Máte v hamshacku analógový merač výkonu a PSV s ručičkou? Je spolehlivý, ale přesný odpočet při ladění antény z něj někdy dostanete jen stěží. Kris, SP2KMO, preto navrhol DigiMeter32. K reflektometru s diodovými detektory pro rozsah 1,8 – 200 MHz přidává digitální odpočet na barevném displeji.
Nejlepší na tom je, že ručička pracuje dál beze změny. Elektronika detektory jen „odposlouchá“ přes vyrovnávací zesilovač s velkou vstupní impedancí.
V článku se dočtete
Co uvidíte na displeji
Na 4″ displeji s rozlišením 480×320 jsou čtyři velké sedmisegmentové údaje: FORWARD (Dopředný výkon), SWR, REFLECTED (Odražený výkon) a RETURN LOSS v dB. Nevysvícené segmenty jsou v pozadí jemně viditelné, přesně jako na LCD měřicího přístroje.
Spodní pruh ukazuje výkon do antény (NET), druhý z údajů PEP nebo AVG, ztráty nesprávným přizpůsobením (MISMATCH) a SWR MIN. To je nejnižší PSV během aktuálního vysílání, které při ladění antény přijde vhod. Horní pruh hlásí stavy UNCAL, ADC ERR, ALARM a TX.
Hardware ve dvou částech
Konstrukce je rozdělena na dvě části. Část A je ve skříňce měřiče u vazebního členu: operační zesilovač MCP6002 jako buffer, 16bitový převodník ADS1115 a konektor X1. Analogové signály FWD a REF tak nikdy neopustí kovovou skříňku.
Časť B je na zadní straně displeje: měnič Recom R-78E5.0-0.5, doska ESP32-WROOM-32D DevKit, LCD s řadičem ILI9488, ILI9486 nebo ST7796S, tlačítko, RGB LED a volitelný alarm PSV s bzučákem. Obě části spojuje pětižilový stíněný kabel s napájením +13,8 V, +3,3 V, sběrnicí I²C (SDA, SCL) a zemí. Stínění je uzemněno pouze na straně měřiče. Všechny součástky jsou vývodové (THT) nebo hotové moduly.
Signálová cesta
Napětí z detektoru jde přes dělič 1 MΩ / 318 kΩ (÷4,14) a filtry do sledovače s MCP6002 a odtud do ADS1115. Dělič autor zvolil podle měření: při 100 W dává detektor asi 8,9 V, což je na převodníku přibližně 2,15 V. Rozsah končí kolem 13 V na detektoru, tedy asi při 200 W. Pro jiný měřič uvádí vzorec R2 = 1 MΩ · 3 V/(U_max − 3 V).
Vstup chrání jen samotný 1 MΩ rezistor. Externí Schottkyho diody autor vynechal záměrně, protože jejich svodový proud by přes 1 MΩ způsoboval velkou chybu. Detektor musí dávat kladné napětí vůči zemi a měřit je třeba s přepínačem měřiče v poloze SWR.
ADS1115 volí zesílení pro každý kanál zvlášť, až do rozsahu ±0,256 V s krokem asi 8 µV. Proto změří i velmi malé odražené napětí při dobrém PSV.
Firmware a repozitář
Celý projekt je na GitHube. Firmvér je napísaný pre ESP-IDF 5.5 s grafickou knižnicou LVGL 9, která se stáhne automaticky. Kromě ESP32 běží také na ESP32-C6. Kompilace je standardní:
- idf.py set-target esp32 (nebo esp32c6),
- idf.py menuconfig, kde v sekci DigiMeter32 nastavíte řadič LCD, piny a hodnoty děliče,
- idf.py build Flash monitor.
Zdrojové kódy jsou přehledně rozděleny: meas.c zpracovává měření, calib.c křivku detektoru, ui.c obrazovku a console_cmds.c příkazy konzole. Schéma ve složce docs je vygenerováno Python skriptem s knihovnou schemdraw a je také ve formátu PDF pro tisk na A3. Podrobný návod k firmwaru je pouze v polštině.
Kalibrace přes konzolu
Diodový detektor je nelineární. Desetinásobný výkon dá podle autora 4,3násobné napětí namísto očekávaných 3,2násobných. Kalibrace je proto vícebodová.
Firmware má vestavěnou kalibraci z autorových měření s IC-7000 a umelou záťažou a štyri profily: KF 80-6m, orientačný 160m a dva prázdné. Kdo chce vyšší přesnost, připojí se na sériovou konzoli (115200 b/s) a kalibruje sám:
- zero uloží klidová napětí bez vysílání,
- cal fwd 10 přidá bod při vysílaném výkonu 10 W. Vysílat je třeba nosnou (FM, CW nebo AM bez modulace, ne SSB) do 50 Ω zátěže. Stačí 4 až 8 bodů, z toho alespoň jeden při malém výkonu,
- profile copy a cal scale přenesou křivku na jiné pásmo jediným známým bodem,
- export vypíše všechna nastavení jako příkazy k zálohě.
Přes konzolu nastavíte i práh alarmu PSV (výchozí 3,0), práh detekce vysílání (0,5 W), čas držení špičky nebo vyhlazování. Příkazem stream si můžete posílat údaje ve formátu CSV například do tabulky.
Ovládání a praxe
Krátký stisk tlačítka přepíná AVG/PEP, dlouhý stisk další kalibrační profil. AVG je vyhlazený průměr, PEP maximum s podržením a pomalým poklesem, vhodné pro SSB. RGB LED svítí zeleně v pohotovosti, červeně při vysílání a modře, když chybí ADS1115. Firmware se pak každou vteřinu pokouší převodník znovu najít.
Zajímavé jsou i autorovy poznámky z měření. Od 80 do 6 m se citlivost vazebního členu při 10 W lišila jen o ±2 %, takže pro KV stačí jedna křivka. Na 80 m však samotný měřič vnáší do vedení PSV asi 1,6 a na 160 m více než 3, takže rádio snižuje výkon. Jedná se o vlastnost vazebního člena testovaného měřiče, nikoli úpravy. Na 160 m autor doporučuje měřič z vedení vyjmout.
Shrnutí
DigiMeter32 je pěkný příklad, jak s pár moduly a ESP32 dát analogovému PSV metru moderní digitální odpočet a přitom zachovat jeho ručičku. Schéma, seznam součástek i firmware jsou veřejně dostupné v repozitáři SP2KMO. Pokud máte doma vhodný měřič a chuť pájet, je to ideální projekt pro zimní večery.