pa0nhc meter voor
geringe HF vermogens |
(C)
The use, copy and modification of all info on this site is
only permitted for non-commercial purposes, and
thereby explicitly mentioning my radio amateur call sign "PA0NHC" as
the original writer / designer / photographer / publisher.
|
Dit gevoelige apparaatje meet het effectieve (r.m.s.) HF vermogen over een inwendige 50 Ohm belasting.
Het maximaal meet bare vermogen is 3.9 mWrms
(+6dBm of 0.44Vrms over 50 Ohm).
De minimum betrouwbare vermogen indicatie is slechts 1uW (-30dBm) met een
onnauwkeurigheid van -1dB.
Het meet bereik is dus 36 dB.
Het frequentie bereik is eenvoudig
naar beneden uit te breiden.
De voeding (3,5 tot 5,0 Vdc) geschiedt hier uit 3 stuks AAA batterijen.
De opgenomen stroom is ca. 3 tot
8mA.
Onnauwkeurigheden door de toepassing
van standaard onderdelen is kleiner dan 1dB.
Gemeten eigenschappen van
het prototype door Veron Lab op de DVRA 20191102 : 3.5 MHz : -0.218 dBm tov. 0 dBm (een naald dikte). 100 kHz : -2 dB. 1.6 GHz : -3 dB. De schaalverdeling was correct. Als de opgegeven componenten en waardes worden gebruikt, is de schakeling vrij van afregelen. |
LET OP : dit systeem meet de werkelijke
rms waarde van de aangeboden golfvorm.
- Een blok signaal zal een grotere uitslag geven dan een sinus
signaal met gelijke amplitude.
- Een driehoek signaal zal een kleinere uitslag geven dan een sinus signaal met gelijke amplitude.
-
Om de correcte aanwijzing van deze rms meter te controleren, moet een sinus signaal met bekende
rms-waarde worden aangeboden :
De stem geeft vele frequenties af waarvan de pieken kunnen samenvallen en op tellen. Bij "AAAAA " roepen in de microfoon zal de ALC van een AM gemoduleerde zender, zal deze rms-powermeter slechts 50-60% van maximale CW vermogen van die zender aanwijzen. Een SSB zender zal namelijk de output terug regelen totdat in de pieken niet meer dan 100% piek vermogen gegenereerd wordt.
Download de onderdelen lijst HIER
Download het schema HIER
|
De meterschaal voor
een Conrad 103538| |
Deze tabel kan helpen een schaal te tekenen voor een afwijkende meter.
|
Schakelaar panel. |
|
Boorplannen voor een Hammond
1554EGY ABS behuizing
om het geheel in het deksel ervan te installeren.
BNCgat : 13 mm voor Amphenol BNC bus
type B6252 HB-NPP3G-50, Conrad 748198.
Schakelaar gaten : 6,2mm.
LED gat : 5mm (of 6.35mm indien in een frontplaat houder).
Speciaal ontworpen printje.
In verband met een optimaal frequentie bereik, moet de gespecificeerde BNCbus
direct op het printje worden gesoldeerd.
Gescheiden montage
van printje en BNCbus via een coax verbinding is niet aan te bevelen.
Het dubbelzijdige printje is niet alleen aan de randen, maar ook
bij elke massa verbinding van elk component voorzien van een doorverbinding tussen
beide massa vlakken van top en
bottom.
Eventuele montage in een andere behuizing :
Het printje is ontworpen om de schakelaartjes en de LED direct in het
printje te solderen. Dit maakt een compacte montage in het deksel van het
Hammond 1554JGY doosje mogelijk. De bedrading bestaat dan slechts uit twee ader
paren naar de draaispoel meter en de batterij houder.
Omdat de schakelaars en de LED in
deze schakeling alleen gelijk spanningen voeren, kunnen ze eventueel ook
gescheiden worden gemonteerd, en via draden met het printje verbonden kunnen
worden.
De BNCbus met het printje eraan kan dan elders gemonteerd worden.
Het gebruik van een andere meter.
Wijkt de inwendige weerstand van de draaispoel meter af van 210 Ohm, of wijkt de
gevoeligheid van de draaispoel meter af van 1mA,
dan moeten de
waardes van R4,5 en 6 aangepast worden voor volle schaal uitslag bij 3,3V en
0,33V uitgang spanning van IC1. Verder op deze pagina is een tabel, waarmee dan zelf
een meterschaal kan worden geconstrueerd.
Hoe het werkt.
IC1 is een "rms detector" SMD chip, met een conversie versterking van 7,5Vdc / Vrms. De ingang weerstand van IC1 varieert tussen 0 en 800MHz van 225 Ohm naar 175 Ohm. Doordat ingang weerstanden R1 en R2 er aan parallel geschakeld zijn, varieert de totale ingang weerstand tussen 0,1MHz en 800MHz slechts tussen 51,6 Ohm en 48,4 Ohm, met een verwaarloosbare max. VSWR van 1,03. Tussen 0,8 en 2,5 GHz daalt de ingangs weerstand van het IC geleidelijk naar 80 Ohm. De totale ingang weerstand is dan 36 Ohm. Tussen 1,5 GHz en 2,5 GHz daalt de versterking van het IC geleidelijk naar 5,8 Vdc/Vrms. Dat zou leiden tot een gevoeligheid vermindering van (36/50) x (5,8/7,5) = 0,56 x of -2,5 dB.
