<<

pa0nhc meter voor geringe HF vermogens
20171008-8
Voorlopige ontwikkel gegevens.
Professionele printjes zijn bechikbaar.

(C) The use, copy and modification of all info on this site is only permitted for non-commercial purposes, and
thereby explicitly mentioning my radio amateur call sign "PA0NHC" as the original writer / designer / photographer / publisher.


Prntje 43 x 32 mm

Dit gevoelige apparaatje meet het effectieve (r.m.s.) HF vermogen over een inwendige 50 Ohm belasting.

Het maximaal meet bare vermogen is 3.9 mWrms (+6dBm, 0.44Vrms).
De minimum betrouwbare vermogen indicatie is slechts 1uW (-30dBm) met een onnauwkeurigheid van -1dB.
Het meet bereik is dus 36 dB.

        Voorlopige ontwikkel gegevens.
Het frequentie bereik met geringe aanwijsfouten is van 32kHz tot 800MHz met een ingang VSWR kleiner dan 1,1.
Bij 2,5 GHz is de verwachte aanwijsfout -2,5 dB, met een ingang VSWR van ca. 1,4.

Het frequentie bereik is eenvoudig naar beneden uit te breiden.

De voeding (3,5 tot 5,0 Vdc) geschiedt hier uit 3 stuks AAA batterijen. De opgenomen stroom is ca. 3 tot 8mA.
Onnauwkeurigheden door de toepassing van standaard onderdelen is kleiner dan 1dB.
Als de opgegeven componenten en waardes worden gebruikt, is de schakeling vrij van afregelen.

Download de onderdelen lijst HIER

 

Download het schema HIER  

De meterschaal voor een  Conrad 103538|
60mm x 45mm 1mA / 210 Ohm draaispoel meter. 

Dowload PDF

De rechthoek is 57,1mm breed.
Knip die uit en plak hem op de achterzijde van het meter schaal plaatje.

Deze tabel kan helpen een schaal te tekenen voor een afwijkende meter.

IC1 pin1 [V] Vermogen
over 50 Ohm
[uW]
DBm mA
3,35 4000 +6 1,015
2.37 2000 +3 0,719
1,68 1000 0 0,503
1,19 500 -3 0,36
0,84 250 -6 0,254
0,594 125 -9 0,18
0,42 62.5 -12 0,128
0,297 31.25 -15 0,09

Schakelaar panel.

Download
PDF


Onderdelen locaties.
Download de PDF
HIER

Boorplannen voor een Hammond 1554EGY ABS behuizing
om het geheel in het deksel ervan te installeren.


Download PDF.
Nieuwe versie tekening 20171005.


Download PDF.

BNCgat : 13 mm voor Amphenol BNC bus type B6252 HB-NPP3G-50, Conrad 748198.
Schakelaar gaten : 6,2mm.
LED gat : 5mm (of 6.35mm indien in een frontplaat houder).


            Speciaal ontworpen printje.
In verband met een optimaal frequentie bereik, moet de gespecificeerde BNCbus direct op het printje worden gesoldeerd. Gescheiden montage van printje en BNCbus via een coax verbinding is niet aan te bevelen.

Het dubbelzijdige printje is niet alleen aan de randen, maar ook bij elke massa verbinding van elk component voorzien van een doorverbinding tussen beide massa vlakken van top en bottom.

            Eventuele montage in een andere behuizing :
Het printje is ontworpen om de schakelaartjes en de LED direct in het printje te solderen. Dit maakt een compacte montage in het deksel van het Hammond 1554JGY doosje mogelijk. De bedrading bestaat dan slechts uit twee ader paren naar de draaispoel meter en de batterij houder. 

Omdat de schakelaars en de LED in deze schakeling alleen gelijk spanningen voeren, kunnen ze eventueel ook gescheiden worden gemonteerd, en via draden met het printje verbonden kunnen worden. De BNCbus met het printje eraan kan dan elders gemonteerd worden. 

            Het gebruik van een andere meter.
Wijkt de inwendige weerstand van de draaispoel meter af van 210 Ohm, of wijkt de gevoeligheid van de draaispoel meter af van 1mA, dan moeten de waardes van R4,5 en 6 aangepast worden voor volle schaal uitslag bij 3,3V en 0,33V uitgang spanning van IC1. Verder op deze pagina is een tabel, waarmee dan zelf een meterschaal kan worden geconstrueerd.

