|
Monitoring proudu jednotlivých modulů SSPA. Translation by AI -> scroll down Jsem analogový člověk. Své pokusy o nějaké programování jsem de facto ukončil ještě na ČVUT, další profesionální život jsem měl nepoměrně zajímavější, protože šlo povícero o telekomunikační a komerční problematiku. A tak programování všech těch mikročipáků, Arduin a ostatních zázraků posledních 25-ti let mne jaksi minulo. Ne, že bych to nezkoušel. ale vysokofrekvenční techniku považuji za nepoměrně zajímavější a až do tohoto roku to tak i zůstalo. Proč? Možná proto, že už jsem poněkud zhloupnul, ale hlavně proto, že k mikročipákům v zařízení mám rozporuplný vztah, zejména v zařízení, jako jsou PA, neboť výkonové zesilovače pro radioamatérská VF pásma mi pokaždé při použití těch mikročipáků nějak nefungovala správně vlivem pronikání VF energie, která se v každém pořádném PA "plíží" po různých zemích a dokáže shodit, či zkreslit práci Arduina (apod.), či jeho senzorů, odečítajících zájmové veličiny, jako proud, napětí a teplotu Výsledkem jsou zmatené údaje. Někdy je to legrace, jindy to může vést až ke zničení aktivních prvků SSPA a to je nejen zatraceně drahá sranda, ale také to znamená nedokončený a tedy smolný výsledek závodu a ztracenou investici. Nu a protože po ukončení provozu analogové televize všichni provozovatelé vyřadili a ještě vyřazují spoustu polovodičových výkonových zesilovačů, které jsou naskládány z modulů po cca 150 až 300W, vznikla potřeba kvalitně monitorovat proud jednotlivých modulů. Na první pohled prostinké zadání. Stačí nějaký kus odporového drátu s odporem cca 0,2 Ω, operační zesilovač, mikročipák a displej. Jenže... na tom odporu vzniká úbytek až 2V(což je moc), operační zesilovač vyžaduje ± napájení, tedy ještě nějaký měnič z kladného na záporné napětí, levný operační zesilovač obvykle nefunguje rail to rail (tedy od dorazu k dorazu) - mezi napájecími napětími má oblast cca 2V od záporného limitu a totéž u kladného napájecího napětí, kdy nepracuje správně, maximální kladné napětí operačních zesilovačů bývá limitováno na +15V, do Arduina (apod) leze VFka (ingress) a ovlivňuje jeho funkci (jakpak by také ne, když na jedné oboustranné konstrukční desce plošných spojů je zemnicí vývod mikročipáku veden k zemi 6cm (!) dlouhým spojen... a o tom, že display má dnes obvykle svůj vlastní mikročipák, propojený s Arduinem nestíněným svazkem vodičů... už ani nemluvě. Zkrátka, příležitostí k problémům je neúrekom (to je slovensky). A tak i velice pěkné a slibné konstrukce časem končí v nějaké bedně s odpadem. Když si vezmete, že radioamatéři stárnou a jejich schopnosti něco vyrábět se s věkem značně snižují, je to velice neefektivní postup. A proto, když jsem poslední SSPA s operačními zesilovači nedokázal ani po 3 letech a řadě závodů ukrotit a ten stále vykřikoval falešné alarmy, odhodil jsem, co jsem do té doby udělal a začal znovu. Naštěstí stále máme na trhu geniální IC LM3914, který je vlastně sloupcem 10-ti seriově spojených komparátorů v jednom pouzdře a výstupními budicími obvody pro 10 LED diod . Vzniklý bargraf ukazuje okamžitě a dynamicky měřenou veličinu - v mém případě proud příslušného modulu PA, nebo odraz od antény, aniž by člověk musel (a operátor v contestu to jistě dělat nebude) na nějakém displeji luštit hodnotu, která je všechno, jen ne stabilní a navíc je vícenásobná, podle toho, kolik těch zesilovacích modulů je v činnosti. Při použití bargrafu operátor tak jen jedním mrknutím oka