UR5FFR

Радиолюбительские конструкции и программы
It is currently 22 Feb 2018, 04:47

All times are UTC + 2 hours




Post new topic Reply to topic  [ 3 posts ] 
Author Message
PostPosted: 13 Oct 2017, 17:03 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 320
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Лет 15 тому назад были такие устройства - GPS-mouse. Это GPS приемник с bluetooth интерфейсом габаритами примерно как мышка. Потом GPS стали встраивать во все подряд и джипиэс-мышки ушли с рынка. Созданное мной устройство названо по аналогии SWR-mouse. Оно предназначено для измерения параметров антенн и отдает информацию по bluetooth. При этом отображением занимается специализированная программа-клиент, запущенная на компьютере или на планшете/мобильном телефоне под управлением Android.

Такая конфигурация выбрана исходя из того, что измерять параметры настраиваемой антенны необходимо в точке запитки. А настраивать антенну приходится в местах которые от этой самой точки достаточно сильно удалены физически. Поэтому разного рода анализаторы с встроенными дисплеями требуют лишней беготни либо помощника. Некоторые анализаторы могут отдавать информацию на компьютер по bluetooth, но ноутбук - штука достаточно громоздкая для полевых работ. А bluetooth вдобавок имеет ограниченный радиус действия.

Все эти моменты я постарался учесть при разработке SWR-mouse. Изначально проект задумывался как простой панорамный анализатор КСВ для настройки антенн и и "тихой" настройки тюнера. В процессе разработки оказалось что можно за счет незначительного усложнения схемы (добавилось 6 деталей!) измерять также и комплексное сопротивление. Конечно точность измерения не сравнима с векторными анализаторами, но для поиска резонанса и настройки антенны ее хватает.

Схема SWR-mouse

Attachment:
Schematic-1.0.png
Schematic-1.0.png [ 111.05 KiB | Viewed 1713 times ]


Измеритель построен по схеме супергетеродина. Напряжение дисбаланса моста, образованного резисторами R1R2R3 и исследуемым устройством, подключаемым к разъему P3(DUT) преобразовывается в промежуточную частоту 455kHz смесителем на SA612. Далее напряжение ПЧ отфильтровывается керамическим фильтром и детектируется логарифмическим детектором AD8307.
Опорный сигнал на частоте измерения и сигнал гетеродина формируется с помощью Si5351. Микроконтроллер Arduino Nano управляет синтезатором частот и преобразовывает данные в цифровой вид.

Такое построение измерителя в виде селективного вольтметра позволяет проводить измерения при достаточно сильных помехах, что достаточно актуально при настройке полноразмерных антенн. Кроме этого оно устраняет проблемы связанные с прямоугольной формой сигнала на выходе Si5351.

Измерение комплексного импеданса производится путем двух замеров КСВ. В одном из них последовательно с нагрузкой включают дополнительное сопротивление R7. Управляет этим процессом коммутатор на реле K1. Путем простых вычислений зная два значения КСВ можно определить активное сопротивление и модуль реактивного сопротивления. Знак реактивности при данном методе не определяется.
Интересно, что дополнительные компоненты, отвечающие за измерение комплексного импеданса можно не устанавливать на плату. При этом устройство может измерять только КСВ.

К разъему Ext подключается модуль bluetooth HC-06 либо радиоудлинитель на HC-12. Радиоудлинитель имеет радиус действия более 500м, что позволяет настраивать антенны без ограничения на их физические размеры.

Диапазон измерений 1-150MHz. Его можно расширить до 450MHz путем измерения на гармониках гетеродина. Отображение КСВ ограничено по уровню 10, т.к. выше растет погрешность измерения и значения становятся не информативными.

Результаты измерения можно просматривать как на компьютере под Windows, так и на планшете или мобильном телефоне под управлением Android. Ниже приведены скриншоты настройки long wire с помощью тюнера на 40м диапазон

Attachment:
lw_40_tuned_desktop.png
lw_40_tuned_desktop.png [ 53 KiB | Viewed 1713 times ]


Attachment:
lw_40_tuned_android.jpg
lw_40_tuned_android.jpg [ 71.12 KiB | Viewed 1713 times ]


Свежие версии софта и документации всегда приатачены в первом посте.


