Автоматические согласующие устройства очень редко можно встретить в составе самодельных радиолюбительских конструкциях.Как правило, радиолюбители используют самодельные внешние ручные тюнеры либо покупные автоматические. Предлагаемое устройство,разработанного Девидом N7DDC, благодаря своим небольшим габаритам, низкой цене и простоте может быть использовано как отдельное устройство или встроено в существующие конструкции с выходной мощностью до 100 Ватт.
Устройство имеет 2 разновидности, плата версии 5×5 и плата 7х7. В одной количество индуктивностей и емкостей по 5 в другой по 7.Размер устройства получился компактный, плата версии 5×5 100х62 мм и плата 7х7 120х62 мм.
Характеристики устройств:
Основные характеристики авто тюнера ATU-100 MINI 5×5:
Работает на частотах 7-10мгц
Диапазон допустимых питающих напряжений: 10 — 15 Вольт постоянного тока
Максимальный ток потребления: 300 мА
Максимальная рабочая проходная мощность: 100 Ватт
Максимально возможная измеренная мощность: 150 Ватт
Минимальная мощность, необходимая для начала настройки: 1 Ватт
Минимально возможная измеренная мощность: 0, 1 Ватт
Шаг измерения при мощности до 10 Ватт: 0, 1 Ватт
Шаг измерения при мощности выше 10 Ватт: 1 Ватт
Точность измерения мощности: 10%
Максимальная установленная индуктивность: 4 мкГн
Минимальный шаг установки индуктивности: 0, 1 мкГн
Максимальная установленная емкость: 400 пФ
Минимальный шаг установки емкости: 10 пФ
Основные характеристики авто тюнера ATU-100 MINI 7х7:
Работает на частотах 1.8-50мгц
Диапазон допустимых питающих напряжений: 10 — 15 Вольт постоянного тока
Максимальный ток потребления: 300 мА
Максимальная рабочая проходная мощность: 100 Ватт
Максимально возможная измеренная мощность: 150 Ватт
Минимальная мощность, необходимая для начала настройки: 1 Ватт
Минимально возможная измеренная мощность: 0, 1 Ватт
Шаг измерения при мощности до 10 Ватт: 0, 1 Ватт
Шаг измерения при мощности выше 10 Ватт: 1 Ватт
Точность измерения мощности: 10%
Максимальная установленная индуктивность: 8, 4 мкГн
Минимальный шаг установки индуктивности: 0, 05 мкГн
Максимальная установленная емкость: 1870 пФ
Минимальный шаг установки емкости: 10 пФ
Плата версии 5×5.
На плате установлены микропроцессор управления, пять индуктивностей, пять высоковольтных конденсаторов, реле для их переключения, транзисторы управления реле и схема измерения прямой и обратной мощности типа «тандем-матч». Используется обычная «Г-образная» схема согласования. Тюнер можно использовать как внешнее АСУ в отдельном корпусе, в том числе удаленно для настройки непосредственно у антенны.
Для старта процесса согласования достаточно нажать на кнопку, подключенную к соответствующему разъему или замкнуть вывод с помощью транзистора, если есть возможность управлять тюнером из трансивера. Уникальный умный алгоритм, используемый в устройстве позволяет в большинстве случаев произвести настройку за 0.1 — 0.5 секунд а максимальное время, потраченное на поиск наилучшей комбинации не превышает 2-х секунд. Таким образом, нет необходимости в каких-то дополнительных мерах для ускорения работы, что обуславливает предельную простоту и надежность устройства.
Устройство позволяет подключать к разъему для программирования процессора стандартный двухстрочный дисплей с шиной управления I2C , на котором отображается наиболее важная информация (выходная мощность, КСВ и установленные в процессе согласования номиналы емкости и индуктивности).
Предусмотрен вариант упрощенной 
трёхуровневой светодиодной индикации результата согласования антенны (КСВ<1.1, КСВ<1.5 и КСВ>1.5). Это может быть полезным при использовании тюнера в составе самодельного усилителя или для контроля тюнера, расположенного удаленно.Еще один вариант подключения светодиода,двухцветный красный светодиод с общим анодом к выводам разъема для программирования процессора.Чтобы этот способ индикации работал нужно в EEPRom ячейках 00 и 01 поставить ноли,подключать светодиод анодом к выводу VCC(+5v),катод зеленого цвета через токоограничивающий резистор к выводу CLK разъема,катод красного светодиода через токоограничивающий резистор к выводу DAT разъема.Таким образом светодиод может генерировать 3 цвета свечения,зеленый ,оранжевый и красный в зависимости от КСВ в линии,с которым был завершен процесс согласования (настройки).
