KRAS
Kalmar Radio Amatör Sällskap KRAS.
Direkt till hösten 2012 kursen...
Klubbstudieprojekt
Vi bygger en 80 meters CW transeiver
KRAS har nu en egen hemsida www.sk7ca.org
Kursen varvas med teori, bygge och avprovning av varje enskild funktion i tranceivern. Kursen har samlat 15 deltagare, alla med olika teoretiska bakgrunder.
Kursen hålles av SM7MCD, Leif Ideen har malts i Leifs huvud något år, men fick fart efter ett "Kråkegärdemöte" där denna tranceiver förevisades. Här hade vi en komplett tranceiver på en träplatta. Jag har sedan hjälpt till att renodla de skilda byggblocken, och sen ritat upp nya kretskort.
Förebilden till projektet. En 1 Watts 80 meters tranceiver med variabel frekvens på ett bräde. 12V och antenn är ansluten, och klar för trafik. Här har jag använt en ringdiodblandare i mottagaren. Bland en del nackdelar så har den goda fördelar också. Storsignalegenskaper, och om den är rätt gjord så hindras oscillatorsignalen att gå ut på antennen. Tranceivern innehåller alla de byggblock som behövs till en enkel amatörradio.
Projektledaren Leif, SM7MCD
Projektets förutsättningar:
Att bygga en amatörtransceiver, inte med topprestanda, när projektet är klart, ska vi ha en fieldday, där vi kommer att ha kontakt med varandra.
Direktblandad mottagare med VFO, variabel frekvensoscillator, och RIT
Sändare med ca 5W uteffekt, med sidetone.
Samma oscillator skall användas till både mottagare och sändare, där frekvensoffset ordnas via RIT som nollställes vid sändning. Antennen skiftas automatiskt mellan mottagaren och sändaren.
Leif, SM7MCD önskade att inom klubben dra igång ett studieprojekt där flera "byggstenar" inom amatörradion beskrives och förklaras. Därför önskades någon hårdvara som varje elev själv fick bygga ihop och mäta på, allt eftersom kursen fortgick. Det är alltså inget projekt som går ut på att stoppa alla hålen i ett kretskort fulla med komponenter och sen gå hem! De som önskar sig en byggsats...får vända sig åt ett annat håll. Leif och jag spånade fram kretscheman, där jag senare spikade upp kopplingarna för att testa komponentval. Efterhand som blocken blir byggda på respektive kretskort, så skall de provas för att ge eleven förståelse av funktionen. I transceivern ingår både transistorer, FET-transistorer och IC-kretsar, för att öka komponentkännedomen..
Ideen är att slutmålet ska bli en CW amatörtransceiver för ett band, 80 meter. Inget annat. Dessutom är grundkonstruktionen inte optimal, den kan vidareutvecklas! Transceivern är uppbyggd på tre olika kort. Oscillator, mottagare och sändare. Komponenterna kommer i huvudsak från ett nedlagt större kursprojekt. Kretskorten är anpassade för dessa "udda" komponenter. Framöver kan eleverna komplettera apparaten för SSB.
I kursen kommer enbart de tomma kretskorten att tillandahållas. Ur en "bunke" komponenter, får eleven söka det som passar. Det finns ingen apparatlåda, inte ens en skiss på någon. Utan här skall individen själv ta initiativ och framöver skapa sin låda som han eller hon vill ha den.. Om hur alla reglagen, högtalaren uttagen osv skall placeras. Det blir en komplett transceiver, rättbyggd och med ganska bra data. QSK, sidetone, RIT, och sändarskift. Dessutom kommer vi att bygga några enkla instrument för att testa funktionerna..
Blockschema
Alla dessa block kommer att redovisas under kursen
Kretskort
För att kontrollera om ideerna verkligen håller så spikade jag upp kopplingen, och provade ut komponentvalet. Det betyder inte att funktionen är optimal. Den går att vidareutveckla. Vilket vi också skall göra genom tester.
