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Indicador automático do medidor SWR. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Os medidores automáticos de SWR ganharam popularidade merecida devido ao fato de não exigirem calibração constante. Isso simplifica significativamente o próprio processo de medição e fornece a capacidade de monitorar rapidamente a qualidade da correspondência do caminho antena-alimentador ao trabalhar no ar. Um grande número de soluções de circuitos bem-sucedidas propostas por rádios amadores pode ser dividida em dois grupos.

O primeiro inclui soluções baseadas em controladores PHI [1-4]. Estes são dispositivos de circuito relativamente complexos, consistindo, via de regra, em dois blocos - a própria unidade de autocalibração em três ou quatro amplificadores operacionais e uma unidade de indicação (analógica em um dispositivo indicador ou LED digital com seu próprio conversor bastante complexo) . O segundo grupo inclui dispositivos baseados em divisores resistivos [5-7], que são de fácil implementação. Os princípios de sua construção e a metodologia de cálculo de um medidor de ROE baseado em divisores resistivos são apresentados de forma bastante simples e acessível no artigo de I. Goncharenko [5].

Os medidores de SWR com indicadores LED são muito atrativos do ponto de vista de ergonomia, design e facilidade de controle visual. Vale destacar duas características importantes desses dispositivos. Em primeiro lugar, a operação de calibração ou autocalibração, como tal, está ausente por ser desnecessária. A precisão da medição é determinada apenas pela precisão da seleção dos valores do resistor e pela sensibilidade dos comparadores. Em segundo lugar, o seu bom desempenho permite recomendar a sua utilização para monitorização operacional dos estados operacionais e de emergência do caminho antena-alimentador. Neste caso, basta contar dois ou três níveis de limiar, por exemplo, como em [7]. Porém, para um uso confortável como medidor de ROE principal, é aconselhável aumentar o número de níveis exibidos para pelo menos 5-7.

A versão do medidor SWR LED automático com fonte de alimentação unipolar que chamamos a sua atenção possui dez níveis de leitura e é excepcionalmente simples graças ao uso de um microcircuito LM3914 acessível e barato [8]. Este chip - um controlador especializado para controlar escalas lineares de LED - tem tudo o que precisamos, a saber: um divisor de tensão de precisão de dez etapas com passo de divisão linear de 0,1, dez comparadores e uma unidade de controle de LED.

O esquema do dispositivo é mostrado na fig. 1. Tensão direta Upr e refletiu vocênegativo ondas do sensor SWR são fornecidas às entradas do chip DA1. A tensão de onda direta permitida é + 1...+ 11 V. Ela é definida durante a configuração dos sensores quando a potência nominal do transmissor é fornecida à carga correspondente. É aconselhável limitar o valor inferior desta tensão a aproximadamente 2 V para minimizar o efeito da não linearidade dos diodos de germânio do sensor SWR na precisão da medição. Sensores de ondas diretas e refletidas são quaisquer dispositivos conhecidos em acopladores direcionais, em transformadores de corrente ou pontes, que são repetidamente descritos na literatura. Gostaria de recomendar para a fabricação um bom projeto de E. Gutkin, que é descrito de forma clara e detalhada em [9].

Indicador SWR automático
Arroz. 1. Esquema de um medidor automático de LED SWR

A tensão de onda direta através do resistor R2 é fornecida ao pino 6 do DA1 - o braço superior do divisor resistivo interno, que consiste em dez resistores idênticos conectados em série com uma resistência de cerca de 1 kOhm. A utilização de um resistor externo adicional R2 permitiu obter uma certa flexibilidade na configuração dos limites de resposta dos comparadores e, consequentemente, na escolha dos valores de SWR indicados pelos LEDs. Na versão original do indicador, com os valores desses resistores indicados no diagrama, o brilho do LED HL1 corresponde a SWR 1,2, LED HL2 - 1,4, LED HL3 - I.7, LED HL4 - 2, LED HL5 - 2,5, LED HL6 - 3, LED HL7 - 4, LED HL8 - 5, LED HL9 - 7, LED HL10 - 11.

Esses valores são válidos se a resistência total do divisor interno for de 10 kOhm, mas na realidade, devido à variação tecnológica, pode ser de 8 a 17 kOhm. Portanto, para garantir a alta precisão do medidor de ROE, primeiro é necessário medir a resistência total do divisor interno conectando um ohmímetro aos pinos 4 e 6 do DA1.

Para fazer isso, é melhor usar um multímetro digital “chinês” - no modo ohmímetro, uma baixa tensão (não mais que 0,2 V) é fornecida à saída, que é inferior à tensão de abertura das junções pn de silício. Isso garante alta precisão de medição. Na versão do autor Rinterno = 9,92 kOhm. Valor R medidointerno permitirá que você selecione a resistência específica do resistor R2 para a característica de indicação desejada.

