HF антенна анализатору Arduino жана DDS модулу менен: 6 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

салам

Бул Нускамада мен сизге антеннаны өлчөөчү жана анын VSWR ди HF жыштык тилкелеринин баарында же баарында көрсөтө турган арзан антенна анализаторун кантип курганымды көрсөтөм. Ал минималдуу VSWRди жана ар бир диапазонго тиешелүү жыштыкты табат, бирок антеннаны тууралоону жеңилдетүү үчүн колдонуучу тандап алган жыштык үчүн реалдуу убакытта VSWRди көрсөтөт. Эгерде бир жыштык диапазонун шыпырып салсаңыз, анда VSWR менен жыштыктын графиги көрсөтүлөт. Ошондой эле арткы бетинде USB порту бар, жыштыкты жана VSWR маалыматын чыгаруу үчүн, компьютерде графикалык графиктин жакшырышына мүмкүнчүлүк берет. USB порту, керек болсо, микрофонду жаңыртуу үчүн да колдонулушу мүмкүн.

Мен жакында эле ышкыбоздук радиого кирдим (анткени инфраструктурасы жок чоң аралыктарда теңтуштар менен баарлашуу идеясы мага жакты) жана тез арада төмөнкүдөй байкоолорду жасадым:

1. Мени кызыктырган бүткүл дүйнөлүк байланыштар HF диапазондорунда ишке ашат (3-30 МГц)

2. HF трансиверлери абдан кымбат жана эгерде сиз аларды жакшы дал келген антеннага киргизбесеңиз бузулат

3. Көбүнчө сиз өзүңүздүн HF антеннаңызды бактын аркы өйүзүндө жайгашкан зымдардан (эгер сиз 2 -жылы өткөргөнүңүздөн да көбүрөөк акча короткуңуз келбесе) орнотушуңуз күтүлөт.

4. Сиздин антеннаңыз начар болушу мүмкүн, бирок сиз аны сынап көргөнгө чейин билбейсиз.

Эми пурист балким антеннаны өтө аз кубаттуулукта кызыгуу жыштыгында текшерип, матчтын сапатын баалоо үчүн бургулоо приборундагы VSWRди текшериши керек деп айтмак. Мен колдонгум келген ар бир жыштык үчүн мындай нерселер менен алек болууга убактым жок. Мен чынында антенна анализаторун кааладым. Бул аппараттар антенна матчынын сапатын HF диапазондорунда каалаган жыштыкта текшере алат. Тилекке каршы, алар абдан кымбат, ошондуктан мен өзүмдүкүн жасай аламбы деп ойлонуп көрдүм. Мен K6BEZ тарабынан аткарылган эң сонун жумушка туш келдим (кара: https://www.hamstack.com/project_antenna_analyzer.html), ал арзан түз санарип синтезатор модулун (DDS) башкаруу үчүн Arduino колдонулушун иликтеген. Көп өтпөй ал Ардуинодон PICти колдонууну артык көрүп, наркы боюнча таштап кеткен. Ооба, 2017 -жылы сиз Arduino Nano -ну 3,50 фунт стерлингге сатып ала аласыз, ошондуктан мен анын ишин кайра карап чыгуу, токтогон жерин тандап, эмнени ойлоп табуумду көрүү убактысы келди деп ойлодум (эске алыңыз, мен жалгыз эмесмин) муну ким кылды: интернеттен табууга боло турган абдан сонун мисалдар бар).

Жаңыртуу (29/7/2018) - бул иш Кытайдан келген bi3qwq тарабынан негизделген, ал колдонуучу интерфейсине чынында эле жакшы жакшыртууларды киргизген, ал жылуу -жумшак бөлүшкөн. Ал абдан профессионалдуу ПХБны (калибрлөө резисторунун чоң өзгөчөлүгү менен) иштеп чыккан жана чындап эле жакшы көрүнгөн курууну жасаган. Анын үстүнө ал схема даярдап койгон, мен билем, буга чейин комментарий жазгандардын көбү кубанат. Көбүрөөк маалымат алуу үчүн комментарийлер бөлүмүн караңыз.

