикладываю даташит и файлы с печатками платы МК и инжектора (пульта).
Добавлено через 22 минут(ы):
Так, как АТ подключен постоянно подключен при развернутой антенне к полотну, пришлось применить разрядник, защитить цепи питания МК. Плату МК сделал отдельно, хотя можно было бы разместить все на одной плате. Наводки на работу МК при таком режиме работы минимальные, тем более, что при подаче большой мощности все цепи питания обесточены и реле не смогут самопроизвольно переключить цепь согласования LC ? в этом отношении эта схема стабильна.
Завтра постараюсь подкорректировать платы МК и инжектора - для удобства монтажа.
Плата самого тюнера получилась не совсем оптимальной по размерам , планировал еще
симметрирующий трансформатор закрепить на плате - но перенес его в корпус. Корпус покупал на аукционе (400 руб с пересылкой) , реле то же брал на аукционе ( 600 руб за 10 штук с пересылкой).
Работой тюнера доволен, есть мысли еще подкорректировать ПО. Сейчас алгоритм не прямолинейный по перебору , есть оптимизация. Но хотелось бы ускорить настройку еще.
Сейчас задрежка на переключение реле выбрана с запасом ( 80-100 мкс) - при этом время настройки составляет около 12-15 сек.
Фото:
Архив МК_инжектор заменил ( в старом была другая плата МК).
Сегодня выложу платы с указанием монтажа деталей ( как плата тюнера).
В проекте вариант встроенного в трансивер тюнера с меньшими габаритами (+ 5я индуктивность в цепи LC), принцип остается тот же, мостовой метод измерения,
реле поляризованные (тюнер после настройки ток не потребляет).
Подкорректировал плату инжектора, добавил подписи элементов. + фото ( на плате МК был не установлен супервизор, сейчас установлен).
Пару дней назад проверил работу тюнера от 7 до 28 МГц с мощностью 100 Вт, антенна - луч 18 м (с трансивером IC-745).
Для работы с импортными трансиверами добавил в схему управление РТТ и ALC. Регулировкой отрицательного напряжения необходимо добиться, чтобы при увеличении выходной мощности (ручкой RF pwr) трансивера мощность на входе инжектора питания прекращала рост примерно на отметке 10 Вт. После включения тумблера необходимо только нажать ключ.
Можно использовать и режим FSK трансивера, конденсатор 1 мкФ в затворе транзистора заряжается через резистор 2,2 кОм, а разряжается через диод и резистор 560 Ом, что позволяет сделать задержку на включении РТТ трансивера.
Добавил схему
Схема , красным выделены внесенные изменения.
Дорабатываю прошивку для оптимизации скорости настройки, пока есть время в длинных MS QSO :-P
В первом варианте идет "грубый" перебор элементов LC звена. (промоделировал в RFSIM , прежде чем составить алгоритм).
Сейчас готовлю второй вариант - так , как тюнер не получает информации о частоте (нет CAT и частотомера - это не PIC) , то используя память EEPROM -можно создать некоторое подобие "интеллекта" - а именно памяти последовательности настройки при определенном напряжении на диагонали моста. Это оправдано, если используются одни и теже антенны меняя их местами ( хотя бы 10 штук). Если антенны абсолютно случайные - то этот способ заведет в тупик.
Есть третий способ, я его уже опробовал - "разматывание по спирали" параметров LC цепи , уходя от "средней точки" предыдущих настроек.
В любом случае - это активное использование EEPROM памяти Атмеги, что мне не очень нравится.
Как будет время добавлю циклический сдвиг и дублирование данных в памяти EEPROM - для самоуспокоения. Хотя сейчас тюнер каждый день использую - никаких сбоев и глюков. Все слишком просто - чтобы глючить :-P
Сегодня сделал делитель на 16, хотел использовать К1533ИЕ10 , нашел одну штучку в ведерке со старыми микросхемами :) .
Но все равно у нее нет третьего состояния, пришлось использовать два корпуса 74AC74 и элемент "И" на выходе. Теперь думаю, какой формат памяти реализовать - на каждый поддиапазон по 2 ячейки, думаю, хватит.
Все это приходится городить , для того что бы померять частоту на входе тюнера, а AVR не имеет асинхронного таймера , как у PIC. Теперь тюнер "поумнее и пошустрее" будет.
