Transceiver (tr)uSDX ma układ pomiaru napięcia/prądu/mocy końcówki mocy. Ponieważ moc wyjściowa również jest mierzona, możliwe jest pokazanie sprawności końcówki mocy. Jest to bardzo przydatne przy strojeniu stopnia wyjściowego pracującego w klasie E, jak również w do pracy terenowej aby zmierzyć napięcie zasilania lub baterii i inne parametry.
Ja mam transceiver uSDX+ z chin. Spróbujmy w nim zrobić to samo co wjest w (tr)uSDX i dodajmy do niego układ pomiaru prądu/napięcia/mocy wejściowej końcówki mocy oparty o moduł z układem INA219. Ta przeróbka powinna dać się zastosować do innych transceiverów opartych o USDX.
UWAGA: żeby zrobić tą modyfikację trzeba mieć troche zdolości manualnych, umiejętność lutowania, podstawową znajomość elektroniki i wiedzieć jak skompilować firmware uSDX i potrafić je flashować przez 6-pinowe złącze ISP. Trzeba też najpierw zrobić modyfikację dodającą miernik SWR. Jeśli to problem, to lepiej po prostu kupić orginalny (tr)uSDX.
Użyjemy gotowej płytki z układem INA219, dostępnej od Adafruit i innych producentówe:
Podłączenie płytki jest proste:
– Należy znaleźć ścieżkę która prowadzi zasilanie do końcówki mocy, przeciąć ją, podłączyć VIN+ do części ścieżki po stronie zasilania, podłączyć VIN- do do części ścieżki po stronie końcówki mocy
– Należy podłączyć płytkę do szyny I2C procesora ATmega328P: PC4 do SDA, PC5 do SCL
– Podłączyć GND do masy, podłączyć Vcc do +5V. Uwaga: to zwiększy napięcie na szynie o około 0.13V (1.4V*1k/(1k+10k)), tak mała wartość nie jest problemem.
Transceiver uSDX+ ma te sygnały dostępne z dołu płytki, dla innych konstrukcji trzeba je samemu znaleźć albo poprowadzić przewody na drugą stronę płytki.
Zbliżenie:
Płytka z INA219 jest na tyle cienka że można ją zamontować z dołu płyty uSDX+:
Modyfikacja oprogramowania
Dodałem obsługę INA219 do firmware uSDX. Moje zmiany zostały przyjęte do orginalnego repozytorium uSDX: https://github.com/threeme3/usdx można też użyć mojego repozytorium, które może mieć dodatkowe funkcjonalności poprawki (lub błędy) które nie zostały dodane do orginalnego firmware: https://github.com/sq5bpf/usdx
Należy odkomentować (usunąć // przed #define) linijkę #define SWR_METER 1 i linijkę #define INA219_POWER_METER 1 w pliku usdx_settings.h file , oraz zakomentować funkcjonalność CAT i DIAG, ewentualnie zrobić jakieś dodatkowe zmiany wedle własnego uznania, potem skompilować firmware w Arduino IDE. Jeśli nie ma błędów, należy załadować firmware do mikrokontrolera przez 6-pinowe złącze ISP na płycie uSDX+ (ja używam do tego programatora kompatybilnego z usbasp). Po załadowaniu firmware należy zrobić reset do ustawień fabrycznych, jeśli radio tego samo nie zrobiło by itself.
Kalibracja
Ustawienia kalibracji w pliku usdx_settings.h pasują do mojego transceivera, można je poprawić aby miernik pokazywał bardziej wiarygodny pomiar.
Po załadowaniu nowego firmware należy zrobić reset do ustawień fabrycznych (jeśli radio tego samo nie zrobiło), zmienić pozycję menu 1.13 SWR Meter na FWD-SWR, zmienić tryb na CW i nadać ciągłą nośną z podłączonym sztucznym obciążeniem i miernikiem mocy. Wyświetlacz powinien pokazać moc padającą i SWR:
Należy zmienić ustawienie menu 1.14 Cal. power tak aby wyświetlacz pokazywał taką samą moc wyjściową jak miernik mocy. Najlepiej zrobić to na wyższych pasmach.
Należy rozłączyć połączenie pomiędzy VIN+ i zasilaniem i włączyć w to miejsce amperomierz. Zmienić ustawienie menu 1.13 SWR Meter na I-U-P (prąd/napięcie/moc wejściowa końcówki mocy) and włączyć nadawanie.
Zmienić ustawienie menu 1.15 Cal. current tak aby wyświatlacz pokazywał taki sam prąd jak zewnętrzny miernik:
Powyższe zdjęcie pokazuje moc wejściową końcówki mocy 3.35W, prąd 439mA i napięcie końcówki 11.37V.
Zmienić ustawienie many 1.13 SWR Meter na PWR-EFF. To włączy pokazywanie mocy wyjściowej i sprawności końcówki mocy ( 100% * moc wyjściowa/moc wejściowa końcówki).
Używanie układu pomiaru parametrów końcówki
Do normalnego użytkowania najlepiej ustawić opcję menu 1.13 SWR Meter na FWD-SWR, co pokazuje moc wyjściową i SWR. Inne możliwości wyboru to PWR-EFF co pokazuje moc wyjściową i sprawność końcówki i I-U-P co pokazuje prąd/napięcie/moc wejściowa końcówki mocy (przydatne do oceny stanubaterii w terenie).
Odejmując moc wyjściową od mocy wejściowej końcówki otrzymujemy moc traconą w stopniu końcowym. Tranzystor BS170 ma dopuszczalną moc strat 830mW, a w końcówce mamy 3 tranzystory równolegle, więc jeśli moc tracona jest większa niż 2.49W (830mW*3) to przekroczyliśmy maksymalną dopuszalną moc strat i tranzystory mogą zostać szybko zniszczone.
Wzmacniacz w klasie E powinien być zestrojony na największą sprawność. W celu strojenia najłatwiej jest zmienić indukcyjność szeregową od strony końcówki (a nie drugą indukcyjność która jest elementem filtru dolnoprzepustowego i pułapki na 2 harmoniczną). Należy zmieniać częstotliwość co 100kHz w okolicy częstotliwości pracy i obserwować sprawność. Jeśli sprawność maleje ze zwiększaniem się częstotliwości to oznacza że ta indukcyjność jest zbyt mała i należy ją zwiększyć (przez przesunięcie zwojów tak aby były ciaśniej lub nawet dołożenie 1 zwoju). Jeśli sprawność maleje ze zmniejszaniem się częstotliwości to oznacza że ta indukcyjność jest zbyt duża i należy ją zmniejszyć (przez bardziej równe ułożenie zwojów na rdzeniu lub nawet usunięcie 1 zwoju).
Uwaga: uSDX+ i inne podobne 8-pasmowe transceivery nie mają osobnych obwodów na pasmo 12m. Nie należy stroić obwodów wyjściowych na tym paśmie.
VY 73
Jacek / SQ5BPF