Жаңыртуу - Мен жакында 60 мге кире баштадым, аны оригиналдуу эскиз камтыган эмес. Ошентип, мен 160 м жана 60 м диапазондорун кошкон 7 -версияны жүктөдүм. Бул толуктоолор эмес; алар анализатордун иштешине толук киргизилген. Мен дагы эле окула турган u8glib шрифтин таба алганым үчүн бактылуумун, бирок ошол кичинекей экранда бир убакта он диапазонду көрсөтүүгө мүмкүндүк берди (бул бир аз кайгыга себеп болгон монокосмос болбосо да). Мен жаңы диапазондор үчүн калибрлөө баалуулуктарын бааладым. Мен муну туруктуу резисторлор менен текшерип көрдүм жана алар абдан жакшы натыйжаларды беришти.

Жаңыртуу - бир нече адамдар схемалар жөнүндө сурашкандай, негизги Arduino / DDS / VSWR көпүрөсүнүн схемасы негизинен K6BEZдин баштапкы чыгармасынан өзгөртүлгөн эмес. Сураныч, мен бул долбоорго негизделген анын баштапкы схемасы үчүн жогорудагы URLди текшериңиз. Мен колдонуучунун оңой иштөөсүн камсыз кылуу үчүн кодерди, OLED экранды жана толук иштелип чыккан программаны коштум.

Жаңыртуу - Бул система диод детекторлору бар резистивдүү көпүрө менен бирге өтө төмөн чыңалуудагы DDS сигнал булагын колдонот. Ошентип, диоддор алардын сызыктуу эмес аймактарында иштеп жатышат жана бул системанын менин биринчи версиясы VSWRди аз окууга ыктады. Мисал катары, 16 Ом же 160 Омдук импеданс жүктөө 50 Ом системасында болжол менен VSWRди көрсөтүшү керек; бул эсептегич бул кырдаалда VSWRди 2ге жакыныраак көрсөткөн. Мен, демек, бул көйгөйдү чечүү үчүн натыйжалуу болуп көрүнгөн белгилүү жүктөрдү колдонуу менен программалык калибрлөө жүргүздүм. Бул нускаманын акыркы кадамында сүрөттөлгөн жана кайра каралып чыккан эскиз жүктөлгөн.

Жаңыртуу - борттогу графикалык түзүлүш бир гана шыпырууларга кошулду, анткени антеннанын узундугун минималдуу VSWR үчүн тууралоо өтө эле пайдалуу болгондуктан, график сизге заматта көрүнүүчү трендди берет.

1 -кадам: буюмдарыңызды сатып алыңыз

Сизге төмөнкү заттар керек болот. Алардын көбүн Ebayден арзан алууга болот. Эң кымбат бир нерсе куту болчу, 10 фунт стерлингге жакындап калды! Кээ бир нерселерди алмаштыруу мүмкүн болушу мүмкүн (мен 50 Rs ордуна 47 Rs колдонгом). Диоддор адаттан тыш болчу (мен Италиядан 5 арзан сатып алышым керек болчу) жана эгер сиз эмне кылып жатканыңызды билсеңиз, жеткиликтүү нерселерди алмаштырууга арзыйт.

• Arduino Nano
• DDS модулу (DDS AD9850 Signal Generator Module HC-SR08 Signal Sine Square Wave 0-40MHz)
• 1.3 "i2c OLED дисплейи
• MCP6002 оп-амп (8 пин)
• 2 өчүрүү AA143 диод
• Керамикалык конденсаторлор: 2 өчүрүү 100 нФ, 3 өчүрүү 10 нФ
• 1 uF электролиттик конденсатор
• Резисторлор: 3 өчүрүү 50 R, 2 өчүрүү 10 K, 2 өчүрүү 100 K, 2 өчүрүү 5 K, 2 өчүрүү 648 R
• 2,54 мм бурамалуу терминал блоктору: 3 өчүрүү 2-пин, 2 өчүрүү 4-пин
• Бир ядролук илгич зым
• 702 же окшош илгич зым
• Stripboard
• Arduino жана DDSти туташтыруу үчүн чарчы баш тилкеси (аял) - тегерек оюкчаны жаңылып сатып албаңыз!
• SO-239 шасси орнотуучу розетка
• Баскыч жана баскычы бар айлануучу кодер (15 импульс, 30 кармоочу)
• Арзан айлануучу кодер 'модулу' (милдеттүү эмес)
• Долбоор кутусу
• Которуштуруу / которуштуруу
• USB бурчуна оң бурчтуу мини-USB (50 см)
• PP3 жана батарея клип / кармагыч
• Өз алдынча жабышчаак PCB монтаждоо посттору / тирешүүлөр