...Решил однозначно - АТ должен быть непосредственно на зажимах антенны... И какой получается вес девайса? 73!
И какой получается вес девайса? 73!650 грам , но корпус покупал на ebay c запасом - можно еще такой же тюнер туда разместить. А так , если по весу оптимизировать в 400-500 грамм - уложиться можно.
Когда будет продолжение?Сегодня закачаю прошивку 5.3 , 4 ячейки памяти , проверка "КСВ" в ячейкахна "адекватность". Прошивку 6.хх выложу чуть позже, как и схему с измерением частоты. Частота измеряется и сохраняется в ячейке памяти вместе с настройкой.Отработал с этим тюнером из полевых условий в соревновании Мороз-Красный нос. Было сыро и холодно -5/-6С . Одна антенна была несимметричная, вторая антенна симметричный диполь на 14 МГц , запитка по симметричной линии.
БУДЕМ С НЕТЕРПЕНИЕМ ЖДАТЬ
Прошивка 5.3 , 4 ячейки памяти . Если КСВ в ячейке сохранено примерно выше 3, тюнер ищет лучшее соотношение.Схему для этой прошивки менять не нужно.
Прошивка 5.3 , 4 ячейки памяти . Если КСВ в ячейке сохранено примерно выше 3, тюнер ищет лучшее соотношение.Схему для этой прошивки менять не нужно.Прошивка 5.4 , исправлены некоторые ошибки. 5 ячеек. Обновления буду выкладывать здесь : http://ra3wdk.qrz.ru/AT.htm
Выложены пару новых прошивок, одна с небольшой модификацией схемы для формирования звукового сигнала при КСВ>3 (как в kenwood-570 , буквой S). Если звуковое сопровождение не нужно - можно отключить динамик или использовать прошивку 5.42 . http://ra3wdk.qrz.ru/AT.htm (http://ra3wdk.qrz.ru/AT.htm)
Иван, а туда частотометр не засунется? Было бы идеально - замерил помимо КСВ сразу пришедшую частоту и по заранее определенным точкам уже сразу выставился бы.
Иван, а туда частотометр не засунется? Было бы идеально - замерил помимо КСВ сразу пришедшую частоту и по заранее определенным точкам уже сразу выставился бы.
Роман, приветствую !
Посмотри пост №8, там есть некоторый отчет по установке частотомера в этот тюнер. Частотомер работает, определяет частоту, но существенного выигрыша по времени не получилось. Есть вариант с использованием напряжения на вершине моста и вычислением приблизительного импеданса антенны, есть небольшое ускорение настройки. Есть вариант с датчиком фазы на AD8302, но это усложнение и схемы я не выкладывал.
А вот по многочисленным просьбам выкладываю изменения в схеме для реализации тюнера на обычных ( не поляризованных) реле. Тюнер не использует питания по центральной жиле кабеля, располагается рядом с радиостанцией (или встраивается внутрь), 25% радиоэлементов сократилось, но и преимущества тюнера под антенной с поляризованными реле так же утрачены. Прошивки с моей странички можно использовать без изменений ( желательно последнюю - со звуковой индикацией высокого SWR).
http://ra3wdk.qrz.ru/AT.htm
В этой схеме питание на тюнер подано постоянно, тумблером включается питание реле обвода, так как микропроцессор ждет появления ВЧ мощности на вершине измерительного моста, то без подачи мощности процессор не управляет реле. После настройки, загорается светодио "Ready" и тумблер "Tune" можно выключать. После успешной настройки реле остаются в необходимом состоянии для выбранного соотношения LC. На контроллер должно быть все время подано питание во время работы с тюнером.
Все же, желательно, найти возможность приобрести поляризованные реле и реализовать первоначальную схему. Я использую этот тюнер уже досаточно долго, проведено чуть более тысячи QSO. 50% процентов времени использования данного тюнера было со 100 W мощности !
Частотомер работает, определяет частоту, но существенного выигрыша по времени не получилось.Добрый день.
