<<

Magnetische veldsterkte indicator. 20170715

Sets PCBs zijn beschikbaar.

        Aanleiding.
Een capacitief afgestemd (1/4 lambda omtrek) raam resonerend afstemmen, is door zijn geringere bandbreedte veelal kritischer dan het afstemmen van breedbandiger antenne systemen zoals een 1/2 lambda dipoool. Daarbij kan een niet perfect aangepaste coax feeder als frequentie afhankelijke "aanpasser" reageren. Met als gevolg dat de frequentie met de bij de zender waargenomen optimale VSWR niet overeenkomt met de werkelijke resonantie frequentie van het raam.
Het raam is dan niet resonerend afgestemd, met als gevolg een duidelijk merkbaar slechter rendement. 

Mijn conclusie :

1. Een raam antenne moet alleen afgestemd worden voor optimale magnetische afstraling van de toegevoerde energie.
2. Met behulp van de ATU  kan daarna een eventueel nog optredende misaanpassing worden verholpen.

Daartoe moet de door het raam geproduceerde relatieve magnetische veld sterkte bepaald kunnen worden.

        Algemeen.
Dit breedbandige systeempje geeft een indicatie van de magnetische "near field" sterkte.
Het antenne deel ervan wordt opgesteld in de nabijheid van een raam antenne. Het meterdeel wordt afgelezen bij de zender en is door een 3 draads kabel verbonden. De voeding spanning is 4,5V (3x AA), en de opgenomen stroomsterkte is 2 - 18mA. Als het geheel alleen tijdens afstemmen is ingeschakeld, kan een lange batterij levensduur verwacht worden.


Klik HIER om het schema te downloaden.


Antenne PCB.


Meter PCB.

        Schema.
Antenne spoel L1
(zelf inductie 50-100uH) wordt sterk gedempt door de geringe ingang weerstand van IC1 (225 Ohm) en is daardoor zeer breedbandig. D1 en D2 begrenzen eventuele te hoge antenne spanningen tot 1,4Vpp, en beveiligen IC1 zo tegen overbelasting. IC1 zet deze HF spanning om in een proportionele gelijk spanning, met een omzetting factor van 7,5Vdc/Vrms. Het IC kan minimale HF spanningen van 10mV detecteren, en werkt nog bij 3V voeding spanning. In deze schakeling is de maximale uitgang spanning van IC1 door de werking van D1 en D2 begrensd tot ca. 3,9V. Met S2 in de stand QRP wordt de meter gevoeligheid ca. 5x vergroot. Na het plaatsen van het antennetje moet met S2 in gevoeligheid stand "QRO" en maximaal vermogen volle meter uitslag worden verkregen. In gevoeligheid stand "QRP" kan dan nog met 5W vermogen worden afgestemd. Zonder hinder voor anderen en de eigen zender. D3 beveiligt de meter dan tegen te grote klemspanning. PI-filters  L2 - L7, en C5 - C12 voorkomen beÔnvloeding door eventueel op de verbinding kabel geÔnduceerde HF signalen. De maximale  uitgang stroom van het IC is hier 10mA, de voeding stroom dan ca. 18mA, en de dissipatie dan ca. 80mW, veilige waardes.

        Materialen.
Download de onderdelen lijst.

Het IC is een SMD SOT23 type met 6 pennen. De condensatoren zijn multi layer types met geringe zelfinductie, behalve C5, een tantalium type. De weerstanden zijn 0,25W metaalfilm. De smoorpoelen zijn miniatuur ferriet types. Gebogen tot steek 7,5mm of 10mm.

        Printjes.
Het dubbelzijdige antenne unit printje bevat 3 gaten :
    1 gat om de antenne staaf te fixeren mbv. een tywrap.
    2 gaten voor montage in een Hammond 1554BGY behuizing. Een
1554B2GY behuizing is weer bestendig.

De Conrad 103538 draaispoel meter en het dubbelzijdige meter printje passen in een Hammond 1554EGY behuizing. 
Aansluitingen M- en M+ zijn hier passen voor. Er is echter ruimte voor het boren van passende gaten voor andere meters.

Het 3-aderige getwiste verbinding kabeltje wordt via 3 polige schroefklemmen aangesloten. De kabel aansluiten mbv. een 3-polige DIN stekker is hanig.

        IC.
Het   SOT-23   6 lead   IC   AD8361ARTZ   is
HIER te bestellen. Ook verkrijgbaar bij Mouser.com. Let op dat u de 6 lead ARTZ versie bestelt.

        Ferriet staaf.
Een klein goedkoop 5x80mm ferriet staafje Ui=300 (Conrad 535575) met 42 windingen 1mm dik draad erop voldoet.  De zelfinductie is dan ca. 50uH. 

Ferriet staven van #61 materiaal (Ui=125) zijn echter optimaal. Het is ook voor hogere frequenties (van 1 tot 30MHz) geschikt. Ze zijn oa. te bestellen bij amidon.de. Deze staven kosten echter veel meer, en vergen veel kostbaarder behuizingen.

Voor 100uH zelfinductie het aantal windingen vermenigvuldigen met 1,4.
Voor   25uH zelfinductie het aantal windingen vermenigvuldigen met 0,71.