Сизге ошондой эле ширетүүчү темир жана электроника шаймандары керек болот. 3D принтер жана мамыча бургу корпус үчүн пайдалуу, бирок эгер кааласаңыз, баарын лентага чогултуп, куту менен убара болбоңуз.

Албетте, сиз бул ишти колго алып, өзүңүздүн тобокелчилигиңизде алынган натыйжаларды колдоносуз.

2 -кадам: Stripboardду жайыңыз

Лентадагы компоненттерди кантип жайгаштырууну пландаңыз. Сиз муну өзүңүз жасай аласыз, K6BEZдин баштапкы схемасына таянуу менен (анда кодер же экран жок - https://www.hamstack.com/hs_projects/antenna_analyzer_docs.pdf 7 -бетти караңыз), же убактыңызды үнөмдөй аласыз менин макетимди көчүрүү.

Мен бул макеттерди квадрат кагаз жана карандаш менен жөнөкөй жол менен жасайм. Ар бир кесилиш стриптиз тешигин билдирет. Жез тректер горизонталдуу барат. Крест сынган жолду билдирет (эгерде бар болсо, 6 мм бургулоону же тиешелүү куралды колдонуңуз). Айланасында кутусу бар тегерекчелердин саптары баштарды билдирет. Бурамалары бар чоң кутулар туташтыргыч блокторду билдирет. Менин диаграммада тактанын ортосунан горизонталдуу өтүүчү кошумча сызык бар экенин эске алыңыз. Аны кошуп жатканда муну калтырып коюңуз ("бул сызыкты калтыруу" деп белгиленген).

Кээ бир компоненттер кызыктай салынган окшойт. Бул дизайн негизги аппараттык жабдууларды иштеткенден кийин өнүккөндүктөн болуп жатат (айрыкча, мен коддогучка, мисалы, аппараттык үзгүлтүктөр керек экенин түшүнгөндө).

Тактага компоненттерди ширетүүдө мен Blu-Takти бекем кармап туруу үчүн колдоном, ал эми мен буттарды ширетүү үчүн тактаны оодарып салам.

Мен Arduino менен DDS модулун тегиздеп, ачкыч казыктарын туташтыруу үчүн стриптизди колдонуп, колдонулган зымдын көлөмүн азайтууга аракет кылдым. Мен ошол кезде аппараттык үзгүлтүктөр кодерди D2 жана D3 төөнөгүчтөрүндө гана иштөө керек экенин түшүнгөн жокмун, ошондуктан DDS RESETти баштапкы D3 туташуусунан бир аз зым менен жылдырууга туура келди:

DDS ЖӨНДӨӨ - Arduino D7

DDS SDAT - Arduino D4

DDS FQ. UD - Arduino D5

DDS SCLK - Arduino D6

Arduino D2 & D3 коддогучтар үчүн колдонулат A & B. D11 коддогучту которуу үчүн колдонулат. D12 колдонулбайт, бирок мен аны келечекте кеңейтүү үчүн бурамалуу терминал жасайм деп ойлогом.

Arduino A4 & A5 OLED экраны үчүн SDA & SCL (I2C) сигналдарын берет.

Arduino A0 & A1 VSWR көпүрөсүнөн кирүүлөрдү алат (OPAMP аркылуу).

