4 Controller
Erstellt: DL6GL, 04.03.2017, letzte Änderung 27.12.2021
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4.1 Arduino NANO Version
Die Steuerungs- und Auswerteeinheit ist mit einem Arduino NANO einschließlich 16x2 LCD bestückt.
Abb. 4.1: Controllerschaltung.
Änderung: Nachbauer berichten, dass der Spannungsfolger IC4 im Log Amp-Modul (Abb. 3.1) u.U. schwingt. Abhilfe: C1 und C3 an den ADC-Eingängen (Abb. 4.1) nicht bestücken.
Die Stromversorgung kann wahlweise über einen LiIon-Akku 2x3,7V oder ein Steckernetzteil > 8V erfolgen. Bei Verwendung eines LiIon-Akkus ist eine Versorgungsspannung von maximal 8,4V erforderlich. Den Akku-Ladezustand zeigt die LED D2 an. Bei ca. 6V Entladespannung erlischt die LED fast vollständig. Dann ist es höchste Zeit, den Akku nachzuladen.
Die drei Taster "UP", "DWN" und "SET" dienen zur Einstellung der Geräteparameter im Setup. LCD-Anzeige und Bedienung sind in der Bedienungsanleitung im Download beschrieben.
Die in Grenzen (2,5 ± 0,12V) einstellbare Referenzspannung des ADC im Arduino NANO entsprechend der maximalen Ausgangsspannung der im Koppler verwendeten logarithmischen Verstärker stellt IC1 zur Verfügung.
Koppler werden an der Mini-DIN-Buchse angeschlossen. Mit Drahtbrücken im Mini-DIN-Stecker an den Coupler select Pins 5 (Bu5 nach ADC3) und 6 (Bu6 nach ADC2) lassen sich bis zu vier verschiedene Koppler konfigurieren. Jumper J1 in Abb. 4.1 steht für eine Verbindung zwischen Bu6 und GND, Jumper J2 zwischen Bu5 und GND. Vergleiche dazu auch die Tabelle in Abschnitt 4.3. Anhand der Beschaltung stellt der Controller die jeweils spezifischen Daten ein, u.a. die zugehörige Kalibrierung.
Standardmäßig wird die TX-Leistung als Peak envelope Power (PEP) angezeigt. Mit dem Down-Taster kann im Messbetrieb zwischen der Anzeige der PEP- oder der gemittelten Leistung gewechselt werden. Die gemittelte Leistung wird mit der 2mA-LED D2 an K5 (Avg. Power) signalisiert.
Das SWR wird in der zweiten Zeile angezeigt, links als Balken bis SWR = 3, rechts als Zahl bis 9,99. Bei einem SWR > 3 wird eine 2mA-LED an K6 angesteuert. Dieser Anschluss (K11) kann ergänzend auch dazu genutzt werden, die PA-Leistung mit einer geeigneten Vorrichtung zu reduzieren. Anders als im Schaltbild könnte (der obere) Pin 1 von K11 mit dem oberen, dem Arduino zugewandten Ende von R4 verbunden werden, siehe auch Abb. 4.3. Damit erhält man eine Spannung von +5V zur Leistungsminderung der PA bei SWR > 3.
Passendes Gehäuse: Hammond 1550M.
Abb. 4.2: Controllerplatine.
Mit 14MHz gemessen wurde an der unteren Nachweisgrenze von 0,1W für eine noch zuverlässige SWR-Anzeige bei exaktem 50Ω-Abschluss, Anzeige in diesem Fall SWR=1,01 nach Optimierung der Richtschärfe. In Abb. 4.2 bestätigt das Gerät ein Mismatch von 1,1:1 am Ausgang mit einem SWR=1,10. Bei diesem Mismatch ist die SWR-Anzeige sogar bis 0dBm (1mW) Eingangsleistung stabil, die auf dem Display allerdings nicht mehr darstellbar ist.
Die Auswertesoftware wurde mit BASCOM AVR erstellt (Quelle und .hex im Download). Das .hex wird mit einem geeigneten Programmer über die sechspolige ISP-Steckleiste geladen. Die Bedienungsanleitung ist im Download zu finden.
4.2 Mini-Version ohne Arduino NANO
Für diejenigen, die einen platzsparenden Aufbau vorziehen, ist diese etwas abgespeckte Version gedacht (zugefügt 06/2018).
- Es wird ein ATmega328P in TQFP-Bauform verwendet.
- Platinenmaße 80x36mm passend zu einem Standard 16x2-LCD.
- Peripherie wie Taster und LED über Stiftleisten ansteckbar.
Abb. 4.3: Mini-Version mit ATmega328P Schaltung.
Änderung: Nachbauer berichten, dass der Spannungsfolger IC4 im Log Amp-Modul (Abb. 3.1) u.U. schwingt. Abhilfe: C12 und C13 an den ADC-Eingängen (Abb. 4.3) nicht bestücken.
Da eine Netzspannungsversorgung vorgesehen ist, wurde auf die Möglichkeit, die LCD-Hintergrundbeleuchtung zu dimmen, verzichtet. Die Helligkeit kann mit R2 + R3 eingestellt werden, für das verwendete LCD 33Ω. Das Setup 1 (LCD PWM) ist damit bedeutungslos.
Auch die Justage-Option des LM336-2.5V ist entfallen. Die Leitungsführung zum ATmega328P erforderte ein Umsortieren der entsprechenden Ports. Dieses Modul ist daher mit einer angepassten Firmware, Index "M" wie "Mini" zu betreiben.
Die Taster werden nur für das Setup einschl. Kalibrierung gebraucht. Sie müssen also nicht - bis auf den Down-Taster - auf der Frontplatte angeordnet werden. Die Up- und OK-Taster könnten daher ggf. nur als Provisorium für das Setup angesteckt werden. Der Down-Taster erlaubt im Messbetrieb das Umschalten der Leistungsanzeige zwischen PEP und gemittelter Leistung.
Abb. 4.4: Mini-Version mit ATmega328P Bestückungsplan.
Die Unterlagen sind im Download verfügbar. Das Platinen-Layout wurde geprüft, aber nicht praktisch erprobt, inzwischen aber von Nachbauern offenbar erfolgreich in Betrieb genommen. Die Lage der 16-fach Stiftleiste unterscheidet sich je nach 16x2-LCD geringfügig. Fallweise müssen die äußeren Befestigungslöcher etwas aufgeweitet werden.
4.3 Programmierung verschiedener Koppler (coupler selection)
Bei einigen Nachbauern haben wir offenbar mit den Jumpern J1 und J2 in Abb. 4.1 und 4.3 Verwirrung angerichtet. Diese Jumper gibt es nicht auf der Kopplerplatine. Sie waren nur symbolisch gemeint zur Erklärung der Schaltlogik. Die einfachste Methode, einen Koppler 1 bis 4 zu programmieren, sind Drahtbrücken direkt im im Anschlussstecker des Kopplerkabels. Die entsprechenden Zuleitungen zum Koppler entfallen damit. Wird nur ein Koppler verwendet, ist überhaupt nichts zu tun; die Coupler select Pins bleiben offen. Das gilt für die Varianten nach Abschnitt 1 und 2.
| Koppler | ADC2 (J1, Bu6) | ADC3 (J2, Bu5) |
| 1 | NC | NC |
| 2 | GND | NC |
| 3 | NC | GND |
| 4 | GND | GND |
Coupler select pins: ADC2 = Arduino A2, ADC3 = Arduino A3
NC = Not connected (keine Verbindung)
GND = Mit Masse verbunden.
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