Máte v hamshacku analógový merač výkonu a PSV ręką? Jest niezawodny, ale czasami trudno jest uzyskać dokładny odczyt podczas strojenia anteny. Chris, SP2KMO, preto navrhol DigiMeter32. Do reflektometru z detektorami diodowymi w zakresie 1,8-200 MHz dodano cyfrowy odczyt na kolorowym wyświetlaczu.
Najlepsze jest to, że ręka nadal pracuje bez zmian. Elektronika „nasłuchuje” detektorów jedynie poprzez wzmacniacz równoważący o dużej impedancji wejściowej.
Przeczytasz w artykule
Co zobaczysz na wyświetlaczu
Na 4-calowym wyświetlaczu o rozdzielczości 480×320 znajdują się cztery duże, siedmiosegmentowe dane: FORWARD (moc przekazywana), SWR, REFLECTED (moc odbita) oraz RETURN LOSS w dB. Nieoświetlone segmenty są słabo widoczne w tle, podobnie jak na wyświetlaczu LCD urządzenia pomiarowego.
Dolny pasek pokazuje moc anteny (NET), drugi z danych PEP lub AVG, stratę niedopasowania (MISMATCH) i SWR MIN. Jest to najniższy PSV podczas bieżącej transmisji, co przydaje się przy strojeniu anteny. Górny pasek wyświetla statusy UNCAL, ADC ERR, ALARM i TX.
Sprzęt w dwóch częściach
Konstrukcja podzielona jest na dwie części. Część A znajduje się w skrzynce licznikowej w pobliżu sprzęgacza: wzmacniacz operacyjny MCP6002 jako bufor, 16-bitowy konwerter ADS1115 i złącze X1. Sygnały analogowe FWD i REF nigdy nie opuszczają metalowej obudowy.
Časť B znajduje się z tyłu wyświetlacza: przetwornik Recom R-78E5.0-0.5, doska ESP32-WROOM-32D DevKit, LCD z kontrolerem ILI9488, ILI9486 lub ST7796S, przyciskiem, diodą LED RGB i opcjonalnym alarmem PSV z brzęczykiem. Obie części połączone są pięciożyłowym, ekranowanym kablem z zasilaniem +13,8 V, +3,3 V, magistralą I²C (SDA, SCL) i masą. Ekran jest uziemiony tylko po stronie licznika. Wszystkie komponenty to gniazda THT lub gotowe moduły.
Ścieżka sygnału
Napięcie z detektora przechodzi przez dzielnik i filtry 1 MΩ / 318 kΩ (÷4,14) do trackera z MCP6002, a stamtąd do ADS1115. Autor dobierał dzielnik zgodnie z pomiarem: przy 100 W detektor daje około 8,9 V, czyli na przetworniku około 2,15 V. Zakres kończy się przy około 13 V na detektorze, czyli przy około 200 W. Dla kolejnego metra podaje wzór R2 = 1 MΩ · 3 V / (U_max – 3 V).
Tylko sam rezystor 1 MΩ chroni wejście. Autor celowo pominął zewnętrzne diody Schottky'ego, gdyż ich prąd upływowy powyżej 1 MΩ powodowałby duży błąd. Detektor musi dawać napięcie dodatnie w stosunku do masy i musi być mierzone przy przełączniku miernika w pozycji SWR.
ADS1115 wybiera wzmocnienie dla każdego kanału osobno, aż do zakresu ±0,256 V w krokach co około 8 µV. Dlatego zmierzy nawet bardzo małe odbite napięcie przy dobrym PSV.
Oprogramowanie sprzętowe i repozytorium
Cały projekt trwa GitHub. Firmvér je napísaný pre ESP-IDF 5.5 s grafickou knižnicou LVGL 9, który zostanie pobrany automatycznie. Oprócz ESP32 działa również na ESP32-C6. Kompilacja jest standardowa:
- idf.py ustaw cel esp32 (lub esp32c6),
- idf.py menuconfig, gdzie w sekcji DigiMeter32 ustawiasz kontroler LCD, piny i wartości dzielnika,
- if.py buduje monitor Flash.
Kody źródłowe są wyraźnie podzielone: meas.c obsługuje pomiar, calib.c krzywą detektora, ui.c ekran i console_cmds.c polecenia konsoli. Schemat w folderze docs jest generowany przez skrypt Pythona z biblioteką schemdraw i jest również w formacie PDF do wydrukowania w formacie A3. Szczegółowa instrukcja oprogramowania jest dostępna wyłącznie w języku polskim.
Kalibracja przez konsolę
Detektor diodowy jest nieliniowy. Według autora dziesięciokrotna moc da 4,3 razy większe napięcie zamiast oczekiwanych 3,2 razy. Kalibracja jest zatem wielopunktowa.
Oprogramowanie posiada wbudowaną kalibrację z autorskich pomiarów IC-7000 a umelou záťažou a štyri profily: KF 80-6m, orientačný 160m i dwa puste. Ci, którzy chcą większej dokładności, podłączają się do konsoli szeregowej (115200 b/s) i kalibrują się:
- zero przechowuje napięcia jałowe bez transmisji,
- cal fwd 10 dodaje punkt przy nadawanej mocy 10 W. Musisz transmitować nośną (FM, CW lub AM bez modulacji, nie SSB) do obciążenia 50 Ω. Wystarczą od 4 do 8 punktów, z czego przynajmniej jeden za niską wydajność,
- kopia profilu i skala kalkulacyjna przenoszą krzywą na inne pasmo z jednym znanym punktem,
- eksport wyświetla listę wszystkich ustawień jako polecenia kopii zapasowej.
Za pomocą konsoli możesz także ustawić próg alarmu PSV (domyślnie 3,0), próg detekcji transmisji (0,5 W), czas podtrzymania wartości szczytowej lub wygładzanie. Za pomocą polecenia stream możesz przesłać dane w formacie CSV np. do tabeli.
Kontrola i praktyka
Krótkie naciśnięcie przycisku przełącza AVG/PEP, długie naciśnięcie innego profilu kalibracji. AVG to wygładzona średnia, maksimum PEP z zatrzymaniem i powolnym zanikiem, odpowiednia dla SSB. Dioda LED RGB świeci na zielono, gdy jest gotowa, na czerwono podczas transmisji i na niebiesko, gdy brakuje ADS1115. Następnie oprogramowanie sprzętowe co sekundę próbuje ponownie znaleźć konwerter.
Ciekawe są także notatki autora z pomiaru. Od 80 do 6 m czułość elementu sprzęgającego przy mocy 10 W zmieniała się tylko o ±2%, więc dla KV wystarczy jedna krzywa. Na 80m natomiast sam miernik wprowadza do linii około 1,6 PSV, a na 160m ponad 3, więc radio zmniejsza moc. Jest to właściwość elementu sprzęgającego badanego licznika, a nie modyfikacja. Przy 160 m autor zaleca usunięcie licznika z linii.
Streszczenie
DigiMeter32 jest dobrym przykładem tego, jak za pomocą kilku modułów i ESP32 można zapewnić analogowemu miernikowi PSV nowoczesny cyfrowy odczyt, trzymając go jednocześnie za rękę. Schemat, lista części i oprogramowanie sprzętowe są publicznie dostępne pod adresem Repozytoria SP2KMO. Jeżeli masz w domu odpowiedni miernik i masz ochotę na lutowanie to jest to projekt idealny na zimowe wieczory.