3 -кадам: Модулдарды орнотуңуз, перифериялык түзүлүштөрдү тиркеп, кодду жаркылдатыңыз

Тактага корпуска орнотуу кыйынчылыгына барардан мурун аны сынап көрүү керек. Ийкемдүү зымдын жардамы менен төмөнкү компоненттерди бурамалуу терминал блоктору аркылуу тактага тиркеңиз:

• 1.3 "OLED дисплейи (SDA жана SCL тиешелүүлүгүнө жараша Arduino пин A4 жана A5 менен туташкан; жер жана Vcc Arduino GND жана +5Vге өтөт, албетте)
• Ротари коддоочу (бул жерге, эки сигнал линиясына жана коммутатор линиясына муктаж - эгер кодер туура эмес иштесе, анда которуштуруу линияларын тегерете айландыруу керек болушу мүмкүн - буларды тиешелүү түрдө Arduino жерге, D2, D3 & D11 менен туташтырыңыз). Прототипдөө үчүн мен 15/30 коддогучту KH-XXX коддогуч модулунун тактайына орнотуп койгондугума көңүл бургула, анткени жылаңач кодерлердеги казыктар өтө начар. Акыркы жумуш үчүн мен зымдарды түз коддогучка коштум.
• 9В батарея
• SO -239 розеткасы - борбордук пинди антенна сигнал линиясына туташтырыңыз жана антенна үчүн M3 шакек терминалын колдонуңуз.

Төмөнкү эскизди Arduinoго жаркылдатыңыз. Ошондой эле Oli Krausтун эң жакшы OLED драйвер китепканасын киргизгениңизди текшериңиз, болбосо компиляция кыйрап күйүп кетет:

Эгерде сиздин OLED дисплейиңиз бир аз башкача болсо, u8glibде башка конфигурация жөндөөсү керек болушу мүмкүн; бул Оли мисалынын кодунда жакшы жазылган.

4 -кадам: Баарын жакшы кутуга салыңыз (милдеттүү эмес)

Мен анализаторду жылаңач такта катары калтырууну олуттуу ойлондум, анткени ал кээде гана колдонулушу мүмкүн болчу. Ой жүгүрткөнүмдө, эгер мен бир антеннада көп жумуш жасасам, анда ал бузулуп калышы мүмкүн деп ойлогом. Ошентип, баары бир кутуга кетти. Мунун кантип жасалгандыгы жөнүндө майда -чүйдөсүнө чейин айтуунун кажети жок, анткени сиздин кутуңуз башкача болот, бирок кээ бир негизги өзгөчөлүктөрдү айта кетүү керек:

1. Пластинаны орнотуу үчүн өзүн-өзү жабыштыруучу ПХБга каршы колдонуңуз. Алар жашоону чындап жеңилдетет.

2. Arduino USB портун корпустун арт жагына алып чыгуу үчүн кыска USB адаптерин колдонуңуз. Андан кийин VSWR маалыматтарына каршы жыштыктагы сериялык портко кирүү жана Arduino капкагын чечпестен жаңылоо оңой.

3. Мен интернеттен эч нерсе таба албагандыктан, OLED дисплейин колдоо үчүн атайын 3D басылган бөлүгүн иштеп чыктым. Бул морт экранды коргоо үчүн акрилдин 2 мм бөлүгүн киргизүүгө уруксат берүү үчүн тешикке ээ. Аны эки тараптуу скотч же өз алдынча тыгуучу бурамалар менен орнотсо болот (эки жагында өтмөктөрү бар). Дисплей орнотулгандан кийин, бардыгын камсыз кылуу үчүн, ысык зымды колдонуп, кагаздын артындагы PLA төөнөгүчтөрүн эритип алыңыз. Бул жерде кызыккандар үчүн STL файлы:

5 -кадам: Калибрлөө

Башында мен эч кандай калибрлөөнү кылган жокмун, бирок VSWR эсептегич дайыма төмөн окуп жатканын билдим. Бул антенна жакшы көрүнгөнү менен, менин бургулоочу машинамдын автоматтык тетиги ага дал келе алган жок дегенди билдирет. Бул көйгөй DDS модулу өтө аз амплитудалуу сигналды бергендиктен пайда болот (3,5 МГцте болжол менен 0,5 Vpp, жыштык көбөйгөн сайын тоголонуп кетет). VSWR көпүрөсүндөгү детектордук диоддор алардын сызыктуу эмес аймагында иштейт.