В тюнере предусмотрены 3 кнопки управления — кроме основной кнопки «TUNE» (она же при коротком нажатии кнопка сброса RESET) теперь добавлены ещё две кнопки которые можно вынести на переднюю панель, это кнопка «AUTO» (режим автоматической настройки тюнера) и «BYPASS» (Обход).
Тюнер запоминает последние настройки и восстанавливает их после включения питания.При подаче питания на устройство со всеми тремя нажатыми кнопками Tune, Bypass и Auto, включается режим Fast Test. В этом режиме устройство подает питание на все реле, что позволяет быстро определить неисправности связанные с транзисторными ключами или недостатками пайки.При подаче питания на устройство с нажатыми кнопками Bypass и Auto, устройство переходит в тестовый режим Test Mode. В этом режиме можно вручную, пошагово, с помощью кнопок Bypass и Auto переключать значение емкости или индуктивности. Длинное нажатие на кнопку Tune позволяет выбрать какие элементы будут перебираться в данный момент, а короткое нажатие изменяет точку подключения конденсатора. В этом режиме сохраняется возможность измерять входную мощность и КСВ в линии. Весь процесс сопровождается понятной индикацией.
Есть возможность реализации управления тюнером при помощи трансивера , когда в трансивере нет штатного тюнера ,но трансивер может управлять подключенным тюнером к разъему на задней панели,для этого реализован сигнал Tx request RA7, для управления тюнером от трансивера, сигнал переходит в высокое состояние пока нажата кнопка настройки тюнера.
Так же реализована возможность производить настройку при любом типе выходного сигнала трансивера, теперь не нужно подавать именно непрерывную несущую от трансивера для настройки. Можно «алёкать» в микрофон, дуть в него, давать серию точек или тире или же просто работать как обычно, тюнер будет ждать подходящего сигнала и будет производить настройку по мере его поступления. То если у вас нет возможности подключиться к трансиверу, чтобы он по запросу выдавал несущую (привет владельцам Yaesu), теперь это совершенно не проблема. Можно и не подключаться.Чтобы этот режим нормально работал в SSB пришлось, поднять порог минимальной мощности для настройки до 5 Ватт.
Видео демонстрация работы тюнера от автора:
Видео демонстрация работы от пользователей которые собрали конструкцию:
Сборка устройства:
Начинается все с печатной платы заказать изготовить ее можно в Китае,ну или купить плату в интернете или весь набор целиком.
Схема тюнера:
заказать кольца AMIDON
Контроллер PIC16F1938-DIP-20 корпус DIP
Реле: http://ali.ski/8yFyB
Дисплей: 128X64 1,3 дюйма
Конденсаторы 0805: http://ali.ski/DL2W4
Транзисторы 2N7002:2N7000-TO92-MOSFET
Намотка индуктивностей:
Индуктивности тюнера, сердечник Amidon, провод 0.8 mm
|
материал сердцевины |
Индуктивность |
витки, длинна |
|
2xT68-2 Red |
2.2 uH |
14, 400mm |
|
T68-2 Red |
1 uH |
13, 280mm |
|
T68-2 Red |
0.45 uH |
9, 200mm |
|
6.0mm, air |
0.22 uH |
7, 160mm |
|
6.0mm, air |
0.11 uH |
4, 110mm |
Начнем с намотки бинокля Т1,Т2,Tandem match 1:10 BN43-1502
Amidon Проводом ПЭВ 0.8 или МГТФ (с таким же сечением), намотаем первую вторичную обмотку равную 10 виткам, одним витком считается – один проход провода через сердечник
Для первичных обмоток приготовим два отрезка из центральной жилы в оболочке от кабеля RG58, практически можно взять любой многожильный провод в изоляции подходящий по диаметру
Теперь монтируем получившийся Tandem Match на плату тюнера
Изготавливаем катушки L1,L2. онлайн калькулятор
L1 наминалом равным ~0,1 uH (мГн), необходимо намотать 4 витков проводом в лаковой изоляции сечением 0,8мм на оправке диаметром 6 мм (в качестве оправки взял обычное сверло).
Таким же образом наматываем катушку L2 для индуктивности равной ~0.22 uH. Для ее изготовления наматываем 7 витков провода в лаковой изоляции сечением 0,8мм на оправке диаметром 6 мм.
Для изготовления катушек L3 и L4 нам понадобятся кольца фирмы изготовителя Amidon из порошкового железа T68-2 .
Для изготовления катушки L3 наматываем 8 витков тем же проводом (отрезок длиной 29 см), одним витком считается – один проход провода через сердечник!
Для изготовления катушки L4 наматываем 13 витков тем же проводом (отрезок длиной 31 см), одним витком считается – один проход провода через сердечник!