Attachments:
File comment: software
SWR_Mouse_software.1.0.zip [7.85 MiB]
Downloaded 159 times
File comment: Печатки и документация
SWR_Mouse_doc.1.0.zip [421.93 KiB]
Downloaded 127 times
Top
 Profile  
 
PostPosted: 14 Oct 2017, 20:12 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 320
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Анализатор может быть подключен различными способами. Самый тривиальный и простой - это подключение к компьютеру используя USB-порт, который есть на контроллере Arduino Nano. При таком подключении кроме измерений можно проводить перепрограммирование контроллера. При этом внешнее питание не требуется т.к. берется оно непосредственно с USB-порта.

Для беспроводной работы используются "китайские" модули bluetooth HC-05 или HC-06.

Attachment:
Bluetooth HC-05 HC-06.jpg
Bluetooth HC-05 HC-06.jpg [ 77.88 KiB | Viewed 1694 times ]


Модуль должен быть запрограммирован на битрейт 9600 бод. Обычно bluetooth модуль имеет пароль по умолчанию 1234. После включения анализатора на компьютере или планшете необходимо произвести поиск модуля и его связывание.
Схема подключения модуля к анализатору

Attachment:
connect BT.png
connect BT.png [ 13.96 KiB | Viewed 1694 times ]


У меня анализатор запитан от трех NiMH аккумуляторов через повышающий преобразователь. В качестве DC/DC boost можно использовать любой дешевый "китайский" преобразователь.

В случае если необходим больший радиус действия анализатора то используем "удлинитель" на радиомодемах HC-12

Attachment:
Radiomodem HC-12.jpg
Radiomodem HC-12.jpg [ 97.85 KiB | Viewed 1694 times ]


Этот радиомодем использует SI4463 и работает мощностью до 100мвт в диапазоне частот 433MHz. Он удобен тем, что имеет интерфейс последовательного порта. Скорость обмена по умолчанию - 9600 бод. Подключение радиомодема к анализатору

Attachment:
connect HC-12.png
connect HC-12.png [ 14.24 KiB | Viewed 1694 times ]


На стороне клиента радиомодем подключается к компьютеру/ноутбуку через обычный USB-TTL переходник. Схема подключения

Attachment:
Link HC-12 USB.png
Link HC-12 USB.png [ 5.22 KiB | Viewed 1694 times ]


Более универсальным решением является микро-роутер с интерфейсом bluetooth.

Attachment:
Link HC-12 BT.png
Link HC-12 BT.png [ 8.48 KiB | Viewed 1694 times ]


Общая структура микро-сети выглядит следующем образом

Attachment:
HC-12 BT link.png
HC-12 BT link.png [ 10.35 KiB | Viewed 1694 times ]


По моим измерениям предельная дальность связи по bluetooth между HC-05 и смартфоном в условиях прямой видимости устройств составила 25 метров.


Top
 Profile  
 
PostPosted: 15 Oct 2017, 20:41 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 320
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
В первый пост темы приатачил архив с печатками и софтом. По сборке следующие замечания:
1. Печатка односторонняя, вторая сторона - земля. Переходные отверстия для соединения земли не показаны - делаем по своему вкусу.
2. Есть одна перемычка - указана на рисунке размещения элементов.
3. Все SMD детали типоразмера 1206
4. Si5351 установлена на переходной колодке
5. Микроконтроллер - Arduino Nano v3
6. реле любое 5ти вольтовое с переключающими контактами. печатка разведена под китайские реле
7. пьезофильтр пятиштырьковый на 455кГц. полоса пропускания не критично, но чем уже тем лучше. я использовал такие:

Attachment:
LT455H.jpg
LT455H.jpg [ 129.52 KiB | Viewed 1679 times ]


Перед тем как начать работать с прибором необходимо произвести калибровку. Для этого потребуется образцовая нагрузка 100 ом. Лучше всего взять коаксиальный разъем и внутри припаять SMD резистор. Калибровка выполняется достаточно быстро в два шага и я рекомендую ее производить перед каждой сессией измерений. Данные о калибровке запоминаются не в приборе а на компьютере/смартфоне где запущена программа-клиент.


Top
 Profile  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 3 posts ] 

All times are UTC + 2 hours


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group