Бул үчүн эки мүмкүн болгон оңдоо бар. Биринчиси, DDSтин чыгуусуна кең тилкелүү күчөткүчтү орнотуу. Потенциалдуу ылайыктуу түзмөктөр Кытайдан арзан баада сатылат жана алар өндүрүштү болжол менен 2 В -ге чейин көтөрүшөт. Менин сезимимде, бул амплитуда да бир аз маргиналдуу болуп калат жана кээ бир сызыксыздык калат. Экинчи ыкма - бул бар болгон эсептегичтин чыгуусуна белгилүү жүктөөлөрдү коюу жана ар бир жыштык тилкесинде көрсөтүлгөн VSWRди жазуу. Бул сизге VSWRге салыштырмалуу оңдоо ийримдерин түзүүгө мүмкүндүк берет, аны Arduino эскизине киргизип, оңдоону тез арада колдонууга болот.

Экинчи ыкманы оңой эле кабыл алдым. Жөн эле төмөнкү резисторлорду кармаңыз: 50, 100, 150 жана 200 Ом. Бул 50 омдук аспапта булар аныктама боюнча 1, 2, 3 жана 4 VSWRлерге туура келет. Эскизде 'use_calibration' которгучу бар. Муну ТӨМӨН кылып коюңуз жана эскизди жүктөңүз (ал экранда эскертүү көрсөтөт). Андан кийин ар бир резистор үчүн ар бир жыштык тилкесинин борборунда өлчөөлөрдү жүргүзүңүз. Күтүлгөн жана көрсөтүлгөн VSWRге каршы план түзүү үчүн электрондук жадыбалды колдонуңуз. Сиз андан кийин TrueVSWR = m.ln (MeasuredVSWR)+c түрүнүн мультипликаторун жана кесилишин берген логарифмдик ийри сызыкты жасай аласыз. Бул баалуулуктар акыркы эки тилкеде swr_results массивине жүктөлүшү керек (эскиздеги мурунку комментарийлерди караңыз). Бул аларды коюу үчүн кызык жер, бирок мен шашып бара жаткам жана бул дүкөндөр калкып жүргөндө, ал кезде акылга сыярлык тандоо болуп көрүнгөн. Андан кийин use_calibration которуштургучун ЖОГОРУГА коюңуз, Arduino -ны кайра жарыңыз жана кетиңиз.

Көңүл буруңуз, споттук жыштыкты өлчөөдө диапазонду алгачкы тандоо үчүн калибрлөө колдонулат. Эгер сиз жыштыгын одоно өзгөртсөңүз, бул жаңыртылбайт.

Эми эсептегич белгиленген жүктөөлөр үчүн күтүлгөндөй эле окуйт жана антенналарымды өлчөөдө мааниси бар окшойт! Мен ал кең тилкелүү күчөткүч келгенде, убара болбойм деп ойлоп жатам …

6 -кадам: Анализаторду колдонуу

PL-259 коргоосу аркылуу антеннаны туташтырып, аппаратты күйгүзүңүз. Ал экранды көрсөтөт, андан кийин бардык негизги HF диапазондорун автоматтык түрдө тазалайт. Дисплей текшерилүүчү жыштыкты, учурдагы VSWR көрсөткүчүн, VSWRдин минималдуу көрсөткүчүн жана ал пайда болгон жыштыкты көрсөтөт. Өлчөө ызы -чуусун азайтуу үчүн VSWRдин ар бир жыштык чекитинде беш өлчөө алынат; бул беш окуунун орточо мааниси андан соң акыркы маанини көрсөткөнгө чейин жыштыгы боюнча тогуз пункттан турган орточо чыпкадан өткөрүлөт.