Hoe het werkt.

IC1 is een "rms detector" SMD chip, met een conversie versterking van 7,5Vdc / Vrms. De ingang weerstand van IC1 varieert tussen 0 en 800MHz van 225 Ohm naar 175 Ohm. Doordat  ingang weerstanden R1 en R2 er aan parallel geschakeld zijn, varieert de totale ingang weerstand tussen 0,1MHz en 800MHz slechts tussen 51,6 Ohm en 48,4 Ohm, met een verwaarloosbare max. VSWR van 1,03. Tussen 0,8 en 2,5 GHz daalt de ingangs weerstand van het IC geleidelijk naar 80 Ohm. De totale ingang weerstand is dan 36 Ohm. Tussen 1,5 GHz en 2,5 GHz daalt de versterking van het IC geleidelijk naar 5,8 Vdc/Vrms. Dat zou leiden tot een gevoeligheid vermindering van (36/50) x (5,8/7,5) = 0,56 x of -2,5 dB.

Voor de ingang weerstanden R1 en R2 zijn dikfilm SMD weerstanden gekozen vanwege hun geringe eigen zelfinductie. Alle weerstanden en condensatoren zijn goedkope SMD 1206 types. 

Voor 3,3V uitgangspanning is met R5//R6 volle schaal uitslag van 1mA draaispoel meter M ingesteld. De ingang spanning van IC1 is dan 0,44V (+6dBm). D1,2 beveiligen IC1 tegen overbelasting. Ze beginnen te begrenzen nadat meter M volle schaal aanwijst, en beïnvloeden metingen daardoor niet.

IC1 is nauwkeurig en gevoelig, en kan nog een ingang spanning van slechts -30dBm of 7mVrms met -1dB afwijking detecteren. Dat komt dus overeen met slechts 1uW HF vermogen over de 50 Ohm belasting. 

Om invloeden van brom storingen te voorkomen verzwakt C8 frequenties lager dan ca. 14kHz met 6dB/okt (-45dB@50Hz).

Met S2 kan de meter gevoeligheid verhoogd worden met +20dB. Diode D3 beschermt de meter dan tegen te grote stromen. 

            In verband met het meten van zeer hoge frequenties :
- is het ingang circuit direct rond de BNC pen gegroepeerd
- is een haakse BNCbus toegepast die op het printje wordt gesoldeerd. Dit levert de kortst mogelijke verbindingen tussen BNC en PCB op, gunstig voor een geringe ingang VSWR over een groot frequentie bereik.
- alle massa verbindingen (ook die van componenten) zijn met "via's" tussen top en bottom massa vlakken uitgevoerd voor laagst mogelijke retour impedanties. 

Het boren.

Zie de maatschetsen. 

- Verwijder de pakking uit het deksel.
- Schroef het deksel op de doos.
- Teken het 13mm gat voor de BNCbus
(Conrad 1366297) af in de zijkant van het deksel.
-     LET OP: zie boorplannen voor de juiste zijkant !
- Plaats de doos in een boorklem op een kolom boormarchine.
- Het gat voor boren met 2mm.
- Vergroot het gat met 6mm.
- Boor het gat (met een tapse boor) op tot maximaal 13mm.
- Controleer of de BNCbus net in het gat past.
- Vijl het gat van conisch naar cilindrisch.
- Verwijder het deksel.
- Vijl het 13mm gat tot een sleuf, zodat de BNCbus dwars in het gat kan schuiven
- Ontbraam de sleuf.

- Boor de overige gaten in het deksel.

Het solderen.

Het printje is ontworpen met verlengde soldeer eilandjes voo de SMD componenten, voor het makkelijk verhitten van de soldeer plekken, en het goed vloeien van het soldeer.

De twee miniatuur tuimel schakelaartjes zijn gekozen voor hun kleine afmetingen en lage prijs. 

LET OP: de pen afstand van de tuimel schakelaars is 4,15mm. RM5 schakelaars passen NIET in het printje. 

Soldeer de BNCbus, de schakelaars en de LED nog niet. Die volgen later.