Nu behöver Transceivern byggas på flera kretskort, den som vill kan spika upp den istället. Om man inte kan etsa kretskort. Här är konstruktionen uppspikad direkt genom schemat. Oscillatorn och LF förstärkaren på en bräda. Med antenn ansluten så har vi en mottagarer. Sändaren kommer senare.
Oscillatorn
Mycket av detta oscillatorschema kommer från Howes byggsatser. Det har fungerat utmärkt, varför då ändra för mycket. En medhörningston är inlagd på detta kort. Oscillatorn är frekvensstyrd styrd via kapacitansdiod. Hur mycket som skall täckas av 80-metersbandet får varje elev själv avgöra. RIT finnes och två separata oscillator-utgångar till mottagaren och sändaren.
Detaljstudier
Eftersom det är en kurs, så kommer oscillatorn att studeras mer ingående hur den fungerar. Oscillatorn är hjärtat i en radioanläggning..
Genom att labba med kondensatorn C8 och varvtalen på spolen L1, ändras villkoren hur transistorn Q3 kommer att arbeta.
Byggkvällar
Oscillatorn "spikas" upp på en bräda, nu blir det enklare att byta komponenter, ändra spolen och sedan mäta. Delschemat enligt ovan klistras på en bräda, och sen gäller det att träffa enbart spiken...
Spikarna förbinds med kopplingstråd
Och med hjälp av ett modernt oscilloskop kan nu oscillatorn optimeras genom att ändra varvtal på spolen, byta kondensatorerna. Genom att studera sinuskurvan, frekvenspektrumet, får man direkt svar om övertonshalten ökar eller minskar. Vi söker en perfekt sinuskurva. Det slutliga resultatet appliceras senare på oscillator-kretskortet.
Hur var det nu?? Avläsning i nomogram för spolarna.
Äter eller lyssnar Christer på bullen??
Nu börjar byggena att ta form med bockade lådor, skärmboxar...
Mottagarekortet monterat i låda
Mätning av oscillatorns funktion
Oscilloscopen har FFT-funktion, där vi kan studera övertonhalten i våra oscillatorer.
Lite otydligt.. men här har vi en FFT-bild på oscilloskopet Och en separat oscillator uppspikad för att testa ut komponenter
Mycket fika och prat...kring bygget.
Mars -11
Byggena fortskrider, flera har nu körbara eller delvis körbara riggar
Modifikationer
Nu kommer det modifikationer och förbättringar på konstruktionen
Det "kluckar" lite i högtalaren under sändning...då kom detta förslag, som redan flera har byggt in
En riktig enkel konstruktion för att hålla koll på utgående och returnerad effekt till antennen
PA0FRI's S-Match i QRP-version
Testbygge av QRP-Matchen
.
Mottagaren
Mottagarekortet med diodblandaren och ljudförstärkaren
Mottagaren är universiell, den är enbart beroende på vilken frekvens oscillatorsignalen har det är den som bestämmer mottagarens frekvens. Schemat saknar förklaringar dessa redovisas under kursen. Schemat innehåller från vänster, drivsteg till mixern, diodmixern och ljudförstärkaren med OP och effektdrivare till högtalaren. Det behövs yttre oscillatorsignal för att mottagaren skall fungera. Detta är alltså en direktblandande mottagare, med båda sidbanden hörbara . Den har inget antennfilter, utan allt som kommer till antennen kommer in i blandaren. Signalen förstärks kraftigt i de två OP-stegen. Push-Pull steget driver högtalaren. Ljudkvliteten beror enbart på hur stor fysisk högtalare som tillkopplas. En svag station hörs svagt...och en stark...så att du backar från högtalaren. Full dynamik. Ingen självreglerande förstärkning. En liten miniatyrhögtalare kommer bara att "skorra som en skåning" och inte ge mottagaren rättvisa.
