Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Computer ControlsComputer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Cyfrowy miernik SWR i mocy.

sq1ftb 12 Lis 2010 16:17 30158 48
  • Cyfrowy miernik SWR i mocy.


    Bardzo często występuje konieczność pomiaru współczynnika fali stojącej SWR lub mocy nadawczej urządzenia. Zaprezentowana konstrukcja jest klasycznym układem pomiaru mocy i SWR ,z tym że, do obliczenia i zobrazowania wyników pomiarów zastosowano mikroprocesor ATMega8.


    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


    Cyfrowy miernik SWR i mocy.

    Urządzenie działa w oparciu o ustrój pomiarowy :

    Cyfrowy miernik SWR i mocy.

    Zobrazowania wyników :
    Cyfrowy miernik SWR i mocy.

    Cyfrowy miernik SWR i mocy.

    Cyfrowy miernik SWR i mocy.

    Cyfrowy miernik SWR i mocy.


    W załączeniu umieszczam kompletną dokumentację wraz z programem źródłowym w języku BASCOM. Być może ktoś pokusi się o skonstruowanie podobnego urządzenia. Zamieszczony materiał należy traktować jako materiał dydaktyczny. Wykonany prototyp działa prawidłowo i otrzymane wyniki pomiarów nie ustępują tzw. miernikom fabrycznym.
    Informacja dla miłośników "estetyki" : niestety nie mam fabryki obudów i - szczerze mówiąc - szkoda mi czasu na pracę w metalu. Prototyp wygląda tak jak wygląda. Odnośnie zdjęć wyświetlacza - zostały wykonane wyświetlaczowi, na którym jest jeszcze folia ochronna więc wyglądają tak jak zdjęcia wyświetlacza z folia ochronną.


    inventco.eu - proszę przeczytać informacje na temat umieszczania postów w tym dziale. Jeden obrazek OBOWIĄZKOWO umieszczony na początku tematu. Tym razem poprawiłem.
    Załączniki:

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    sq1ftb
    Poziom 12  
    Offline 
    Specjalizuje się w: mikroprocesory jednoukładowe, technika cyfrowa
    sq1ftb napisał 89 postów o ocenie 363, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Świdwin. Jest z nami od 2008 roku.
  • Computer ControlsComputer Controls
  • #2
    sashir
    Poziom 9  
    Świetny projekt.
    Bardzo dobra dokumentacja w pdf'ie, jedyne czego mi brakuje to pcb, od razu by to lepiej wyglądało. W obudowie można by chociaż panel przedni pomalować. :wink:
    Cytat:
    Odnośnie zdjęć wyświetlacza - zostały wykonane wyświetlaczowi, na którym jest jeszcze folia ochronna więc wyglądają tak jak zdjęcia wyświetlacza z folia ochronną.

    Tym mnie rozbawiłeś :D
  • #3
    sq1ftb
    Poziom 12  
    Bez obrazy. Nie mam czasu na "pierdoły". Oczywiście nie oznacza to, że nie potrafię porządnie zrobić obudowy, ale mam teraz "na warsztacie" dość przyzwoity częstościomierz do 1GHz i "walczę jeszcze z układami formowania sygnału. Jak znajdę chwilę czasu, to dopieszczę obudówkę że "mucha nie siada".

    P.S
    Przepraszam moderatora, jak każdy prawdziwy Polak mam wstręt do wszelkich "instrukcji obsługi" - przyrzekam poprawę.
  • #4
    elektor18
    Poziom 18  
    Czy tym miernikiem można np. zrobić pomiar dla CB radia? Bo tam pisze że ten miernik jest dla pasma 144MHz a CB jest w paśmie 27MHz?
  • #5
    peter_spider
    Poziom 11  
    A niby do czego ten miernik jest?????, przecież że można.