vidí, zda sloupce zelených diod více modulů běhají nahoru a dolu stejně, či zda někde neteče příliš velký proud (indikovaný žlutě, či červeně) a to i během sykavek v modulaci SSB (protože bargraf je rychlý). Zbývalo vyřešit senzor. Ten je naštěstí běžně ke koupi za několik desetikorun. Použil jsem integrovanou Hallovu sondu ACS 712 - 20, což je obvod, měřící stejnosměrný (DC) proud do 20A. Obvod potřebuje stabilizované napětí 5V a leze z něj signál 2,5 V při nulovém proudu a 3,5 V (přesně) při proudu 10A a cca 4V při 15A. Krása! Jenže pozor... Zase do toho senzoru leze VFka... Takže je třeba ho vestavět do plechové (železné, kvůli magnetickému poli) krabičky z pocínovaného plechu, opatřit průchodkami, které snesou těch 15A (použil jsem ruské průchodky s vodiči o průřezu 1,5mm2) a na přívodní vodiče bylo třeba navléknout po 5-8 ferritových toroidů o průměru 4 až 6mm. Naštěstí do desky zobrazovače již VFka neleze a tak jsem si dovolil jeho konstrukci poněkud zhustit - z důvodů zraku zůstávám u klasických součástek s drátovými vývody (s výjimkou dvou SMD blokovacích kondenzátorů) a celá deska je se svými rozměry navržena tak, aby na panelu SSPA mohla nahradit starší bargraf od firmy EZK. To vede k poněkud bizarnímu osazování součástek - ty jsou umístěny po obou stranách PCB, protože jinak by se tam prostě nevešly. To vede k nutnosti použít prokovený plošný spoj (PCB). Aby bylo možné bargraf nastavit, jsou víceotáčkové trimry pájeny na druhé straně než 3mm LED (aby trimry bylo možné nastavit zevnitř PA). Stabilizátor LM7815 vyžaduje chladič. V mém případě - obvody jsou dva vedle sebe - je to společný L profil AL 15x15mm o délce 10cm (šířka PCB). Funkce a nastavení. Zapojení IC LM1394 je navrženo tak, aby bylo možné dvěma trimry nastavit libovolně dolní mez reakce na signálové napětí senzoru a stejně tak i mez horní. Dolní mez by měla být nastavena okolo 2,47V (pokud chcete, aby spodní LED svítila při nastaveném klidovém proudu (BIAS)). Horní mez se nastavuje druhým trimrem tak, aby při zvoleném proudu (u mne 10A), svítily všechny (8) zelené LED. To u mne bylo při 3,50V DC. Žlutá (devátá) LED by měla svítit při 12,5A a poslední červená při maximálním proudu na příslušný napájecí bod použitého výkonového tranzistoru, který je monitorován. Při SSB modulaci svítí zelených LED asi 6, ale při sykavkách dokáže po zlomek sekundy zasvítit i žlutá LED. Obvod je stabilní a jeho nastavení se v běžných provozních podmínkách nemění. Výkonové tranzistory v SSPA modulech by při běžném provozu neměly přesáhnout cca 50°C, aby byla zaručena jejich spolehlivost. 73 de OK1VPZ PS: A ještě nějaké obrázky:
a ještě poslední náhledy na plošný spoj po revizi viz umístění dvou SMD C 10nF
a druhá (zelená) strana
Pokud bude z vaší strany zájem o plošné spoje, dejte mi vědět.K dispozici jsou i Gerber soubory: bargraf.zip pro výrobu PCB A na závěr několik obrázků z reality (pro zvětšení klikni):
Translation: Monitoring of the current of SSPA modules.
I'm an analogue person.
I ended my attempts at some programming at the Czech Technical University,
due to
I had another professional life more interesting, because it was a
senior
work
in the
telecommunications and
related
commercial issues.
And so programming all
of
those microchips, Arduins
and other miracles of the last 25 years
somehow
missed me.
Not that I didn't try.
But I consider the high-frequency technique to be disproportionately
more
interesting and until this year it remained.
Why?