Korten innehåller flera spolar som eleverna själva måste linda. Här är den balanserade diodmixerns spolar.
..
..
..
..
Nu i mitten på mars så har alla fått "pip" i sina mottagare och några har börjat att mäta känsligheten bl.a.
Sändaren
Sändaren är fortfarande under utveckling. Första testen på ett enkelsidigt kretskort gav ostabil funktion. Den ville "busa". Nu har vi börjat bygga en på ett dubbelsidigt kretskort, där ena sidan är jordplan.
Efter lite modifiering av sändaren så kopplades den upp på ett kretskort för att testa fram olika transformatorer, varvtal osv. Varje elev kommer först att bygga sändaren på detta viset.
Och det tillsvidare modifierade schemat.
Med de transistorerna , BD139 (många i boxen!) så får vi ut max 5W. Vi är inte ute efter att bygga en "state of the art" sändare. Utan vi vill visa flera av möjliga funktioner som kan förekomma i en amatörstation, och förklara dessa. Vi hade klarat att få ut 5W från en transistor, men här vill vi visa att ett 100W slutsteg ser likadant ut, med passande anpassningstransformatorer.
Lite extra omsorg har lagts på att kunna justera flankerna av nycklingen. Eftersom en MOS-transistor har egenheten att ha stor skillnad av stig och falltiderna. Så har vi löst problemet med att styra upp och urladdningen av gaten via dioder och separata motstånd. Men först måste inkommande nyckelingång inverteras så att vi nycklar mot 0-volt via Q5. Men sen kan flankerna på nycklingen justeras separat för till och från via dioderna och 1M och 100k motstånden. Om motstånden bytes mot potentiometrar kan flankerna ställas efter vars och ens önskemål.
Leif har gjort lite mätningar på labbuppkopplingen enligt nedan
5ms/div, notera avrundningen på både början och slutet av pulsen. Och 1ms/div, detalj av ramp. Början och slut är justerbara var för sig.
2ms/div. "Kort puls"
Spectrumet från sändaren, innan och efter lågpassfiltret
Nu börjar vi att bygga sändaren
Sändaren bygger vi först på ett kopparlaminat för att testa funktionen. Det är lite pilligt att linda de små kärnorna
Här har Leif en demonstration hur man lindar 'gristrynen'...
De flesta har fått drivsteget att funka, och det ger ca 1W i 50 ohm. Flera fick även igång slutsteget med ca 5W ut. Tore, CBS har redan testat skarpt.
Lite bilder från 15 febr 2011
Alla har byggt sin rig exprementmässigt på en blank kretskorsskiva. Nu ska komponenterna över på ett kretskort.
Lite mätningar på sändarens nycklingsfilter
Del av schemat till sändaren som visar nycklingsfiltret. Genom att variera R1 och R2 justeras upp och ner rampningen separat.
Som enkel test använde vi ett oscilloskop med FFT, och en bug uppskruvad på max och som bara slår korta. Visst finns det klara felkällor och flera delar som nycklingshastighet är odokumenterade. Dessutom är nycklingen långt ifrån slumpmässig.
Men det är ändå intressant att studera verkan av kretsarna.
I första bilden nycklas sändaren direkt med reläkontakter i drivsteget, utsignalen har både överslängar och svängningar i teckendelarna. Stigtiden är så hög som lokala induktanser tillåter strömmen att stiga.
När Tore -CBS använde sändaren i detta skick var det många som kommenterade att det var markanta nyckelknäppar.
Direktnyckling av sändaren.
Därefter nycklar vi direkt på FET:ens gate, strömbegränsning i nycklingskretsarna gör att en begränsad flankbranthet inträder. Som synes är verkan av denna knappt märkbara flankjustering mycket stor. Det som finns kvar är en markant utbredning i botten som en antydan till sidband.