        Waarschuwing : 
Voorkom problemen. Bij voorbeeld dat nadat u het geheel voltooid en gemonteerd hebt, tot de ontdekking komt dat er iets mis is.
   
     Wees er zeker van, dat u een component met de juiste waarde plaatst.

- SMD condensatoren bezitten geen opdruk. Alleen de kleur verschilt.
        U bent dus afhankelijk van de waarde die op de verpakking ervan is aangegeven.

- Controleer van de SMD weerstanden de waarde opdruk. Of MEET eventueel voordat u het plaatst. 
- Controleer mbv. een vergrootglas het goed vloeien van alle soldeer punten, speciaal die van het IC. 

De volgende soldeer werkwijze bleek voor mij het handigst :

- Vertin de te solderen plekken op het printje eerst DUN.
        Het doel van dit voor-vertinnen is om de tin later makkelijker te laten vloeien, en het component dus minimaal te hoeven verhitten.

- Verwijder daarna overtollige tin van het printje mbv. de-soldeer litze.
        Let op: haal de de-soldeer-litze los VOORDAT de tin stolt, om beschadigen van het printje te voorkomen.
        Het print oppervlak dat als eerste tijdelijk aan het component gehecht gaat worden, mag iets dikker tin bevatten. 

- Plaats het component op het printje, en hecht één contact snel vast.
- Controleer de juiste positie van het component en corrigeer die indien nodig.
          Let er op dat de component contacten niet over de isolatie van de print banen heen steekt

- Soldeer nu het andere contact van het component.

- Vloei als laatste het eerst gehechte contact door. 

                               ==========

          Plaats als laatste het IC en neem anti-statische maatregelen :

- Hecht alleen pen 4 zoals boven beschreven
- Na controle, de pennen 1-3 SNEL EN KORT met ruim tin met elkaar doorsolderen
- Laat goed afkoelen
- Pennen 4-6 SNEL EN KORT met ruim tin met elkaar doorsolderen
- Laat goed afkoelen
- Hierna mbv. de-soldeer-litze de overtollige tin bij pennen 1-3 SNEL verwijderen
- Laat goed afkoelen
- Hierna mbv. de-soldeer-litze de overtollige tin bij pennen 4-6 SNEL verwijderen.
- Laat goed afkoelen

De montage in het deksel.

- Soldeer de BNC bus goed vlak op het "top copper" vlak van het printje.
- Monteer de schakelaars in het deksel, met hun moeren losjes vast.
- De LED los in het printje steken.
- Het printje over de schakelaar pennen schuiven, met de LED in het gat. 
        De bol van de LED net uit de buitenzijde van het deksel laten steken.
- Draai de BNC moer vast en controleer de juiste stand van het printje
- Soldeer de schakelaar pennen en de LED. 
- Draai  de schakelaar moeren vast.
        De schakelaars komen dus op enkele millimeters afstand van het printje.
- Soldeer de meter draden en de batterij draden.
- Voorkom latere draadbeuk. Lijm de draden bij de soldeerplaatsen aan het printje vast mbv. thermische lijm.

Controle van de correcte aanwijzing.

LET OP : dit systeem meet de werkelijke rms waarde van de aangeboden golfvorm.
- Een blok vormig signaal zal een grotere uitslag geve dan een sinus vormig signaal met gelijke amplitude.
- Een driehoek vormig signaal zal een kleinere uitslag geven dan een sinus vormig signaal met gelijke amplitude.
Om de correcte aanwijzing van deze rms meter te controleren, wordt een sinus vormige signaal met bekende amplitude aangeboden :

- Breng de batterijen aan.
- Leg tussen batterijhouder en meter een stukje zacht schuimplastic, en schroef het deksel op het doosje.

- Zet S2 in stand "ongevoelig" (0dB).
- Voer 0,447 Vrms (1,26 Vtt) sinus signaal met een frequentie van 200kHz of hoger aan de 50 Ohm BNC bus toe. De meter moet "+6" aanwijzen.

- Zet S2 in stand "gevoelig" (-20dB).
- Voer 44,7 mVrms (0,126 Vtt) sinus signaal met een frequentie van 200kHz of hoger aan de 50 Ohm BNC bus toe. De meter moet weer "+6" aanwijzen.