A fórmula para calcular os estágios de indicação de SWR para uma instância específica do microcircuito e o valor de resistência selecionado R2 é simples: SWR = (Rinterno + R2 + Rapenas) / (Rinterno + R2 - Rapenas). Aqui a resistência Rinterno e R2 - em quiloohms; Rapenas - resistência dos estágios do divisor resistivo em quilo-ohms (ou seja, neste caso é 1, 2, 3...10).

Sobre a finalidade de outros elementos. O resistor R1 equaliza a resistência de carga dos retificadores do sensor SWR, portanto sua resistência deve ser igual à soma das resistências R2 + Rinternal. O resistor R4 determina a corrente através de cada LED, neste caso é selecionado para ser de aproximadamente 10 mA. Os capacitores C3 e C4 protegem as entradas contra interferência de RF. Uma variante do circuito mostrado na Fig. 1, corresponde ao modo de funcionamento da balança em forma de coluna luminosa. Se o pino 9 do chip DA1 for deixado livre, apenas um LED significativo acenderá.

Descobriu-se que muitas vezes há casos do LM3914 em que a tensão de polarização na entrada 5 é bastante grande. Isto resulta em uma indicação sem sinais de entrada. Para eliminar isso, é necessário aplicar uma pequena tensão positiva ao pino 4, para a qual um resistor de corte R4 com resistência de 3...220 Ohms é conectado entre o pino 330 e o fio comum. Depois de ligar a energia, ajustando este resistor removemos o brilho de fundo (sem sinais) dos indicadores.

Qualquer LED disponível pode ser usado. Estruturalmente, monoblocos importados de dez diodos independentes em um invólucro são convenientes. Na versão do autor foi utilizada uma unidade KingBright DC-763BWA, na qual sete diodos são verdes e três diodos (para nós correspondem a níveis de SWR > 4) são vermelhos.

Se desejado, este medidor de ROE pode ser complementado com um dispositivo de indicação sonora para exceder um determinado limite de ROE e proteção automática do relé contra ROE alto. O diagrama de tal dispositivo é mostrado na Fig. 2.

Indicador SWR automático
Arroz. 2. Diagrama do dispositivo

Neste caso, o seguinte algoritmo de operação é implementado: ao atingir o nível 3 de SWR, o LED HL6 acende (conforme diagrama da Fig. 1), a queda de tensão nele abre o transistor VT1, que liga o acústico emissor com gerador embutido. Pode ser de qualquer tipo - desde que funcione alto o suficiente quando +5 V for aplicado a ele. Um bipe de aviso soa. Se a ROE continuar a aumentar e atingir 7, os transistores VT2 e VT3 abrem e um relé é ativado, cujos contatos (não são mostrados no diagrama) podem mudar o dispositivo para o modo de recepção ou, por exemplo, reduzir significativamente a saída poder.

O feedback positivo através do circuito VD1R5 “trava” as teclas VT2, VT3 no estado aberto. Eles só podem ser removidos fechando os contatos do botão de reset SA1 ou desenergizando completamente a unidade de proteção. O capacitor C2 fornece um pequeno atraso (cerca de um segundo) na resposta da proteção do relé e sua capacitância pode ser alterada de acordo com suas preferências.

Você pode usar qualquer transistor de silício da estrutura apropriada: VT1, VT2 - série KT209, KT361, KT3107, 2N3906, etc., VT3 - série KT315, KT3102, 2N3904, BC547, etc. Diodos - qualquer série de silício de baixa potência KD522, KD102 , Ш4148, etc. Relé - com tensão de operação 5...6 V.

Literatura

  1. Pogosov A. Medidor KBV automático. - Rádio, 1985, nº 10, p. 20, 21.
  2. Leituras automáticas ao medir ROE. - URL: cqham.ru/swr_12.htm.
  3. Dobrokhotov I. Medidor automático de SWR. - URL: cqham.ru/un7gm_ swr.htm.
  4. Nechaev I. Medidor SWR com calibração automática. - Rádio, 2005, nº 3, p. 64, 65.
  5. Goncharenko I. Indicador do medidor SWR. - URL: dl2kq.de/ant/3-21.htm.
  6. Kabaev A. Indicador automático de SWR. - URL: cqham.ru/swr14. hum.
  7. Nechaev I. Medidor automático de SWR automotivo. - Rádio, 2005, nº 6, p. 68, 69.
  8. Driver de exibição de pontos/barras LM3914. - URL: datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/L/M/3/9/LM3914.shtml.
  9. Gutkin E. Medindo ROE: teoria e prática. - Rádio, 2003, nº 5, p. 66-68; Nº 6, pág. 61-63.

Autor: Sergey Belenetsky (US5MSQ)

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