Wikkel voorbeelden op #61 ferriet staven voor ca. 50uH zelfinductie :
    Amidon R61-025-400 : 42 windingen

    (Amidon R61-037-300 : 38 windingen)
    (Amidon R61-050-400 : 33 windingen)
    (Amidon R61-050-400 : 31 windingen)

NB: Een AM omroep radio ferriet staaf is ongeschikt voor frequenties boven 1,5MHz.

        Samenstellen.

     Antenne eenheid.
Buig eventueel aansluit draden van RM5 componenten recht tot RM2,5 .

Alle condensatoren met de kortst mogelijke aansluitdraden solderen ! 

- Met het IC uitgezonderd, soldeert u alle componenten op het antenne printje.

- Wikkel de antenne spoel op de ferriet staaf. Op het 8x50mm staafje passen 42 windingen 1mm dik geÔsoleerd draad (gebruik bij voorbeeld een ader uit een stuk CAT5 kabel).
- Verdeel eventueel de windingen gelijkmatig over de volle lengte van de staaf. 
- Fixeer de spoel einden aan de staaf dmv. thermische lijm.
-
Bevestig de antenne staaf mbv. een wurgbadje aan het printje en soldeer zijn aansluitingen.


OriŽntatie van de ferriet antenne
ten opzichte van een verticaal
opgesteld raam.


Antenne prototype.

        IC.
Neem hierna anti-statische maatregelen om schade aan het IC te voorkomen.

De kleine merktekens op het IC en op het printje, geven de locatie van ICpen1 aan.
De soldeer eilandjes voor het IC aan de onderzijde van het printje heb ik langer gemaakt dan het datasheet voor dit IC aangeeft. Dit vergemakkelijkt het voorverwarmen van elk soldeerpunt, en daarmee het vlot vloeien van het tin aan het IC.  
Pas op voor lostrekken van soldeerpunten, de originele vertinning laat makkelijk los.
Vertin de soldeerpunten van het printje eerst dun.
Probeer het IC zelf zo weinig mogelijk te verwarmen om schade te voorkomen.

        De volgende werkwijze bleek het makkelijkst :

- Vertin met weinig tin alle zes soldeer punten voor het IC.
- Positioneer het IC op de soldeer punten.
- Vloei eerst alleen pen2 van het IC vast.
- Controleer de juiste positie van de IC pennen boven de soldeer punten.
- Vloei pen 4 vast.
- Soldeer snel en met zo weinig mogelijk tin pennen 1-3 aan elkaar. Laat afkoelen.
- Soldeer snel en met zo weinig mogelijk tin pennen 4-6 aan elkaar. Laat afkoelen.
- Verwijder snel mbv. de-soldeer-litze de overtollige tin tussen pennen 1-3. Laat afkoelen.
- Verwijder snel mbv. de-soldeer-litze de overtollige tin tussen pennen 4-6.
- Controleer eventueel de soldeer verbindingen en sluiting tussen pennen mbv. een digitale ohmmeter (NIET in stand "diode"). 

        Inbouw.
Let hierna op de gewenste stand van de ferriet staaf in relatie tot de stand van uw raam antenne. Zie tekening.
Dit bepaalt wat de onderste zijde van het doosje is, en de plaats van de kabel doorvoer tule daarin. Zie foto.

- Boor in de laagste zijde van het doosje een (8,5mm) gat voor de doorvoer tule van de verbinding kabel.
- Bevestig het antenne printje mbv. twee 4mm schroeven.


Meter prototype.

  

    Meter eenheid.
- Boor met behulp van een 10mm boor de bovenste twee montage bussen weg tot vlakke bodem.
- Boor de twee 6mm gaten voor de schakelaars, en het 5mm gat voor de LED.

- Maak in de behuizing het grote 38mm gat en de vier kleine 2,5mm gaten voor de draaispoel meter, en een (18,1 mm) gat voor de (3 polige DIN) kabel aansluitbus. Zie de bij de draaispoel meter geleverde documentatie.
- Monteer alle onderdelen.
- Soldeer de draden eraan.

- Monteer alle componenten op het meter printje.
- Soldeer de draden aan het printje. 
- Bevestig het printje met de schroeven op de aansluit punten van de meter.
- Sluit de DIN bus aders op de 3 polige schroefklem aan.

   Verbinding.
Gebruik een dunne, soepele getwiste 3 aderige verbinding kabel.

   Testen.
Houdt het uiteinde van de spoel van een dipmeter dicht tegen het geaarde uiteinde van.de ferriet staaf aan, en
in het verlengde ervan. Stel de sterkte van het dip meter signaal op maximaal in. De meter op de meter unit zal dan uitslaan.

Bij het prototype was zo tussen 1,5 MHz en 70 MHz een duidelijke meter uitslag te zien. Dit suggereert een bruikbare gevoeligheid van het antennetje over het hele KG gebied.

   Opstellen.
Zie de afbeelding voor de oriŽntatie van de ferriet antenne ten opzichte van het raam.

Laat de meter verbindingskabel loodrecht ten opzichte van de onderzijde van het raam weg lopen, om minimale HF inductie op de verbinding kabel te verkrijgen.

Experimenteer met de afstand en hoogte van het antennetje om vast te stellen waar, bij maximaal vermogen en gevoeligheid stand QRO, de meter uitslag ongeveer volle schaal is.
Begin ongeveer in het midden van de onderzijde van het raam.