Medidor de estacionarias digital multifunciónJose Ramón Hernandez EA2BQH

Como complemento al articulo anterior sobre medidores de estacionarias continúo con una aplicación práctica.

Todo mi interes en los medidores de estacionarias comenzó a acrecentarse cuando se averió el que usaba habitualmente.Un medidor, ya con muchos

años, de agujas cruzadas bastante reducido y práctico pero un día uno de los miliamprerimetros se negaba a funcionar.

Este medidor constaba de una cajita metálica con los conectores PL, donde estaba ubicado el captador, y una plaquita de circuito impreso con unos

potenciometros ajustables y las conexiones a los miliamprerimetros. Supongo que a casi todos nos ocurre, a pesar de estar inservible me dió mucha

pena tirarlo a la basura y al menos la cajita con el captador y los PL podría utilizarla para otro proyecto.

Y este es el resultado, un medidor digital de estacionarias con medición de picos para poder utilizarlo en banda lateral y también le añadí poder

conmutar tres reles de antena para utilizar un conmutador remoto. Dice el provervio chino que todo gran viaje siempre comienza con un primer paso.

Para simplificar el diseño he utilizado un microprocesador que se encarga de los cálculos, la relacción de estacionarias mostrada es el resultado real de

la formula pwr+swr/pwr-swr y los valores de pico son memorizados de manera continua.

Ya que este microprocesador es el corazón del circuito comienzo explicando sus funciones internas que están controladas por un programa, este

programa, particular para este tipo y modelo de microprocesador PIC, se “fabrica” con otro programa para PC llamado compilador que hace de

intermediario entre el lenguaje binario real del PIC muy criptico y un lenguaje más humanizado y comprensible.El trabajo habitual con el compilador

es un texto que contiene las ordenes y secuencias para configurar las patas del PIC y funciones matemáticas, este fichero texto se compila y el resultado

es un fichero traducido al lenguaje del PIC que se le introduce mediante un programador. Una de las grandes ventajas de estos PIC es que intoducirles

el fichero de programa es bastante sencillo y hay mucho programador barato en el mercado.

Después de esta breve aclaración seguiremos con un diagrama de bloques con lo que hacen las funciones programadas dentro del PIC A la llegada de

las tensiones captadas por el sensor de SWR y PWR se utilizan conversores analógicos digitales que convierten la tension en valores numéricos.

Los valores numéricos entran en el proceso de calculo de estacionarias según la formula y quedan a la espera de su visualización, por otro lado la señal

PWR se lleva a otro conversor A/D independiente donde el resultado numérico de conversión se aplica a una tabla que traduce el valor de llegada al

valor de potencia real y queda a la espera de pasarlo a la pantalla de visualización.Y por último la selección de antenas, visualizar la antena y activar el

relé correspondiente.

Si no hay señal de radiofrecuencia en la pantalla de visualización se muestra la antena seleccionada en la zona de la potencia, A-1, A-2 o A-3 y en los

dos display de estacionarias si la medida es pico a pico se muestra PP. En cuanto el captador envia tensión a las entradas PWR y SWR la visualización

cambia a potencia y estacionarias.

Hay avisos de error, si el valor de estacionarias es superior al valor de potencia aparece EE en el visor de SWR que indica normalmente que los cables

del captador están al reves, si la potencia se sale del margen programado tambien sale EEE en el visor PWR , la potencia máxima que he previsto en la

tabla de conversión es 150W por lo que se puede utilizar con un equipo de 100W sin problemas.

El esquema de la placa de control puede parecer complicado, pero si nos fijamos casi todo son transistores que hacen la conmutación ya que las salidas

del PIC no tienen capacidad para conmutar mucha intensidad. Todos los transistores son BC547 con una resistencia en la base de 4K7 excepto Q15 que

por una disposición distinta interna del PIC lleva una resistencia a positivo 5 voltios. El microprocesador Pic es del modelo 16F876 que es fácil de

conseguir y los relés son de 5 voltios y un circuito conmutado.

