Entre las pocas cosas que puedo hacer ha estado la de montar este analizador de antena (AA). El proyecto lo he llevado en paralelo con mi amigo Jesús (EA4EP) ya que el ha montado otro dispositivo.
Aunque tenemos posibilidad de construir PCB´s, ésta tenía mucho trabajo de "taladrado", ya sólo las resistencias sumaban casi 50...
Al final pedimos un par de PCB´s, aunque está disponible el KIT completo decidimos conseguir los componentes y ahorrarnos más del 50% del coste de dicho KIT que ronda los 150$. Yo ya partía con parte del material al disponer de componentes "recauchutados" que voy recuperando y otros nuevos adquiridos y que se quedaron en el cajón. Tenía el LCD de 2x16, el conmutador de bandas (inductancias), algunas resistencias, zócalos, etc..
Antes de seguir, comentar que la decisión de su construcción fue porque se hablaba bien de este dispositivo que cubría la bandas de HF completa (3-30MHz) y parte de la banda de MF ya que la frecuencia más baja que he conseguido ha sido de 910 KHz, de aquí partimos hasta los 31,5 MHz de forma continua con la salvedad de tener que conmutar disitintas inductacias para conseguir que el oscilador local nos cubra todo el margen. Esto es necesario porque el oscilador es un circuito LC y variando sólo la capacidad no cubriríamos es rango completo.
Aspecto de analizador de VK5JST:
También he decidido colocar un conector PL en vez de los terminales que tiene el diseño original. Otro detalle es que hemos utilizado un microcontrolador diferente al del autor, en concreto un PIC16F873A (toda la información está en la web del autor SP2JJH) siendo el coste menor que el Picaxe que lleva el KIT. No hay que realizar ningún cambio siendo el PIC compatible. Lo que sí varía es el contador de frecuencia por lo que el divisor 4040 no es necesario quedando el zócalo vacío, pero es necesario realizar un puente utilizando una resistencia de 470 Ohm entre la patilla 9 del 74LS93 y la patita 6 del 16F873A.
Si en un futuro utilizamos el Picaxe con eliminar el puente resistivo y colocar el 4040 tendremos operativo el analizador.
Destacar del montaje que es sencillo, sólo hay que tener especial cuidado en no equivocarse porque hay muchos taladros, varios diodos, etc.. Los diodos 1N34 son delicados al igual que los inductores comerciales siendo necesario el uso de alicates para doblar los terminales para no correr ningún riesgo.
Fotografías durante el montaje:
La placa es de doble cara y los componentes se colocan por la cara de "masa" soldando los terminales en dicha cara cuando van a GND.
En esta imagen está el montaje casi terminado, he realizado un blindaje total del dispositivo con placas de aluminio para protegerle de interferencias y darle una gran estabilidad al oscilador.
Analizador terminado, pendiente de instalación en la caja "Supertronic" referencia GP3N.
Como se observa, he colocado el LCD en la parte superior, en el centro se encuetra el conmutador de inducatancias (5 posiciones).
1- 910 KHz a 3 MHz
2- 1,5 MHz a 5,5 MHz
3- 3,6 MHz a 10,4 MHz
4- 5 MHz a 18,8 MHz
5- 8,2 MHz a 31,6 MHz
Los rangos no se corresponden con el original debido a la modificación, se ha eliminado el condensador variable y se ha utilizado un potenciómetro de 100K que polariza un doble diodo varicap BB212 ofreciendo una variación de capacidad entre 40-500 pF aproximadamente. De ahí que los rangos de frecuencia superiores coincidan (mínima C) y los inferiores bajen más en frecuencia. De hecho la posición 3 del selector podría eliminarse y dejar el analizador con 4 inductores. En la modificación se añade un 7809 para tener una tensión estabilizada y poder aplicar una tensión entre 0-9V al diodo varicap.
Aspecto del analizador terminado...
En la parte superior se coloca un interruptor de encendido y el conector PL. En el frontal el LCD en la parte superior, el selector de bandas y más abajo el potenciómetro para variar la frecuencia del oscilador.
Dejo pendiente la serigrafía de la caja hasta que termine la fresadora CNC que estoy construyendo. En breve publicaré los avances que realice ya que el objetivo es finalizar el proyecto antes del verano de 2013...
Mencionar que el ajuste es sencillo y aunque dispongo de instrumentación con un simple polímetro es posible realizar la calibración.
El funcionamiento es bueno, destacar que no es un instrumento de gran precisión pero funciona muy bien y las tolerancias son aceptables, de hecho está a la altura de analizadores comerciales (en cuanto tenga ocasión realizaré alguna comparativa). Como podéis observar en el LCD nos muestra la Impedancia que comprende la resistencia eléctrica (R) y la reactancia (X), además se calcula la SWR (ROE).