Вообще-то частотомер в процессе настройки не должен принимать участия. Его задача быстро определить частоту с точностью до десятков КГц (Время измерения 0.1 мсек). Дальше это число используется как индекс во внутренней базе данных (index of base record). Если по данному индексу есть сохраненные параметры настройки, то они немедленно "выбрасываются" в регистры емкостей и индуктивностей. Ну, а если в данном индексе ячейка базы (base record) пуста, то в зависимости от режима "авто-ручн" тюнер уходит или не уходит на автонастройку. Если КСВ получается удовлетворительным, то происходит запись.
В ADG-Z11-Pro (http://www.ldgelectronics.c om/assets/manuals/Z-11ProIIManual.pdf) именно такой алгоритм. Наверняка и не только в нем. Я просто говорю о том, что у меня на столе. :)
Впрочем, я не просматривал всей ветки, извините. Скорее всего это бесполезная информация. Еще раз извините.
Добрый день.
Вообще-то частотомер в процессе настройки не должен принимать участия. Его задача быстро определить частоту с точностью до десятков КГц (Время измерения 0.1 мсек). Дальше это число используется как индекс во внутренней базе данных (index of base record). Если по данному индексу есть сохраненные параметры настройки, то они немедленно "выбрасываются" в регистры емкостей и индуктивностей. Ну, а если в данном индексе ячейка базы (base record) пуста, то в зависимости от режима "авто-ручн" тюнер уходит или не уходит на автонастройку. Если КСВ получается удовлетворительным, то происходит запись.
В ADG-Z11-Pro (http://www.ldgelectronics.c om/assets/manuals/Z-11ProIIManual.pdf) именно такой алгоритм. Наверняка и не только в нем. Я просто говорю о том, что у меня на столе. :)
Впрочем, я не просматривал всей ветки, извините. Скорее всего это бесполезная информация. Еще раз извините.
Виктор, приветствую !
У меня частотомер использовался для ускорения выбора "решения" в начале работы тюнера. При большом количестве ячеек памяти есть смысл выбрать только те, которые попадают под маску "частота".
Но у меня принцип выбора подходящей ячейки изначально был следующим : последовательно из памяти выбираются все ячейки, по очереди проверяется каждая на соответствие "КСВ" в памяти реальному , и если есть совпадение - значит антенна эта. Я прикинул , что устанавливать частотомер при количестве ячеек до 10 нет смысла - поиск идет и так быстро. Практически менее 1 сек при нажатии на тумблер настройки при уже настроенной антенне с параметрами в памяти.
Самым длительным процессом является настройка на неизвестную антенну - около 10 сек, вот этот процесс я и хотел бы ускорить, есть методы, кое что уже проверил. Но времени на все не хватает.
Я просчитывал несколько вариантов стандартных антенн, так вот даже такой простой LC цепи хватает, чтобы КСВ не поднимался выше 2, что вполне достаточно для работы с небольшой мощностью, а как показала практика и с большей ( работаю часто и 100 Вт). Очевидно, что жизнь реле в тюнерах ограничена не только числом коммутаций, но и токами протекающими через контакт во время коммутации. При настройке, мощность на LC звене не превышает примерно 1 Вт (при 5 Вт подаваемой мощности).
А РПС-32 для стационарного использования подойдут ?
Самым длительным процессом является настройка на неизвестную антенну - около 10 сек, вот этот процесс я и хотел бы ускорить, есть методы, кое что уже проверил. Но времени на все не хватает.Знакомо. Со временем. :)
Когда-то давненько автор LFG-11 в каком-то древнем QST публиковал свой первый тюнер. Там еще частотомера не было. Но в диске журнала за год в приложениях были исходники на ассемблере. У него было 7х7 LC. Основная фишка его алгоритма была в том, что он "вдвигал" 1 в регистры, что соответствовало удвоению значения каждой из величин. Определив разряд (именно не значение, а разряд) при котором считанное значение было хуже предыдущего он фиксировал в каких границах надо проводить точную настройку. Т.е. было как-бы две фазы, быстрый, но грубый поиск локального минимума. А уж потом переход к поиску в границах этого минимума. Наверняка на сегодня он что-то и изменил, но навряд ли намного. Настройка идет достаточно быстро. Новая частота строится (это, как говорят, "сильно зависит от..") до 6 сек.
