Máte v hamshacku analógový merač výkonu a PSV s ručičkou? Je spoľahlivý, ale presný odpočet pri ladení antény z neho niekedy dostanete len ťažko. Kris, SP2KMO, preto navrhol DigiMeter32. K reflektometru s diódovými detektormi pre rozsah 1,8 – 200 MHz pridáva digitálny odpočet na farebnom displeji.
Najlepšie na tom je, že ručička pracuje ďalej bez zmeny. Elektronika detektory len „odpočúva“ cez vyrovnávací zosilňovač s veľkou vstupnou impedanciou.
V článku sa dočítate
Čo uvidíte na displeji
Na 4″ displeji s rozlíšením 480×320 sú štyri veľké sedemsegmentové údaje: FORWARD (Dopredný výkon), SWR, REFLECTED (Odrazený výkon) a RETURN LOSS v dB. Nevysvietené segmenty sú v pozadí jemne viditeľné, presne ako na LCD meracieho prístroja.
Spodný pruh ukazuje výkon do antény (NET), druhý z údajov PEP alebo AVG, straty nesprávnym prispôsobením (MISMATCH) a SWR MIN. To je najnižšie PSV počas aktuálneho vysielania, ktoré pri ladení antény príde vhod. Horný pruh hlási stavy UNCAL, ADC ERR, ALARM a TX.
Hardvér v dvoch častiach
Konštrukcia je rozdelená na dve časti. Časť A je v skrinke merača pri väzobnom člene: operačný zosilňovač MCP6002 ako buffer, 16-bitový prevodník ADS1115 a konektor X1. Analógové signály FWD a REF tak nikdy neopustia kovovú skrinku.
Časť B je na zadnej strane displeja: menič Recom R-78E5.0-0.5, doska ESP32-WROOM-32D DevKit, LCD s radičom ILI9488, ILI9486 alebo ST7796S, tlačidlo, RGB LED a voliteľný alarm PSV s bzučiakom. Obe časti spája päťžilový tienený kábel s napájaním +13,8 V, +3,3 V, zbernicou I²C (SDA, SCL) a zemou. Tienenie je uzemnené len na strane merača. Všetky súčiastky sú vývodové (THT) alebo hotové moduly.
Signálová cesta
Napätie z detektora ide cez delič 1 MΩ / 318 kΩ (÷4,14) a filtre do sledovača s MCP6002 a odtiaľ do ADS1115. Delič autor zvolil podľa merania: pri 100 W dáva detektor asi 8,9 V, čo je na prevodníku približne 2,15 V. Rozsah končí okolo 13 V na detektore, teda asi pri 200 W. Pre iný merač uvádza vzorec R2 = 1 MΩ · 3 V / (U_max − 3 V).
Vstup chráni len samotný 1 MΩ rezistor. Externé Schottkyho diódy autor vynechal zámerne, pretože ich zvodový prúd by cez 1 MΩ spôsoboval veľkú chybu. Detektor musí dávať kladné napätie voči zemi a merať treba s prepínačom merača v polohe SWR.
ADS1115 volí zosilnenie pre každý kanál zvlášť, až do rozsahu ±0,256 V s krokom asi 8 µV. Preto zmeria aj veľmi malé odrazené napätie pri dobrom PSV.
Firmvér a repozitár
Celý projekt je na GitHube. Firmvér je napísaný pre ESP-IDF 5.5 s grafickou knižnicou LVGL 9, ktorá sa stiahne automaticky. Okrem ESP32 beží aj na ESP32-C6. Kompilácia je štandardná:
- idf.py set-target esp32 (alebo esp32c6),
- idf.py menuconfig, kde v sekcii DigiMeter32 nastavíte radič LCD, piny a hodnoty deliča,
- idf.py build Flash monitor.
Zdrojové kódy sú prehľadne rozdelené: meas.c spracúva meranie, calib.c krivku detektora, ui.c obrazovku a console_cmds.c príkazy konzoly. Schéma v priečinku docs je vygenerovaná Python skriptom s knižnicou schemdraw a je aj vo formáte PDF na tlač na A3. Podrobný návod k firmvéru je len v poľštine.
Kalibrácia cez konzolu
Diódový detektor je nelineárny. Desaťnásobný výkon dá podľa autora 4,3-násobné napätie namiesto očakávaných 3,2-násobných. Kalibrácia je preto viacbodová.
Firmvér má vstavanú kalibráciu z autorových meraní s IC-7000 a umelou záťažou a štyri profily: KF 80-6m, orientačný 160m a dva prázdne. Kto chce vyššiu presnosť, pripojí sa na sériovú konzolu (115200 b/s) a kalibruje sám:
- zero uloží pokojové napätia bez vysielania,
- cal fwd 10 pridá bod pri vysielanom výkone 10 W. Vysielať treba nosnú (FM, CW alebo AM bez modulácie, nie SSB) do 50 Ω záťaže. Stačí 4 až 8 bodov, z toho aspoň jeden pri malom výkone,
- profile copy a cal scale prenesú krivku na iné pásmo jediným známym bodom,
- export vypíše všetky nastavenia ako príkazy na zálohu.
Cez konzolu nastavíte aj prah alarmu PSV (predvolene 3,0), prah detekcie vysielania (0,5 W), čas držania špičky alebo vyhladzovanie. Príkazom stream si môžete posielať údaje vo formáte CSV napríklad do tabuľky.
Ovládanie a prax
Krátky stisk tlačidla prepína AVG/PEP, dlhý stisk ďalší kalibračný profil. AVG je vyhladený priemer, PEP maximum s podržaním a pomalým poklesom, vhodné pre SSB. RGB LED svieti zelene v pohotovosti, červeno pri vysielaní a modro, keď chýba ADS1115. Firmvér sa potom každú sekundu pokúša prevodník znova nájsť.
Zaujímavé sú aj autorove poznámky z merania. Od 80 do 6 m sa citlivosť väzobného člena pri 10 W líšila len o ±2 %, takže pre KV stačí jedna krivka. Na 80 m však samotný merač vnáša do vedenia PSV asi 1,6 a na 160 m viac ako 3, takže rádio znižuje výkon. Ide o vlastnosť väzobného člena testovaného merača, nie úpravy. Na 160 m autor odporúča merač z vedenia vybrať.
Zhrnutie
DigiMeter32 je pekný príklad, ako s pár modulmi a ESP32 dať analógovému PSV metru moderný digitálny odpočet a pritom zachovať jeho ručičku. Schéma, zoznam súčiastok aj firmvér sú verejne dostupné v repozitári SP2KMO. Ak máte doma vhodný merač a chuť spájkovať, je to ideálny projekt na zimné večery.