UR5FFR

Радиолюбительские конструкции и программы
It is currently 20 Aug 2018, 22:09

All times are UTC + 2 hours




Post new topic Reply to topic  [ 10 posts ] 
Author Message
PostPosted: 13 Oct 2017, 17:03 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 387
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 4593 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 4593 times ]


Attachment:
lw_40_tuned_android.jpg
lw_40_tuned_android.jpg [ 71.12 KiB | Viewed 4593 times ]


Свежие версии софта и документации всегда приатачены в первом посте.


Attachments:
SWR_Mouse_software.1.3.zip [9.03 MiB]
Downloaded 28 times
File comment: Печатки и документация
SWR_Mouse_doc.1.0.zip [421.93 KiB]
Downloaded 300 times
Top
 Profile  
 
PostPosted: 14 Oct 2017, 20:12 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 387
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 4574 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 4574 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 4574 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 4574 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 4574 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 4574 times ]


Общая структура микро-сети выглядит следующем образом

Attachment:
HC-12 BT link.png
HC-12 BT link.png [ 10.35 KiB | Viewed 4574 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: 387
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 4559 times ]


После сборки прописываем в SWR_Mouse.ino приблизительную частоту примененного кварца в обвязке Si5351:
Code:
#define SI5351_CALIBRATION       25003566


Заливаем прошивку. Конектимся к компьютеру, запускаем программу и проводим калибровку. Первым делом выставляем Xtal frequency - подключаем частотомер и измеряем точную частоту кварца. Эту частоту прописываем в окне калибровки и в SWR_Mouse.ino. Заново заливаем прошивку с правильной частотой. Калибровка по частоте - процедура одноразовая.

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  
 
PostPosted: 07 May 2018, 15:13 
Offline

Joined: 07 May 2018, 15:01
Posts: 4
Позывной: UT8IEW
Добрый день уважаемый UR5FFR, спасибо что поделились такой разработкой. Я собрал прибор все работает )), хочу спросить - в описании вы указали что есть возможность измерения на гармониках вплоть до частоты 450 МГц. будет ли это реализовано в swr mouse?


Top
 Profile  
 
PostPosted: 07 May 2018, 19:06 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 387
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Сейчас это как раз в процессе. Пока открытый вопрос точность измерения на частотах выше 100MHz. Думаю что до конца месяца закончу и будет доступно обновление.


Top
 Profile  
 
PostPosted: 09 May 2018, 19:49 
Offline

Joined: 07 May 2018, 15:01
Posts: 4
Позывной: UT8IEW
Спасибо за быстрый ответ, буду наблюдать за проектом, а пока займусь сборкой Si5351 Network Analyzer Pro. Очень понравились ваши разработки своей простотой и оригинальностью схемного решения. Здоровья вам и с праздником победы!! 73!!


Top
 Profile  
 
PostPosted: 16 May 2018, 23:31 
Offline

Joined: 07 May 2018, 15:01
Posts: 4
Позывной: UT8IEW
Сегодня смотрел исходник прошивки и увидел несоответствие со схемой -- clk0-OUT clk1-SA612 а по схеме наоборот. Измерил частоту на антенном разъеме действительно выходная частота выше на значение пч - 455кГц.
Изменил так:
return vfo5351.set_freq(
freq-IF_FREQ,
freq,
0
после этого на выходе установленная частота и при выборе stop freq = 150МГц в конце графика нет провала


Top
 Profile  
 
PostPosted: 17 May 2018, 00:41 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 387
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Да, вы правы. Скорее всего поменял назначение выводов при трассировке платы и забыл отобразить в прошивке. Обновление в первом посте. Добавлена работа на третьей гармонике - меряет до 450MHz. Насколько точно - зависит от монтажа. При измерениях на УКВ реле будет вносить доп.емкость. Имеет смысл собирать без реле. Будет только панорамное измерение КСВ.
При апгрейде надо залить прошивку и повторно провести калибровку прибора.
Качать с первого поста темы


Top
 Profile  
 
PostPosted: 17 May 2018, 18:44 
Offline

Joined: 07 May 2018, 15:01
Posts: 4
Позывной: UT8IEW
Попробовал обновление - спасибо большое что уделяете время проекту!, есть пару вопросов, один назрел еще с первой версии прошивки - после калибровки оставляю нагрузку и проверяю по всему диапазону в результате ксв = 2 только до 60 МГц, а потом лезет вверх и максимум наблюдается на 126 МГц я перепробовал разные варианты - убирал реле, перепробовал разное исполнение заглушки на 100Ом(проверял нагрузки на Х1-50) но результат всегда такой, приборов собрал 4шт (себе и друзьям радиолюбителям живущим по соседству) и на всех картина одинаковая. Собственно вопрос - может эта погрешность вызвана неравномерностью амплитуды выходного сигнала синтезатора? и второе - на прошивке 1.1 переход от прямого синтеза к делению на 3 происходит на частоте 145 МГц и при этом на графике наблюдается ступенька (картинку прикреплю) из-за которой есть погрешность как по частоте так и по уровню ксв (возможно погрешность по ксв связана с первым вопросом т.к. частота уменьшается втрое) если эту ступеньку не получится побороть можно перенести частоту деления выше (148 или 149) чтобы не портить картинку на любительском участке?


Attachments:
вопрос.jpg
вопрос.jpg [ 399.17 KiB | Viewed 1791 times ]
Top
 Profile  
 
PostPosted: 06 Aug 2018, 20:35 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 21:00
Posts: 387
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Программа обновлена до версии 1.3
- добавилась документация на программу
- исправлена ошибка с нестабильным коннектом с прибором
Архив в первом посте темы


Top
 Profile  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 10 posts ] 

All times are UTC + 2 hours


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 2 guests


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