Wzmacniacz mocy 2,4 GHz 20W bułgarskiej firmy SG-Lab jest szeroko stosowany wśród OMs (w tym przez fanów satelity QO-100) [1]. Oprócz atrakcyjnej ceny wynika to również z doskonałej konstrukcji i obudowy z frezowanego aluminium. PA zawiera trzy wewnętrzne sprzęgacze kierunkowe do pomiaru mocy wejściowej DRV, wyjściowej FWD i odbitej REF.

Przedstawiony monitor do PA może być również używany do innych wzmacniaczy, jeśli zostanie on odpowiednio dostosowany. Układ oferuje następujące funkcje:
– Pomiar i wyświetlanie mocy DRV, FWD i REF
– Obliczanie i wyświetlanie współczynnika fali stojącej SWR
– Wskazanie napięcia roboczego
– Pomiar i wyświetlanie temperatury PA
– Funkcja włączania wentylatorów po przekroczeniu zadanej temperatury.

Krzywą kalibracyjną (kolor czerwony) sprzęgacza kierunkowego DRV przedstawiono na rys. 2, a krzywą FWD na rys. 3. Punkty pomiarowe zostały przekazane przez SG-Lab.com i stanowią średnią z wielu kopii. Ponieważ sprzęgacz REF jest zbudowany identycznie i jest umieszczony symetrycznie względem sprzęgacza FWD, może mieć taką samą charakterystykę. Generalnie jednak należy zauważyć, że zbyt duża moc odbita REF (SWR) może uszkodzić stopień wyjściowy tranzystora. Tolerancja błędu powinna wynosić ± 7% w oparciu o wartości napięcia. Ze względu na stromość krzywej charakterystycznej odpowiednio większy jest błąd w odniesieniu do mocy (obszar zielony).

W przypadku cyfrowego przetwarzania krzywe kalibracyjne muszą mieć postać matematyczną. Krzywe aproksymowano wielomianem II stopnia w postaci:
y = a + b * x + c * x * x

Współczynniki wyznaczono za pomocą kalkulatora regresji wielomianowej online [2]. Najpierw wprowadza się liczbę punktów pomiarowych i żądany stopień wielomianu. Wartości napięcia są zapisane w kolumnie x, a powiązane wartości mocy w kolumnie y. Stopień wyższy niż 2 nie jest zalecany, ponieważ temperatura diod sprzęgaczy również wpływa na krzywe charakterystyczne. Wpływ temperatury można zmniejszyć poprzez dobre chłodzenie PA.

W ten sposób wyznaczono współczynniki dla charakterystyk DRV, FWD i REF. Prawdopodobieństwo, że krzywe sprzęgacza kierunkowego twojego własnego PA dokładnie odpowiadają średnim wartościom SG-Lab jest małe. Lepiej samemu to ustalić, jeśli dysponujesz odpowiednio precyzyjnymi urządzeniami pomiarowymi (więcej informacji w Dokumentacji). W razie czego dobry kolega z klubu chętnie Ci pomoże.

Pomiary, przetwarzanie danych i wyświetlanie monitora PA jest realizowane przez Arduino Uno z dołączonym wyświetlaczem LCD z przyciskami. Rys. 4 przedstawia okablowanie do PA i czujnika temperatury Dallas DS18B20.

Obwód (Rys. 5) można zbudować na płytce testowej za pomocą konwencjonalnego okablowania. Użycie „bottom shield” jest bardziej eleganckie. Jest to płytka drukowana wyposażona w 4 rzędy pinów. Można je podłączyć od dołu do wewnętrznych listew gniazd przylutowanych do padów Arduino Uno  (Rys.6).

.

Jeśli monitor PA ma być zamontowany w obudowie lub na przednim panelu, wskazana jest zamiana przycisku SELECT na wyświetlaczu na typ z długim naciskiem [3] oraz wylutowanie potencjometru kontrastu i umieszczenie go na na dole (Rys.7).

W pliku ZIP z dokumentacją znajdziesz alternatywną wersję z Arduino Nano, która zajmuje mniej miejsca.

Program Arduino dla monitora PA składa się z trzech pozycji menu, które można wybierać sekwencyjnie naciskając i przytrzymując przycisk SELECT (ok. 1 s) (Rys.7).

Menu 1:
Jeśli zmierzone wartości ze sprzęgaczy FWD lub REF są poniżej minimalnych wartości krzywych kalibracyjnych zdefiniowanych w kodzie programu, zostanie to pokazane na wyświetlaczu. W takim przypadku nie można określić SWR. Zamiast SWR jest wtedy wyświetlana temperatura PA.

Menu 2:
Wyświetlanie temperatury z kropką dziesiętną i przedstawienie na wykresie słupkowym

Menu 3:
Wyświetlanie napięcia roboczego PA i temperatury włączenia wentylatora. Jeśli wentylator jest aktywny, miga „ON” lub symbol stopnia °.

W kodzie źródłowym (patrz plik ZIP z dokumentacją) wartości krzywych kalibracyjnych są oznaczone gwiazdką (******). Należy je zastąpić współczynnikami przez siebie ustalonymi. Należy również wprowadzić temperaturę, od której ma być uruchomiany wentylator. Wszystkie informacje (PCB, kod źródłowy, cennik itp.) można pobrać z serwera hf5l.pl [4].

Bibliografia
[1]  http://www.sg-lab.com/amateur.html; email: info@sg-lab.com
[2]  Free Polynomial Regression calculator; http://www.xuru.org/rt/PR.asp#CopyPaste
[3] Szukaj na ebay: Momentary Tactile Push Button Switch 6*6*(4.3-15mm) Mini Micro Small PCB Mounted
[4]  https://hf5l.pl/en/pdfs-2/

Reinhardt Weber, DC5ZM
email:  weber.r1@t-online.de