Эгерде сиз бул баардык топторду тазалоону токтоткуңуз келсе, жөн эле коддогучтун баскычын басыңыз. Тазалоо токтойт жана топтолгон бардык маалыматтардын кыскача мазмуну көрсөтүлөт (али тазаланбаган топтор үчүн нөлдөр менен). Экинчи басуу башкы менюну алып келет. Тандоолор коддогучту айлантуу жана андан кийин аны тиешелүү пунктка басуу аркылуу жасалат. Башкы менюда үч тандоо бар:

Бардык топторду тазалоо бардык негизги HF топторун тазалоону кайра баштайт. Ал бүткөндө, ал жогоруда сүрөттөлгөн корутунду экранды көрсөтөт. Муну жазгыңыз келсе же сактап калгыңыз келсе сүрөткө тартыңыз.

Бирдиктүү шыпыруу коддогуч менен бир диапазонду тандап, андан кийин аны шыпырып салууга мүмкүндүк берет. Тандоо учурунда толкун узундугу жана жыштык диапазону көрсөтүлөт. Тазалоо аяктагандан кийин, коддогучту экинчи жолу басуу жөнөкөй VSWRге каршы жыштыктын графигин көрсөтөт, минималдуу VSWRдин сандык көрсөткүчү жана анын пайда болуу жыштыгы. Бул сиз колдоруңузду кыскартууну же узартууну билгиңиз келсе, бул абдан ыңгайлуу, анткени ал VSWR трендин жыштык менен көрсөтөт; бул жөнөкөй сандык отчет менен жоголот.

Жалгыз жыштык сизге бирдиктүү жыштыкты тандоого мүмкүндүк берет, андан кийин реалдуу убакытта антеннаны тууралоо үчүн VSWRдин тирүү өлчөөсүн үзгүлтүксүз жаңыртып турат. Алгач тиешелүү жыштык диапазонун тандаңыз; дисплей анда тандалган диапазондун борбордук жыштыгын жана жандуу VSWR көрсөткүчүн көрсөтөт. Бул учурда тиешелүү диапазондогу калибрлөө колдонулат. Жыштыктын цифраларынын биринин асты сызылат. Бул коддогучтун жардамы менен солго жана оңго жылдырылышы мүмкүн. Коддогучту басуу линияны бекемдейт; анда кодерди айлантуу цифраны азайтат же көбөйтөт (оролуп же көтөрүлбөстөн 0-9). Цифраны оңдоо үчүн кодерди кайра басыңыз, андан кийинкисине өтүңүз. Бул мүмкүнчүлүктү колдонуу менен сиз HF спектринин дээрлик бардык жыштыгына кире аласыз - башында тандоо тобу сизди каалаган жериңизге жакындатууга жардам берет. Бирок бир эскертүү бар: тандалган топтун калибрлөө башында жүктөлөт. Эгерде сиз цифраларды өзгөртүү менен тандалган диапазондон өтө эле алыстап калсаңыз, калибрлөө анча жараксыз болуп калат, андыктан тандалган диапазондо калууга аракет кылыңыз. Бул режимди бүтүргөндөн кийин, астынкы сызыкты оңго жылдырыңыз, ал "чыгуу" астында калганга чейин, анан башкы менюга кайтуу үчүн коддогучту басыңыз.

Эгерде сиз компьютериңизди анализатордун артындагы USB розеткасына туташтырсаңыз (б.а. Arduino ичине), сиз Arduino сериялык мониторун ар кандай шыпыруу операциясында VSWR маанилерине каршы жыштыкты чогултуу үчүн колдоно аласыз (ал учурда 9600гө коюлган, бирок сиз аны өзгөртө аласыз) эскизимди оңдоо менен оңой). Андан кийин баалуулуктарды электрондук жадыбалга койсо болот, андыктан туруктуу графиктерди ж.б.

Скриншот VSWRдин корутундусун көрсөтөт: менин 7,6 м балык кармоочу тик антеннам 9: 1 UNUN менен. Менин бургум 3: 1 максималдуу SWRди орното алат, анын ички авто тюнер бирдиги. Мен аны 80 м жана 17 мден башка баардык топтордо күүлөй алаарымды көрө аласыз. Ошентип, азыр менде көп тилкелүү антенна бар экенин билүү менен эс алам жана көпчүлүк топторду өткөрүп жатканда кымбат нерсени сындырбайм.

Ийгилик жана бул пайдалуу деп ишенем.