    Proszę zapoznać się dokładniej z miernikiem SWR. Dla pasma CB potrzebny jest inny ustrój pomiarowy.
    /Faces/
  • Computer ControlsComputer Controls
  • #6
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #7
    sq1ftb
    Poziom 12  
    Do pomiarów w zakresie KF ( w tym CB) miernik powinien być wyposażony w nieco inny ustrój pomiarowy. Można zastosować linię paskową od prostej SWR-miarki na CB, a dalej wykorzystać ATMega do zobrazowania wyników. Ten ustrój pomiarowy w mierniku jest głównie przystosowany do większych częstotliwości. Jeżeli chodzi o CB, to można wykonać pomiar mocy nadawanej.

    Można przyjąć, że część mikroprocesorowa jest niczym innym tylko podwójnym woltomierzem, mierzącym Upad i Uodb. Urządzeniem, które generuje te dwa napięcia jest ustrój pomiarowy. Jeżeli weźmiemy ustrój z CB SWR, to wystarczy podłączyć te dwa wyjścia, które normalnie są podłączone do przełącznika FWD, do wejść przetworników A/C mikroprocesora i program wyliczy i zobrazuje, co trzeba.
    Proszę traktować to opracowanie jako punkt wyjściowy do dowolnych eksperymentów. Po to zamieściłem program źródłowy, aby każdy - kto chce się rozwijać w tak miłym hobby jak elektronika i sprawy radiowe, mógł sobie poeksperymentować.
  • #8
    KBCH
    Poziom 13  
    W jakich zakresach częstotliwości mozna robić pomiary?
  • #9
    Freddy
    Poziom 43  
    peter_spider napisał:
    A niby do czego ten miernik jest?????, przecież że można.

    Nie wprowadzaj w błąd kolego. Do pasma CB potrzebny jest inny układ pomiarowy.
  • #10
    mkpl
    Poziom 37  
    sq1ftb świetny projekt :) Od dłuższego czasu kompletuję sprzęt pomiarowy i twój wydaje się nawet lepszy od tego na picu.

    Jedno pytanie co myślisz o dołożeniu drugiego ustroju pomiarowego na pasma kf + modyfikacja w programie aby sam rozpoznawał przez który ustrój idzie sygnał? Bo robienie 2 takich swr specjalnie na osobne pasma jest mało ekonomiczne
  • #11
    sq1ftb
    Poziom 12  
    Pracuję nad tym. Dodatkowo chcę zamiast wyświetlacza tekstowego zastosować wyświetlacz graficzny i programowo "wymalować" wskazówki jak na wyświetlaczach krzyżowych MFJ.
  • #12
    mkpl
    Poziom 37  
    Myślę że nie ma sensu tak komplikować układ. W rzeczywistości i tak się nastawia odbitą i ustawia na minimum.

    Do projektu miał bym 2 uwagi. Pierwsza to pozbyć się tego wielgachnego przełącznika na rzecz 3 przycisków i prostego menu, przekaźnik koncentryczny tutaj lepiej się sprawdził i jakiś mniejszy kontroler. Niestety AVR'y okropnie podrożały. Kiedyś kupiłem zapas atmeg po 5zł sztuka a teraz 20 to taka z niższych cen.

    Możesz też zrezygnować z kwarcu. Myślę że wbudowany oscylator 8mhz spokojnie popędzi mege w takim układzie a dodatkowo zyskasz 2 porty

    Miałbym jeszcze prośbę o dokładne z wymiarowanie ustroju pomiarowego. W PDF podałeś średnice długość ale odstępu lini pomiarowych od lini sygnałowej nie podałeś.

    Jaka jest dolna częstotliwość tego mostka? bo górna to tak stawiam że 500mhz da radę a więcej mi nie trzeba.

    Jeszcze jedna drobna uwaga czy sztuczne obciążenie nie powinno być wpinane w gniazdo odbiornika? Na schemacie jest wpinane w Tx a tak to można by mierzyć moc wydzielaną na sztucznym i napięcie (przydaje się przy strojeniu PA). Można by też dodać auto-kalibrację. Co ileś tam 20(włączeń) układ odpalał by z sztucznego obciążenia kalibrując na SWR=0 zapisywał do eeprom i miał wartość odniesienia do pomiarów.