Maybe because I have already faded somewhat, but mainly because I have a
contradictory relationship to the microchips
comps
in
the device, especially in equipment such as PA, because power amplifiers
for radio amateur RF bands always did
some mistakes,
which in every proper PA "sneaks" in different
places and can drop, or
distort the work of Arduino (etc.), or its sensors, deducting interest,
such as current, voltage and temperature resulting in confused data.
Sometimes it's fun, sometimes it can lead to the destruction of the active
SSPA elements and it is not only
a
fun, but also this means an unfinished and unlucky result of the
contest
and lost investment.
Well and because after the operation of the analog TV, all
broadcasters
eliminated and
still
eliminate many semiconductor power amplifiers, which are stacked from
modules about 150 to 300W, there was a need to monitor the current of
individual modules.
At first glance a simple assignment.
A piece of resistance wire with a resistance of about 0.2 Ω, the operating
amplifier, the microchip and the display.
But ... The resistance
lose is up to 2V (which is too much
in case of 28V supply), the operating
amplifier requires ± power supply, ie some converter from positive to
negative voltage, cheap surgical amplifier usually does not work rail to
rail (from stop to stop) - between
the
power voltage has an area of about 2V
close the negative limit and the
same for the positive supply voltage, where it does not work properly, the
maximum positive voltage of operational amplifiers is limited to +15V, to Arduino (etc.
when on one double -sided printed circuit design, the grounding microchip
of the microchip leads to the ground 6cm (!) Long connected ... and that
the display usually has its own microchipak, connected to Arduino missed a
bundle of conductors ... Not to mention.
In short, the opportunity for problems is non -craft (that is Slovak). And
so very nice and promising construction over time ends up in some crate
with waste. When you marry that radio amateurs are aging and their ability
to make something greatly decreases, it is very very
an ineffective procedure.
Therefore, when I could not check the last SPA with operational amplifiers
even after 3 years and many races, and he was still shouting fake alarms,
I threw away what I did and started again.
Fortunately, we still have a brilliant IC LM3914 on the market, which is
actually a column of 10 serial comparators in one case and output
excitation circuits for 10 LEDs.
The Bargraf shows immediately and dynamically measured quantity - in my
case the current of the respective PA module, or reflection from the
antenna without having to (and the operator in the contest will certainly
not do it) on some display
In addition, it is multiple, depending on how many amplification modules
are in operation.
The operator thus only one blink of the eye sees whether the columns of
green diodes are running up and down the same, or whether there is too
much current (indicated yellow or red), even during the SSB modulotion
(because Bargraf is fast).
It was left to solve the sensor.
Fortunately, it is commonly purchased for several ten crowns.
I used the integrated Hall probe ACS 712 - 20, which is a circuit,
measuring DC (DC) current up to 20A.
The circuit needs a stabilized voltage of 5V and climbs a 2.5 V signal at
zero current and 3.5 V (precisely) at a current of 10A and about 4V at
15A.
Beauty!
But beware ... again the sensor is crawling in the sensor ... So it is
necessary to install it in a tin (iron, because of the magnetic field) box
of tinned sheet metal, provide bushings that can withstand the 15A (I used
Russian bushings with wires of 1 cross -section 1
, 5mm2) and the supply conductors had to be put on 5-8 ferrite toroids
with a diameter of 4 to 6mm.
Fortunately, ingress does not climb into the display board, so I allowed
myself to drain somewhat - for sight I stay with classic components with
wire outlets (except two SMD blocking capacitors) and the whole board is
designed with its dimensions so that it can be designed on the SSPA panel
Replace older bargraphs from EZK.
This leads to somewhat bizarre components - they are located on both sides
interconnected of the PCB, because otherwise they would not fit there.
This leads to the need to use a printed
interconnected printed circuit board 73 de OK1VPZ PS: for final some pics (see above) Notes below pics: Dimensions of twin double sided PCBs are 52 x 66mm And the last previews of the PCB after revision see the location of two SMDs C 10nF
If you
have an
interest
for PCBs,
let me know. Gerber files
are
available.
bargraf.zip a) Bargraphs on Twin SSPA during NFD (in the respiratory break of the operator, but PEP wattmeters still show full PWR) b) the views from inside of the PA |