Nyckling via FET direkt på 'gaten' utan tidskretsar
Kopplar vi så in hela nycklingsfiltret försvinner sidbanden helt, mest pga brist på upplösning i mätningen, men effekten är ändå högst märkbar vid lyssning.
Nyckling via nycklingsfilter
Sidetone
Olika kopplingar kommer att studeras för sidetonen
Hjälpmedel instrument
Lathund för omvandling i 50 ohm
Lathund till hjälp när vi räknar med Ohms lag
För att kunna testa korten under byggnationen så behövs några enkla instrument. För att kunna påvisa att oscillatorn svänger kan vi använda en enkel fältstyrkemeter.
Enklaste fältstyrkemetern!
Med en tråd petandes på oscillatorn kan vi påvisa att högfrekvens finnes.
Uteffektmätare
Enklaste uteffektmätaren för sändaren. Genom att bedöma lampans intensitet kan man få en hum om uteffekten.
För att mäta verkliga uteffekten från sändaren behöver vi en belastning på 50 ohm och ett kalibrerat instrument. Med ett oscilloskop mätes spänningen över 50 ohms motståndet och i tabellen ovan, kan uteffekten fastställas, och instrumentet graderas.
Om vi nu vidareutvecklar instrument ovan , så kan vi mäta signaler från 1mW upp till 10W i samma instrument genom att ha en expanderad instrumentskala. Med två dioder får vi helvågslikriktning av HF-signalen över 50R motståndet.
När vi bygger och testar sändaren så behöver vi en konstlast. Om vi dessutom kan avläsa uteffekten så är det inte sämre. Alla komponeter och instrument finns i "bra att ha boxen". 20 st 1k ohms motstånd kopplas parallellt till 50 ohm, dessa kan hantera nominellt 5W. Men inom amatörvärlden kan vi överlasta dessa med 100% en bra stund under det att vi laborerar med sändaren.
Med hjälp av optokopplaren så utökar vi instrumentets mätområde från 1mW upp till 10W utan att behöva tillgripa någon omkoppling. När ineffekten kommer upp till en viss nivå så börjar optokopplaren att shunta mätinstrumentet. Skalan kommer att bli "olinjär logaritmisk"! Instrumentkalan måste separat uppmätas och ritas. Karaktären på expanderingen kan justeras efter eget tycke och smak genom att laborera med R2 och R3. Då kan man förskjuta spridningen av skalan, om intresset ligger mer på låga effekter eller höga effekter..
Eftersom kopplingen är så enkel, räcker det med att ritsa några spår i ett kretkort och löda komponeterna direkt på folien. Storleken är vald så kortet kan "gömmas" bakom instrumentet. Om instrumentets poler är inverterade, sätt kortet upp och ner.
Kortet skruvas direkt på instrumentets polskruvar. Med en specialritad skala...
Optokopplaren monteras upp och ner
Ett passivt instrument utan behov av batterier.
Frekvensräknare.
Det är viktigt att det väljs ljusstarka displayer.
Ett enkelt hjälpmedel konstruerat av DL4YHF. 5 siffrors visning 0....50MHz. Här är det tänkt att eleven skall tanka hem programmet på nätet och sen få in det i PIC-processorn.
En enkel kapsling med enbart ett tillsågat plexiglas på en kasserad plastlåda.
Testoscillator
För att enkelt kunna testa våra mottagare så har vi denna signalgenerator som lämnar S9 och S2 signal.
Testoscillatorn är byggd av kretskortsklipp
Det gäller att kapslingen är tät. Annars smiter signalen förbi direkt till mottagaren.
Stegdämpare
Detta är en konstruktion som ARRL har tagit fram. Vitsen är att använda standardmotstånd. Med hjälp av denna kan vi dämpa signalen från S)-oscillatorn och avgöra känsligheten i våra mottagare.
Dubbelsidigt kretskort hjälper till att skärma.
Den färdiga stegdämparen med skärmande kretskortsklipp.
Hösten 2012