    Pozwoliło by to też na dodanie zabezpieczenia gdy antena miała by większy swr niż 3 układ odłączał by antenę i wpinał sztuczne obciążenie aby zabezpieczyć końcówkę nadajnika

    Z swoich prywatnych widzi mi się. Dodał bym jeszcze zasilanie bateryjne wiadomo że SWR czasem pracuje w terenie a nie zawsze w ciepłym warsztaciku. Z tego powodu dodał bym jeszcze bargraph na ledach. Linijka tak z 20 diod led powinna z zapasem wystarczyć a znacząco poprawi komfort użytkowania urządzenia. To co mnie wkurza w konwencjonalnych SWR to to że trzeba się przypatrywać w skazówki a na dachach czasem jest to ciężkie do realizacji i trzeba się bardzo przyglądać a na led widać z daleka
  • #13
    sq1ftb
    Poziom 12  
    Cytat:
    Proszę traktować to opracowanie jako punkt wyjściowy do dowolnych eksperymentów. Po to zamieściłem program źródłowy, aby każdy - kto chce się rozwijać w tak miłym hobby jak elektronika i sprawy radiowe, mógł sobie poeksperymentować.

    Głupio siebie cytować, ale czasami trzeba.
    Jeżeli chodzi o wymiarowanie ustroju pomiarowego to odsyłam do literatury(podana w dokumentacji).
    Ustawienie odległości linii pomiarowych od "rdzenia transmisyjnego" odbywa się doświadczalnie w celu zapewnienia symetrii pomiarów. Uzyskuje się ją przez zamianę stron przesyłania sygnału i ustawienie jednakowego napięcia na liniach pomiarowych. Po uzyskaniu symetrii, linie transmisyjne stabilizuje się klejem. Właśnie w tym celu w podporach mocujących znajdują się stosowne wycięcia umożliwiające przesuwanie linii w stosunku do "rdzenia".
    Zdaję sobie sprawę, że urządzenie nie jest doskonałe ale - jak w autocytacie - życzę miłej zabawy z rozbudową.
  • #14
    szumlak
    Poziom 13  
    Jaki był koszt całkowity poskładania tego SWR-a ?
  • #15
    sq1ftb
    Poziom 12  
    uP - około 15 zł
    LCD - około 15 zł
    Przełącznik - 8 zł
    drobne elementy elektroniczne - kwarc, kondensatory, rezystory - ok. 5 zł
    Sztuczne obciążenie np z Alle_granie ok. 50 zł
    Obudowa - z odzysku
    Element pomiarowy - elementy z szuflady
    Razem gdzieś ok. 100 zł ( najdroższy jest oczywiście porządny rezystor berylowy do sztucznego obciążenia - można wykorzystać blok rezystorów ale trzeba uważać na prawidłową budowę - można pomierzyć SWR takiego bloku miernikiem)
  • #16
    SQ9PXB
    Poziom 27  
    Witam,

    Dodam tylko od siebie, że jeśli już robi się dokumentacje w PDF - to bardzo dobre jest - ale trzeba takowego PDF'a zoptymalizować, tak by otwierał się szybko w różnych przeglądarkach i na różnych komputerach.

    Co do projektu to jest porządnie wszystko zrobione i opisane, sam poprawiłem swój miernik cyfrowy korzystając z kilku wskazówek tutaj zawartych.

    Pozdrawiam!
  • #17
    sq1ftb
    Poziom 12  
    Nie znam się na optymalizacji PDF-ów. Trochę znam się na elektronice. Nie sądzę, abym chciał się zainteresować aspektami tworzenia pdf-ów. Format jak format. Dzisiaj jest taki, jutro będzie inny. Szkoda czasu.
  • #18
    Freddy
    Poziom 43  
    sq1ftb napisał:
    Nie znam się na optymalizacji PDF-ów. Trochę znam się na elektronice. Nie sądzę, abym chciał się zainteresować aspektami tworzenia pdf-ów. Format jak format. Dzisiaj jest taki, jutro będzie inny. Szkoda czasu.