Los transistores Q1 a Q8 se encargan de los segmentos LED del display, cada número esta compuesto de siete leds que según cual se encienda

compone una cifra más el punto decimal que lo he marcado como DOT, cada segmento se nombra con una letra minuscula de la “a” hasta “g” más DP

que es el punto decimal.

Los cinco displays de siete segmentos se van encendiendo de forma secuencial , lo que se llama multiplexado, de forma que solo uno de ellos se

enciende cada vez controlados por los transistores Q9 a Q13 que llevan el cátodo a masa. El encendido y apagado es tan rápido que el ojo humano no

es capaz de percibirlo y vemos todos encendidos, en este caso cada uno se enciende 15 milesimas de segundo.

Los display deben ser del tipo Cátodo Común y se puede utilizar de cualquier tipo color y marca, los que he utilizado yo son de KINGBRIGHT y el

modelo del prototipo era SC52-11EWA, debeis comprobar el patillaje ya que cada marca y modelo distribuye las patillas de forma distinta.

Tened cuidado al soldar las patitas ya que aplicais mucho calor puede dejar de funcionar algún segmento,esto me sucedió en el primer prototipo al

soldar los anodos con hilo esmaltado le tenía que aplicar mucho calor para eliminar el esmalte.

La multiplexación de la pantalla se ha aprobechado para comprobar la pulsación de los botones de selección de antenas y el modo de trabajo del

medidor, en el momento que se selecciona un display mediante su transistor Q9 a Q13 se comprueba que la pata 20 del PIC reciba un positivo a traves

del pulsador. Los tres pulsadores de selección de antena tienen una funcion clara, activar los reles correspondientes. La funcion PAP y RMS del

medidor de estacionarias cambia el método de estabilización de lectura.Los conversores analógicos-digitales hacen un muestreo de la tensión de

entrada; en modo RMS inmediatamente pasan a calculo y presentación del valor medido. Si se transmite en CW o BLU los picos instantaneos variables

de transmisión provocaran un cambio continuo en las medidas que hace muy dificil monitorizar la antena.Sin enbargo con portadora continua en modo

RMS los valores de medida se mantienen y su rápida variación permite el ajuste de antenas o acopladores.

En modo PAP se toman los valores maximos de tensión medidos y se mantienen, si los siguientes son menores no se toman en cuenta de forma que

siempre será el valor máximo de pico el mostrado por el medidor. Este valor maximo almacenado se refresca cada dos segundos de forma que si el

valor máximo baja el medidor ajuste la medición para reflejarlo.De esta forma se puede monitorizar mientras hablamos en BLU.

La alimentación de los reles de conmutación remota se toma directamente de la tensión de alimentación del medidor, he incluido un diodo (D1) tipo

1N4001 o similar y un condensador electrolítico (C5) para aislar en lo posible el largo cableado hacia los reles de antena del circuito medidor. Si los

reles situados en el tejado son de una tensión diferente se anula el diodo D1 y se alimente el común de reles con la tension necesaria comprobando que

el condensador electrolítico sea de la tensión adecuada.Los reles son de 5 Voltios y no olvideis de incluir los diodos tipo 1N4148 en paralelo con la

bobina (D2 D3 D4)para absorber sobretensiones y proteger los transistores.

En la entrada de señal del captador hay poca cosa, unos condensadores de desacoplo y un potenciometro de ajuste, este potenciometro regula el nivel a

la entrada del tercer conversor analógico digital y permite el ajuste de la potencia con independencia de los procesos de obtención del valor SWR. El

ajuste de este potenciometro se limita a fijarlo con 50W del equipo comparandolo con un medidor fiable.