что вполне достаточно для работы с небольшой мощностью, а как показала практика и с большей ( работаю часто и 100 Вт). Очевидно, что жизнь реле в тюнерах ограничена не только числом коммутаций, но и токами протекающими через контакт во время коммутации. При настройке, мощность на LC звене не превышает примерно 1 Вт (при 5 Вт подаваемой мощности).В этом тюнере стоят бистабильные реле. И имеется выходной сигнал, позволяющий в трансиверах на момент настройки автоматом снижать мощность. Применение бистабильных реле позволило питать тюнер от батареек, т.к. потребление системы в целом только на момент переключения/поиска минимума. Ну, и безусловно, настройка "под полной дурью" пожжет контакты вмиг.
Удачи, коллега.
Слежу, радуюсь успехам. :)
Знакомо. Со временем. :)Когда-то давненько автор LFG-11 в каком-то древнем QST публиковал свой первый тюнер. Там еще частотомера не было. Но в диске журнала за год в приложениях были исходники на ассемблере. У него было 7х7 LC. Основная фишка его алгоритма была в том, что он "вдвигал" 1 в регистры, что соответствовало удвоению значения каждой из величин. Определив разряд (именно не значение, а разряд) при котором считанное значение было хуже предыдущего он фиксировал в каких границах надо проводить точную настройку. Т.е. было как-бы две фазы, быстрый, но грубый поиск локального минимума. А уж потом переход к поиску в границах этого минимума. Наверняка на сегодня он что-то и изменил, но навряд ли намного. Настройка идет достаточно быстро. Новая частота строится (это, как говорят, "сильно зависит от..") до 6 сек. В этом тюнере стоят бистабильные реле. И имеется выходной сигнал, позволяющий в трансиверах на момент настройки автоматом снижать мощность. Применение бистабильных реле позволило питать тюнер от батареек, т.к. потребление системы в целом только на момент переключения/поиска минимума. Ну, и безусловно, настройка "под полной дурью" пожжет контакты вмиг.Удачи, коллега.Слежу, радуюсь успехам. :)Виктор, у меня сделан перебор по другому - индуктивности по очереди, а емкости только старшие разряды. Как только нашел минимум - в его пределах идет подстройка младшими разрядами. Это сделал с самого начала. А вот позже уже стал определять - а куда переключать емкость - к антенне или к трансиверу , при это сократил в два раза время настройки. Жаль поздно узнал ,что была статья в QST - "но изобретение велосипеда" не прошло даром, все же перешел с MK51 на AVR (поздновато, но что поделать , все те же проблемы - время).
Добавлено через 5 минут(ы):
А РПС-32 для стационарного использования подойдут ?Владимир, думаю пойдут , надо посмотреть емкость разомкнутых контактов, если емкость будет около 1 пФ , то можно попробовать.При этом можно смонтировать их навесным монтажом на фланцах - емкость монтажа не прибавится. В даташите емкость не обнаружил - надо еще искать или параллельно соединить штук 10 и померять прибором. http://www.chipfind.ru/datasheet/image/start/rps32.gif
все же перешел с MK51 на AVR (поздновато, но что поделать , все те же проблемы - время).Не раздумывая и не теряя времени переходи дальше, на STM, AVR только задержит в развитии. :-(
Высочайшая производительность, богатейшая периферия, поразительная (даже подозрительная :) ) дешевизна. Иные подходы, иные уровни решений. От всей души рекомендую.
Не раздумывая и не теряя времени переходи дальше, на STM, AVR только задержит в развитии. :-(Высочайшая производительность, богатейшая периферия, поразительная (даже подозрительная :) ) дешевизна. Иные подходы, иные уровни решений. От всей души рекомендую.Виктор, спасибо ! Еще пол года назад читал твои посты о STM ! Надо ломать стереотипы - хоть это и нелегко !
Обновил прошивку (v7) http://ra3wdk.qrz.ru/AT.htm
Поводом стала модернизация тюнера и расширение пределов согласования на НЧ диапазонах.
Версия 7 для предыдущей схемы с 5 емкостями и 4 индуктивностями.
На днях выложу прошивку (v8) с поддержкой дополнительного модуля с L=4 мкГн и С=320 pF . Переход тюнера на режим дополнительного
согласования сопровождается звуковым сигналом. При невозможности получить приемлемое согласование, тюнер, как и прежде , сигнализирует буквой "S".