    Nie musisz sie znać na optymalizacji, zainstaluj sobie np. Cute PDF. Pojawi Ci się jako jedna z drukarek i po prostu drukuj np. z worda na tą drukarkę. Format PDF jest od lat i nie prędko zniknie, strata czasu jest żadna.

    Rezystory 50 Ω można kupic taniej, warto zaglądać na aukcje usera ALINKA-68 na Allegro. Wystawiane są jako "Sztuczne obciążenie 50 ohm" pochodzą z demontażu, ale są pełnosprawne.
  • #19
    piotrret
    Poziom 12  
    A przy jakiej minimalnej mocy ten przyrząd działa ?
  • #20
    sq1ftb
    Poziom 12  
    Robc=50 Ohm
    Pomiar napięcia na ATMega8 ustawiony na max 5V
    Rozdzielczość pomiarowa 5V/1024 = 0.0048 V/1
    Dzielnik wejściowy ok. 1:10 co daje 0.048V
    P=U*U/100= 0,00002304 W
    I to należy traktować, jako błąd dyskretyzacji cyfrowej.
  • #21
    S.e.n.t.i.n.e.l
    Poziom 11  
    Cyfrowy miernik WFS to fajna sprawa. Przydałby mi się taki ale na pasmo X, nasze stare laboratoryjne mierniki pierwszą młodość mają już za sobą, ponadto pomiar nie należy do najkrótszych, dlatego dobrze by było mieć coś bardziej sprawnego :)
  • #22
    Tarnus
    Poziom 20  
    Czy moje gały dobrze dojrzały i widzą na pierwszym zdjęciu dwa niebieskie przewody z kabla sygnałowego z monitora VGA?
    Jeśli tak, to są to przewody 75ohm i o dość sporym tłumieniu. Mam nadzieję że wcz przez nie nie przechodzi i sa tylko od strony diód.
    Druga sprawa to ten przekaźnik to by moze i uszedł w tłumie ale do max 15-20MHz. Powyżej tej częstotliwości obowiązkowo przekaźnik wcz. Szukaj np. w starych radiotelefonach z demobilu w tzw. 315. Tam znajdziesz porządne przekaźniki wcz.


    Marek
  • #23
    Freddy
    Poziom 43  
    sq1ftb napisał:
    Robc=50 Ohm
    Pomiar napięcia na ATMega8 ustawiony na max 5V
    Rozdzielczość pomiarowa 5V/1024 = 0.0048 V/1
    Dzielnik wejściowy ok. 1:10 co daje 0.048V
    P=U*U/100= 0,00002304 W
    I to należy traktować, jako błąd dyskretyzacji cyfrowej.

    Dodając do tego dokładność ADC, itd. można przyjąć, że rozdzielczość to 1mW.
    pozdrawiam SP9OYN
  • #24
    sq1ftb
    Poziom 12  
    Cytat:
    Czy moje gały dobrze dojrzały i widzą na pierwszym zdjęciu dwa niebieskie przewody z kabla sygnałowego z monitora VGA?
    Jeśli tak, to są to przewody 75ohm i o dość sporym tłumieniu. Mam nadzieję że wcz przez nie nie przechodzi i sa tylko od strony diód.