En la foto podeis ver como ha quedado el montaje definitivo,tube que variar bastantes cosas del primer prototipo, como se puede ver en las fotos, ya

que no pensaba poner transistores en los segmentos utilizando la salida directa del microprocesador. A pesar que en la hoja de caracteristicas del PIC

asegura una intensidad de 20 mA suficiente para alimentar un LED hacia todo tipo de fenómenos extraños por lo que no tube más remedio que usar

más transistores y de esta forma quedó completamente estable.

Arriba a la izquierda se puede observar dos potenciometros de ajuste cuando en el esquema hay solo uno y dos resistencias de 62 Ohm en serie con las

entradas de SWR y PWR., las resistencias eran por filtrar la RF y el segundo potenciómetro por el ajuste de estacionarias que no es necesario.

Se puede observar que los cables que van a los pulsadores se conectan directamente en las resistencias y a la derecha la salida al display que esta

cableado con cinta plana de las que se usan en la conexión de discos duros en los PC.

Es imprescindible que la conexión entre el captador y el medidor sea por cables blindados para evitar que le entre radiofrecuencia y tenga un

funcionamiento errático, el captador debe estar en una caja metálica cerrada con sus conectores PL y el medidor yo lo tengo en una caja de plastico y

no he observado ningún efecto extraño con 100W del equipo aún en presencia de estacionarias.

El captador que he utilizado es tipo Bruene, pero podeis utilizar cuaquier tipo de captador. sea un Stockton o strip-line, e incluso sería posible poner el

medidor digital dentro de uno de aguja utilizando el mismo captador,sería como una mejora, aunque esto no lo he probado ya que como os he contado

me quedé sin medidor de agujas y el que he utilizado de referencia me lo prestaron.

La construcción del captador es sencilla, el transformador toroidal tiene un primario que es un hilo cruzando el centro de conector a conector, y el

secundario son diez espiras. Este secundario lo he hecho son hilo esmaltado de 0.20mm. y son dos hilos entrelazados y luego bobinados en el toroide,

despues se conectan observando las fases; el final del primer bobinado con el principio del segundo y este punto central al divisor capacitativo.El

núcleo toroidal lo recuperé del antiguo medidor, es de color rojo como un FT50-2 y valdrá cualquier toroidal de ferrita adecuado para el trabajo hasta

30 Mhz .La diferencia del tipo de material con la que este construido variará el nivel de salida de tensión de los diodos, en principio no deberá afectar

al calculo de SWR ya que la relacción entre tension FWR y PWR se mantendrá y el ajuste de la potencia debería darnos un buen margen. Como

referencia en mi captador proporciona sobre 1’6 voltios con 50 W , naturalmente no podemos pasar de 5V de tensión hacia el procesador ya que se

puede averiar el PIC.

Una cuestion sobre los diodos, he utilizado diodos de germanio OA91 por su menor caida de tensión y no tienen ninguna resistencia a masa para no

cargarlos, ya que soportan muy poca intensidad, y a la vez mejorar su linealidad.Pero si la tensión de salida de vuestro captador es más alta de 5V.

debereis reducirla con resistencias a masa o potenciómetros iguales y podeis user diodos de silicio como el 1N4148.

El ajuste de cero del captador se hace con el voltímetro y una carga de 50 Ohmios hasta conseguir el cero en la tensión reflejada ajustamdo el trimmer

tal como comento en mi otro artículo del més de Enero.

La alimentación del medidor la hago con un pequeño alimentador de 12 V. y de esta manera es independiente de la fuente de alimentación del equipo

decamétricas ya que me parece más seguro evitar realimentaciones y cosas raras con los cables que suben al conmutador de antenas.

Publicar en este artículo el programa del PIC es inviable asi que lo podeis obtener de mi página http://webs.ono.com/ea2bqh y programarlo en el PIC

con un programador de los muchos que hay disponibles debido a las “tarjetas educativas” para ver la TV, ya que muchas de estas utilizan PIC también.

EA2BQH

Jose Ramón Hernandez

ea2bqh@terra.es