Voor de ingang weerstanden R1 en R2 zijn dikfilm SMD weerstanden gekozen vanwege hun geringe eigen zelfinductie. Alle weerstanden en condensatoren zijn goedkope SMD 1206 types.
Voor 3,3V uitgangspanning is met R5//R6 volle schaal uitslag van 1mA draaispoel meter M ingesteld. De ingang spanning van IC1 is dan 0,44V (+6dBm). D1,2 beveiligen IC1 tegen overbelasting. Ze beginnen te begrenzen nadat meter M volle schaal aanwijst, en beïnvloeden metingen daardoor niet.
IC1 is nauwkeurig en gevoelig, en kan nog een ingang spanning van slechts -30dBm of 7mVrms met -1dB afwijking detecteren. Dat komt dus overeen met slechts 1uW HF vermogen over de 50 Ohm belasting.
Om invloeden van brom storingen te voorkomen verzwakt C8 frequenties lager dan ca. 14kHz met 6dB/okt (-45dB@50Hz).
Met S2 kan de meter gevoeligheid verhoogd worden met +20dB. Diode D3 beschermt de meter dan tegen te grote stromen.
In verband met het meten van zeer hoge frequenties :
- is het ingang circuit direct
rond de BNC pen gegroepeerd
- is een haakse BNCbus toegepast die op het printje wordt gesoldeerd. Dit levert de kortst mogelijke
verbindingen tussen BNC en PCB op, gunstig voor een geringe ingang VSWR over een
groot frequentie bereik.
- alle massa verbindingen (ook die van componenten) zijn met "via's" tussen
top en bottom massa vlakken
uitgevoerd voor laagst mogelijke retour impedanties.
Het boren.
Zie de maatschetsen.
- Verwijder de pakking uit het
deksel.
- Schroef het deksel op de doos.
- Teken het 13mm gat voor de BNCbus (Conrad
1366297) af in de zijkant van het deksel.
- LET OP: zie boorplannen voor de juiste zijkant !
- Plaats de doos in een boorklem op een kolom boormarchine.
- Het gat voor boren met 2mm.
- Vergroot het gat met 6mm.
- Boor het gat (met een tapse boor) op tot maximaal 13mm.
- Controleer of de BNCbus net in het gat past.
- Vijl het gat van conisch naar cilindrisch.
- Verwijder het deksel.
- Vijl het 13mm gat tot een sleuf, zodat de BNCbus dwars in het gat kan schuiven
- Ontbraam de sleuf.
- Boor de overige gaten in het deksel.
Het solderen.
Het printje is ontworpen met verlengde soldeer eilandjes voo de SMD componenten, voor het makkelijk verhitten van de soldeer plekken, en het goed vloeien van het soldeer. De twee miniatuur tuimel schakelaartjes zijn gekozen voor hun kleine afmetingen en lage prijs. LET OP: de pen afstand van de tuimel schakelaars is 4,15mm. RM5 schakelaars passen NIET in het printje. Soldeer de BNCbus, de schakelaars en de LED nog niet. Die volgen later. Waarschuwing : - SMD condensatoren bezitten geen opdruk. Alleen de kleur verschilt. - Controleer van de SMD weerstanden de waarde opdruk. Of MEET eventueel voordat
u het plaatst. De volgende soldeer werkwijze bleek voor mij het handigst :
- Vertin de te solderen plekken op het printje eerst DUN. - Verwijder daarna overtollige tin van het printje mbv.
de-soldeer litze. - Plaats het component op het printje, en hecht één contact
snel vast. - Soldeer nu het andere contact van het component. - Vloei als laatste het eerst gehechte contact door. ========== Plaats als laatste het IC en neem anti-statische maatregelen :
- Hecht alleen pen 4 zoals boven beschreven |
De montage in het deksel.
- Soldeer de BNC bus goed vlak op
het "top copper" vlak van het printje.
- Monteer de schakelaars in het deksel, met
hun moeren losjes vast.
- De LED los in het printje steken.
- Het printje over de schakelaar pennen schuiven, met de LED in het gat.
De bol van de LED net uit de
buitenzijde van het deksel laten steken.
- Draai de BNC moer vast en controleer de juiste stand van het printje
- Soldeer de schakelaar pennen en de LED.
- Draai de schakelaar moeren vast.
De schakelaars komen dus op
enkele millimeters afstand van het printje.
- Soldeer de meter draden en de batterij draden.
- Voorkom latere draadbeuk. Lijm de draden bij de soldeerplaatsen aan het
printje vast mbv. thermische lijm.
Controle van de correcte aanwijzing.
-
Breng de batterijen aan.
-
Leg tussen batterijhouder en meter een stukje zacht schuimplastic, en schroef
het deksel op het doosje.
- Zet S2 in stand "ongevoelig"
(0dB).
- Voer 0,447 Vrms (1,26 Vtt) sinus signaal met een
frequentie van 200kHz of hoger aan de 50 Ohm BNC bus toe. De meter moet "+6" aanwijzen.
- Zet S2 in stand "gevoelig"
(-20dB).
- Voer 44,7 mVrms (0,126 Vtt) sinus signaal met een
frequentie van 200kHz of hoger aan de 50 Ohm BNC bus toe. De meter moet weer "+6"
aanwijzen.