    I zaiste tak też jest. Głównym ich zadaniem jest typowe ekranowanie przewodu sygnałowego dla napięcia stałego, zatem ich zastosowanie jest typowe dla prądu stałego. Gratuluje spostrzegawczości oraz znajomości sprzętu. Faktycznie zostały "wyprute" z kabla VGA. Odnośnie przekaźnika uwaga ze wszech miar słuszna. Mam fajny przekaźnik ale niestety impedancja falowa 75 Ohm. To na razie jest prototyp. Docelowo urządzenie będzie rozszerzone o pomiar dla zakresu KF. Ale to pieśń przyszłości.
  • #25
    Driver-
    Poziom 38  
    Względów estetycznych nie będę się czepiał, ale brakuje mi tu podstawowych parametrów reflektometru, czyli kierunkowości, tłumienia sprzężenia, minimalnej i maksymalnej mocy przy której reflektometr może być stosowany, oraz częstotliwości granicznych. Dlatego nie dziwią mnie pytania typu "czy reflektometr można stosować w pasmie CB". Nie wystarczy napisać że jest przeznaczony na zakres UKF, trzeba jeszcze spełnić pewne warunki aby na tym zakresie mógł być używany. Konstrukcja linii pomiarowej pozostawia wiele do życzenia, z obliczeń wyszło mi że impedancja falowa linii pomiędzy gniazdami to nie 50Ω lecz ~128Ω. Ponadto linie sprzężone są w niewielkiej odległości od wyprowadzeń gniazd, które dodatkowo zamontowane są pod kątem 90°, wszystko to wprowadza asymetrię układu i dodatkowe zakłócenia w liniach sprzężonych. Sam montaż daleki od zasad jakimi należy kierować się przy konstrukcjach na pasmo UKF. Nieszczelna elektrycznie obudowa pozwala na wnikanie do jej wnętrza w.cz. np. z kabla, nieszczelnego elektrycznie nadajnika, czy z anteny, co może powodować dodatkowe zakłócenia. Tłumaczenie że jest jaka jest o za mało. Nie znam się za bardzo na programowaniu µC, ale w programie zauważyłem warunki korygujące wpływ dzielnika, natomiast diody zostały pominięte. Diody przy małych napięciach, nawet do 5V, mogą wnosić znaczące błędy pomiaru napięcia szczytowego z racji ich kwadratowej charakterystyki. Dopiero przy wyższych napięciach można traktować ich charakterystykę jako liniową. Oczywiście bez wzorcowania nie można tego ująć w programie. Nie widzę też w programie przeliczenia napięcia dla mocy skutecznej, wiec mierzone napięcie odnosi się raczej do mocy szczytowej co nie zostało jasno powiedziane. Z racji tych błędów traktował bym ten reflektometr bardziej jako wskaźnik niż miernik SWR i mocy. Zastanawiam się jakim to fabrycznym reflektometrom ten reflektometr nie ustępuje. Ponieważ większość fabrycznych reflektometrów UKF których cena nie przekracza kwoty kilkuset złotych nie można nazwać miernikami. Co nie znaczy że dobrze zrobiony amatorski reflektometr przelotowy nie może dorównać chociaż tym ze średniej półki, a często dorównuje i tym z wyższych półek.
  • #26
    sq1ftb
    Poziom 12  
    Zgadzam się z większością stwierdzeń mojego szacownego przedmówcy. Nieśmiało jednak chciałbym się oddać drobnej polemice.
    Założeniem moim było zainteresowanie młodego adepta łączności radiowych, możliwością wykonania w miarę prostego urządzenia pomiarowego. A proszę mi wierzyć, że wielu młodych ludzi nie ma niestety środków finansowych na tworzenie skomplikowanych - i niestety nie najtańszych rozwiązań.
    Oczywiście można zdecydowanie polepszyć właściwości takiego urządzenia poprzez zastosowanie wewnętrznego generatora DDS Analog Device oraz zastosowaniu w układzie pomiarowym scalonych układów pomiaru mocy również tej firmy. Można zlecić wykonanie ustroju pomiarowego poprzez wyfrezowanie elementów na frezarce CNC i tam też zlecić wykonanie obudowy. Płytkę drukowaną do układu elektroniki - taką elegancką z solder maską - można zamówić w stosownej firmie. I proszę mi wierzyć - urządzenie będzie super. Niestety będzie obciążone pewną małą wadą-będzie duuuuuużo droższe. Głównym celem tego projektu jest zwrócenie uwagi na zastosowanie mikroprocesorów w różnych urządzeniach radiowych, konkretniej na zainteresowanie młodych ludzi-nastolatków-możliwością tworzenia własnoręcznie urządzeń elektronicznych. Jak zapewne Kolega zauważył w internecie istnieje wiele różnych publikacji dotyczących mikrokontrolerów ale czy wszystkie opracowania zawierają programy źródłowe ? Co najwyżej skompilowany plik wsadowy. Czy tym zachęcimy kogoś do własnych eksperymentów ? Co najwyżej zaprosimy do prostego powielenia konstrukcji.