(только теперь это происходит значительно реже и если применять совсем случайные предметы вместо антенны :-P )
Выложил 8-ю версию прошивки с поддержкой дополнительных элементов LC . Теперь максимальная индуктивность - 7,75 мкГн и максимальная емкость - 630 пФ. Банк памяти расширил до 8 - этого хватает на все диапазоны от 3,5 до 28 МГц с учетом WARC. При включении дополнительных элементов тюнер сигнализирует коротким звуковым сигналом, что указывает, что антенна требует дополнительного согласования и потребуется чуть больше времени на согласование. И если в конце работы мы услышим сигнал высокого КСВ - значит с антенной что то произошло. Скорость работы тюнера практически не изменилась при работе на диапазонные антенны. Прямая ссылка на модернизированный вариант http://ra3wdk.qrz.ru/AT.htm#bar
В начале странички описание на русском языке, + справа ссылки на странички из статьи в ж. Радио.
http://ra3wdk.qrz.ru/Autotuner/tuner.pdf
В помощь для проверки тюнера после монтажа выложил тестовую прошивку и схему коммутации реле. Если где-то возникла ошибка в соединении основной платы и микропроцессорной - то после подачи питания тестером можно пройтись по реле и найти неисправность. Так же, после работы тюнера в поле на реальную антенну, можно дома скачать данные ячеек памяти из EEPROM и оценить полный имеданс своей антенны на каждой частоте.
Первая цифра в строке - порт С
Вторая цифра в строке - порт D
Третья цифра в строке - порт B
Строки - ячейки для каждой настройки. Запись ячеек происходит последовательно, младшая по адресу строка - это последняя по счету
настройка антенны.
186131
За время эксплуатации тюнера под 100 Вт-ый трансивер был модернизирован инжектор питания тюнера, так как часто пришлось работать с полной мощностью разных трансиверов и необходимо ограничение мощности.
Так же был опробован вариант этакого "цифрового диполя" , когда вместо добавочных L и С в тюнер были установлены две индуктивности 5,7 и 15 мкГн, которые включаются в разрыв верхнего
диполя (5,7мкГн для 10 МГц и 15 мкГн для 7 МГц). Согласование на диапазонах 7,10,14,17,21,24,28 получилось не хуже 1,5-1,8. Для проверки был сделан диполь с двумя удочками и элементы из проволоки. Но для установки стационарной атенны лучше применить трубы как в модели антенны. Верхний диполь выполнен из труб 16 и 12 мм , нижний из 8 и 6 мм .
Необходимо растянуть концы верхнего диполя к центру, если планируется установка такой антенны на крышу.
RA3WDK, Добрый вечер.
Послал письмо , но что то вроде не прошло. Напишу ещё раз.
Заканчиваю монтаж Вашего антенного тюнера. Но проблемма с програмированием АТМЕГИ-16 . У меня программа PONIPROG-2000 и програматор разширенный JDM. Как на этой программе выставить фьюзы ? Картинку ПониПрог для фьюзов прицепил . Не хочется наделать ошибок.
И уж очень маленкая программа для ОТМЕГИ-16 , может я не всю получаю?
Благодарен за ответ . С уважением
Юстас LY2BOK Alytus
253489
Кто будет програмировать на PoniProg 2000 фьюзы должны выть выставленны так:
255622
Всё работает отлично. Спасибо автору.
Justas LY2BOK
6 лет прошло - может у кого осталась прошивка 5.4.2 или более новая, сайт не открывается.
Заранее благодарю.
Все прошивки есть. Извиняюсь, что не слежу за веткой.
Если кому что нужно - схемы, платы, прошивки, напишите письмо на адрес позывной<собака> майл ру.
Отвечу, как буду дома.
При прошивке до сих пор пользуюсь программой Khazama AVR. Фьюзы там устанавливаются "по смыслу", то есть подсказывается, какие фьюзы для чего нужны.
P.S> скорее всего, данный тюнер уже за более чем 10 лет устарел. Сейчас с Arduino можно векторным анализом посчитать импеданс и сразу установить реле в нужном порядке.
Powered by vBulletin® Version 4.1.12 Copyright © 2024 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot