Display zur U02 Leistungs-/SWR Messplatine

Die PWR/SWR Messplatine basierend auf den Analog Devices AD8307 funktioniert dank des abgleichfreien Hybridkopplers sehr gut, viele OMs haben sie bereits aufgebaut. Um die Daten anzuzeigen bedarf es eines Displays, wobei ein kleiner uC die Berechnungen vornehmen sollte.

 

Diese Displayplatine mit 3,2“ TFT Farb-Touch-Display ist für die Benutzung mit Leistungs- und Stehwellenmessgeräten auf Basis des logarithmischen Verstärkers AD8307 vorgesehen.

Bauprojekte und Anleitungen mit dem AD8307 gibt es in großer Zahl. Dieser IC ist sehr beliebt für präzise Leistungsmessungen. Diese Displayplatine verfügt über einen Softwareabgleich und kann daher mit allen diesen Geräten und Platinen zusammenarbeiten.

Die von mir benutzte Platine ist das PWR/SWR Messgerät von www.helitron.de welche Messungen von 1mW bis 1kW erlaubt. Diese PWR/SWR Messbrücke gibt es als reine Platine (sehr einfach zu bestücken) oder auf Wunsch auch fertig bestückt.

Die hier beschriebene Displayplatine gibt es nur fertig bestückt und geprüft, da sie für die meisten OMs kaum zu löten wäre.

Eigenschaften und Funktionen:

Gestochen scharfes TFT Farbdisplay 3,2“ mit 320 x 240 Pixel Auflösung

Bedienung via Touch-Screen, keine weiteren Bedienelemente erforderlich

vier Anzeigefenster (Übersicht, Detail, Wirkungsgrad, Diagnose)

Messung der vorlaufenden und rücklaufenden Leistung von 1mW bis 1kW

Werteausgabe in Watt und dBm

Berechnung des SWR

Spitzenwertanzeige für genaue Messungen auch bei SSB Sendungen

Anzeige der Reflexionsdämpfung der Messbrücke

Anzeige des Impedanzbereichs der Antenne

Messung von Spannung, Strom und Temperatur

Berechnung des Wirkungsgrads während der Sendung

Einstell-Menü mit Abgleichfunktion für die Messbrücken

 

Sicherheitsfunktionen:

Eingabemöglichkeit für Grenzwerte von Strom und Temperatur

Zwei Schaltausgänge (z.B. Relais): 
1. Leistungsreduzierung bei schlechtem SWR 
2. Notabschaltung bei Überstrom oder Übertemperatur

 

Technische Daten:

Frequenzbereich: nur von der benutzten Messbrücke abhängig

Leistungsanzeige: 1 mW bis 1000 W

SWR Messung möglich schon ab ca. 100 mW

Strommessung: 0 – 24 A

Spannungsmessung: 0 – 95 V

Temperaturmessung: ca. 30 – 120 Grad C

Shunt für Strommessung von 0,005 Ohm in der Plus-Leitung des Verbrauchers erforderlich

 

Fernabfrage:

Die Messwerte werden über eine serielle Schnittstelle ausgegeben. Man kann externe Geräte (z.B. Raspberry PI) anschließen um die Messwerte weiterzuverarbeiten, beispielsweise auf einer Webseite darzustellen. Damit ist die Fernablesung mit einem Smartphone möglich. Details dazu weiter unten.

Wählbare Anzeigebilder:

Zur Auswahl eines Bildes tippt man eine der blauen Schaltflächen an. Um Fehlschaltungen zu vermeiden, müssen die Schaltflächen knapp 1s lang gedrückt werden.

Bild 1: Übersicht in Großschrift

Nach Antippen der PWR Schaltfläche wird dieses Bild angezeigt. Es hat sehr große Schrift und auch zur Ablesung aus größerer Entfernung vorgesehen:

 

                   

 

 

Bild 2: Detaillierte Anzeige der Messwerte

Auswahl durch Antippen von INF. In diesem Bild werden sämtliche Messwerte sowie daraus berechnete Werte angezeigt:

 

                   

 

Bild 3: Diagnoseinformationen

Auswahl durch Antippen von DIA. In diesem Bild werden die originalen analogen Messwerte angezeigt. Dies ist vor allem für die Kontrolle und Optimierung von Selbstbau Messbrücken hilfreich.

 

                   

 

 

Bild 4: Performance (Wirkungsgrad)

Führt man eine Spannungs- und Strommessung durch, so wird die Gleichspannungsleistung ins Verhältnis zur Sendeleistung gebracht und daraus der Wirkungsgrad des Senders berechnet. Diese Funktion ist extrem hilfreich beim Abgleich von Endstufen und Antennentunern.

 

                   

 

hier ein Beispiel einer PA, welche noch einiger Optimierung bedarf, da sie nur 32,8% Wirkungsgrad hat.

 

Einstellmenüs:

Durch Antippen des Schraubenschlüsselsymbols gelangt man zu den Einstellungen.

Zunächst wird eine Übersicht über die aktuell eingestellten Werte angezeigt. Man tippt unten auf die entsprechende Schaltfläche um die Einstellungen zu verändern.

 

                   

 

Ganz oben rechts ist ein „X“. Dort kann man das Einstellmenü wieder verlassen.

 

TMP … Einstellung der Abschalttemperatur für Schaltausgang-1

CUR … Einstellung des Abschaltstroms für Schaltausgang-1

 

Mit den Pfeiltasten ändert man den Wert, mit der Taste rechts (Kreis) übernimmt man die Einstellung.

 

                   

 

Die Kalibrierung des Displays auf die benutzte Messbrücke erfolgt mit zwei Leistungen, z.B. 5 Watt und 100 Watt. Je weiter diese Leistungen auseinander liegen umso genauer wird der Abgleich, man sollte also die minimal und maximal mögliche Leistung wählen welche am Transceiver einstellbar sind.

REF1 … Messpunkt-1: kleinste Leistung welche man mit seinem Sender einstellen kann.

REF2 … Messpunkt-2: höchste Leistung welche man mit seinem Sender einstellen kann.

 

Kalibrierung:

Sowohl eine Power/SWR Messbrücke als auch die Messverstärker und AD-Wandler im Display haben Toleranzen. Für eine präzise Messung müssen diese Toleranzen gemessen werden damit die Displayanzeige entsprechende Korrekturen vornehmen kann. Als Ergebnis erhält man genaue Messwerte. Diese Kalibrierung muss nur 1x nach dem Zusammenbau durchgeführt werden, kann jedoch später beliebig oft wiederholt werden.

Die Kalibrierung erfolgt an zwei Punkten und zwar bei kleiner Leistung und bei hoher Leistung, und das einmal für die vorlaufende und einmal für die rücklaufende Leistung. Das sind insgesamt 4 Messungen.

Vorbereitung zur Kalibrierung und Anschluss:

Zur Kalibrierung benötigt man ein möglichst gutes Leistungsmessgerät. Wer so eines besitzt kann sich glücklich schätzen, denn normalerweise hat man nur grobe Schätzeisen im Shack stehen. Eine optimale Alternative dazu ist ein Oszilloskop das die meisten bastelnden OMs haben. An einer 50 Ohm Dummyload braucht man nur die Spannung (Spitze-Spitze) messen und hat damit die genaue Leistung.

Diese Beschaltung vorbereiten:

Antennen Eingang der Messbrücke mit einem Transceiver verbinden.

Antennenausgang der Messbrücke mit einer möglichst guten Dummyload verbinden und entweder über ein gutes Leistungsmessgerät führen oder ein Oszilloskop parallel zur Dummyload anschließen (bevorzugte Methode).