Катушку L5 изготавливаем аналогично катушке L4 только на двух сложенных вместе кольцах T68-2,наматываем 13 витков тем же проводом. Значение индуктивности/витков для данной катушки можно рассчитать выбрав в онлайн калькуляторе кольцо марки T68-1.Число витков так же приведено в схеме .
Программирование контроллера:
программирование микроконтроллера осуществляется при помощи программатора PIC контроллеров пример( pickit-2 pickit-3) или простейшим JDM программатором , пограмма picpgm через ком порт. Мы разберем на примере программатора Pickit-3 и программы PICkit-3 Programmer 3.10 .Открываем файл прошивки в программе, далее нужно исправить некоторые параметры в EEprom.
Разберем основные параметры программирования ячеек памяти EEPRom:
Ячейка 00 значение 4E – адрес для шины I2C используемого дисплея, в моем варианте это двухстрочный индикатор 1602 на контроллере HD44780.значение 78 -адрес для дисплея OLED.
Ячейка 01 значение 01 – тип используемого дисплея, автором заложено пять вариантов:
01 – 1602;
02 – OLED 128*32;
03 – OLED 128*32 изображение повернутое на 180 градусов;
04 – OLED 128*64;
05 – OLED 128*64 изображение повернутое на 180 градусов.
Ячейка 02 значение 01 – активация автоматического режима, авто тюнер будет автоматически подстраиваться при КСВ > 1.3.
Ячейка 03 значение 15 – временная задержка, в миллисекундах, для срабатывания реле и на период установки напряжения на ВЧ детекторе КСВ метра.
Ячейка 04 значение 13 – нижний порог значения КСВ, при значении КСВ выше указанного порога тюнер включает автоматическую настройку.
Ячейка 05 значение 05 – нижний порог значения мощности в ваттах, при котором тюнер начинает настройку в ручном или автоматическом режимах.
Ячейка 06 значение 00 – верхний порог значения мощности в ваттах, до которого тюнер будет производить настройку в ручном или автоматическом режимах. Если подаваемая мощность на тюнер будет выше, то настройка производится не будет. 00 – значение по умолчанию, т.е. без ограничений.
Ячейки 07/08 значения 01/02 – смещение строк вниз и влево при использовании OLED дисплеев. В моем случае не используются.
Ячейка 09 значение 00 – верхний порог значения КСВ, при значении КСВ выше указанного порога тюнер не будет начинать настройку.
Ячейки 10-19 – указываем значения установленных индуктивностей в цепях согласования:
L1 – 0.1 uH
L2 – 0.22 uH
L3 – 0.45 uH
L4 – 1.00 uH
L5 – 2.2 uH
Ячейки 20-29 – указываем значения установленных емкостей в цепях согласования, в моем случае:
С1 – 10 пф
С2 – 22 пф
С3 – 47 пф
С4 – 100 пф
С5 – 220 пф
На работу тюнера Ячейки 10-19 и 20-29 не влияют, так как носит чисто информативный характер, т.е. тюнер просто не верно отображает на дисплее данные используемой индуктивности и ёмкости.
Эти действия можно прочитать в Мануале .
Корпус устройства.
Чтобы конструкция была завершенной, её можно разместить в корпусе G761 с размерами 95х158х47 мм.
Если у кого то имеется 3D принтер можно корпус сделать самому , или у знакомого попросить (на ваше усмотрение).
Модель корпуса для 3D принтера
Удачной сборки и пользования.!!!
********************************************************
Схема сборки устройства ATU-100 MINI 7х7 аналогична приведенной выше .
Возможен вариант переделки тюнера 5х5 на низкочастотные диапазоны. Это делается увеличением разряда значений ёмкостей и индуктивностей на две ступени выше, вся остальная конструкции при этом остается без изменений. Алгоритму отвечающему за настройку КСВ без разницы, какими значениями реактивностей он оперирует,а вот индикация правильных значений емкостей и индуктивностей при этом пострадает. ее нужно будет вручную исправить в EEPRom , как править также будет описано в мануале.
P.S.:
Кто-то скажет что 100 ватт тюнер это всего лишь игрушка, мы киловаттами работаем , и для вас я скажу что, такие же как вы любители больших мощностей разрабатывают плату тюнера для коммутации и работы с такими мощностями. Автор конструкции EU2AV, пишет что конструкция рассчитана на работу до 1.2кВатт.
Схема:ATU 0.3-1.2kw.pdf
Перечень компонентов:Bom(5×5)ATU-0.3-1.2Kw _.docx
Файл Гербер(сверловка) для заказа платы с Китая:Gerber-ATU 03-1.2kw.rar
Всем Спасибо, R4NBB. До встречи в эфире 73!