    Natomiast jeżeli chodzi o sam ustrój pomiarowy, to ewentualne uwagi odnośnie jego parametrów elektrycznych proszę kierować do autora SP5AHY bo - jak zaznaczyłem w dokumentacji - właśnie z podanej tam literatury zaczerpnąłem inspiracje do wykonania projektu.
    Serdecznie chciałbym podziękować Koledze za trafne uwagi i poświęcenie - zapewne drogocennego czasu - na odniesienie się do mojej publikacji.
    P.S
    Ostatnio dla porównania dokonałem pomiaru kilku różnych anten moich kolegów używając z jednej strony przyrządu MFJ a z drugiej strony mojej niezdarnej konstrukcji i z niepokojem muszę stwierdzić, że wyniki były porównywalne.
  • #27
    Driver-
    Poziom 38  
    Właśnie młodym adeptom należy pokazywać że można zrobić coś porządnego i porządnie za niewielkie pieniądze. Niech się nie uczą bylejakości, której przykłady mają nawet biorąc do ręki, wydawało by się, markowy sprzęt. To co robi MFJ pozostawię bez komentarza, reklama dźwignią handlu jak mówi stare przysłowie pszczół. Nie zgodzę się z twierdzeniem że do wykonania linii pomiarowych potrzebny jest sprzęt specjalistyczny wystarczy trochę wiedzy, pomysłowości, dokładności i cierpliwości. Z powodzeniem można wykonać linie sprzężone na częstotliwościach nawet do 1,5GHz. Przykłady można znaleźć w Internecie. Przy pomocy paru oporników i kondensatorów można zmniejszyć wpływ charakterystyki diod na pomiary. Wystarczy spolaryzować przewodząco złącze diody odpowiednio dobranym prądem, aby zaczęła mierzyć dokładniej napięcia niższe niż napięcie bariery potencjałów. A napięcia jakie powstaną na przewodzących złączach można bez problemu uwzględnić w programie. Przykładem są detektory AM w odbiornikach radiotelefonów CB, które mają polaryzowaną diodę w kierunku przewodzenia, co zdecydowanie poprawia liniowość przy sygnałach na poziomie czułościowym. Jako ciekawostkę podam że reflektometry przelotowe na liniach sprzężonych z powodzeniem pracują na częstotliwościach nawet ponad dziesięciokrotnie niższych od ich częstotliwości granicznej, więc pomiary na paśmie CB tym reflektometrem są możliwe. Sam mam reflektometry które w specyfikacji mają podane zakresy od 30÷300 MHz oraz drugi, który mierzy od 1÷30 MHz. Porównywałem pomiary obu również na częstotliwościach ~27MHz i zauważyłem błędy w granicach tolerancji obu przyrządów (klasa dokładności 1,5). Dodam jeszcze że w Twoim reflektometrze, tak na oko, linie mają długość ~7cm więc górna częstotliwość przy której ten reflektometr drastycznie nie traci na kierunkowości to max 210MHz więc na częstotliwości 10x niższej (21MHz) powinien poprawnie mierzyć. Na 27MHz być może nawet bardziej poprawnie niż w pasmie 2m.

    P.S. W swoim życiu widziałem gorsze konstrukcje. Jeszcze raz powtarzam że od strony cyfrowej nie ma się za bardzo czego czepiać. Tyle że wybrałeś jedną z gorzej pomyślanych linii sprzężonych jako podstawę miernika.
  • #28
    sq9mm
    Poziom 11  
    wydaje mi się że przechodzicie w formę kłótni , linia sprzężona lepsza lub gorsza ale autorowi chodziło o zaprezentowanie części cyfrowej miernika. Ja na przykład zastanawiam się czy nie zmodyfikować mojego miernika właśnie o to rozwiązanie bo podoba mi się ten projekt
  • #29
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • #30
    krzychu.84
    Poziom 16  
    Witam,
    konstrukcja godna pochwały!

    Jaką można "przepuścić" maksymalną moc przez miernik?

    Krzysztof.