Como sabemos la Impedancia total Z = R + jX, es decir la suma de la Resistencia y la Reactancia. Respecto a la reactancia no indica si es inductiva o capacitiva, pero podemos calcularla con este analizador fácilmente, como sabemos la Reactancia es la oposición que ofrecen condensadores e inductores al paso de la corriente. Por lo tanto, un inductor ofrecerá una reactancia más elevada al aumentar la frecuencia y un condensador una reactancia menor. Si colocamos por ejemplo un condensador en el conector de antena tendremos una R=0 teoricamente pero una Reactancia mayor que 0, en este caso la Reactancia es capacitiva evidentemente pero si lo que medimos es una antena podremos averiguar que tipo de reactancia tenemos variando la frecuencia, es importante destacar que en una antena real tenemos X inductiva y capacitiva y una puede ser mayor que otra X= X inductiva - X capacitiva, de ahí que se ponga el signo "-" cuando es capacitiva.
Cuando X= 0 tenemos una impedancia Z puramente resistiva.
Si X se incrementa al aumentar la frecuencia (tenemos mayor oposición), entonces tendremos una reactancia inductiva y en el caso contario, reactancia capacitiva.
Es importante decir que en la práctica los condensadores y bobinas tienen resistencia que se considera en serie con la reactancia, en las bobinas el multímetro nos indicará prácticamente 0 Ohm en pequeñas bobinas al ser la resistencia muy próxima a 0 Ohm (cortocircuito a efectos de corriente continua), pero a efectos de corriente alterna la impedancia aumenta con la frecuencia (efecto pelicular). Dependiendo de la inductancia y frecuencia podemos tener disitntos valores::
Podemos observar que a 21.000 MHz tenemos una reactancia inductiva de 34 Ohm. Podemos hacer cosas interesantes con el analizador, si tengo el valor de X = 34 y conozco la frecuencia f= 21 MHz podría conocer el valor de Inductancia de la bobina :-)
Me estoy saliendo de la presentación del analizador pero realmente tiene varias utilidades para el cacharreo!
Volviendo... con la formula X(inductiva) = 2*Pi*f*L
34=2*3,14*21000000*L -> L= 34 / 2*3,14*21000000 -> L= 2,707 E-7 H = 270 nH
Así que podemos calcular la inductancia de las bobinas...
¿Y la Reactancia capacitiva? Tenemos la Xc y la frecuencia, pues también! Usando la formula:
Xc= 1 / 2*Pi*f*C
Como comentaba los condenadores tienen Z resistiva además de reactancia negativa como hemos visto. La resistencia electríca que ofrecen disminuye con la frecuencia y variará dependiendo de factores constructivos.
He realizado distintas pruebas y he determinado que para el cálculo de inductancias y capacidades si buscamos un valor cuya rsistencia sea igual a 50 Ohm obtenemos mayor precisión en el cáculo. Esto seguramnete es debido a que el ajuste del analizador se realiza con una resistencia de carga de 50 Ohm y por ello cuando se da la circunstancia de tener una resistencia de 50 Ohm el analizador es más preciso.
Podemos ver luego en lo resultados obtenidos con resistencias no inductivas que cuanto más próximos estamos a 50 Ohm menor error en la medición. Aunque la precisión disminuye según aumenta la resistencia de carga nos encontramos con valores aceptables en un rango amplio de desadaptación.
Este instrumento nos será de gran utilidad para el ajuste y prueba de nuestras antenas principalmente.
Decir que desconozco las funciones del KIT ya que utiliza el Picaxe y no lo he probado.
Los resultados obtenidos son los siguientes:
(R/X/SWR -> Resistencia/Reactancia/ROE)
Frec / Resist 3,6 MHz 7,1 MHz 14,1 MHz
R= 49,6 Ohm 49/0/1.01 49/0/1.02 50/0/1.0
R=21,7 Ohm 21/0/2,38 21/0/2,38 22/0/2,31
R=98,2 Ohm 96/0/1,91 96/0/1,91 96/0/1,92
R=146,8 Ohm 141/0/2,83 141/0/2,82 142/0/2,84
R=196,2 Ohm 186/0/3,81 185/0/3,70 186/0/3,71
R=358 Ohm 321/2/6,43 319/2/6,38 311/0/6,22
R=460 Ohm 398/0/7,95 395/0/7,82 376/0/7,52
Frec / Resist 21,1 MHz 28,5 MHz
R= 49,6 Ohm 51/0/1.01 52/0/1.04
R=21,7 Ohm 23/0/2.22 24/0/2,12
R=98,2 Ohm 98/0/1,96 100/0/2,00
R=146,8 Ohm 143/0/2,87 147/0/2,94
R=196,2 Ohm 187/2/3,73 190/1/3,81
R=358 Ohm 306/0/6,12 302/2/6,04
R=460 Ohm 362/0/7,24 354/0/7,01
Debido a la tolerancia de las resistencia es complicado conseguir valores exactos, en el caso de 50 Ohm he utilizado dos resistecias en paralelo de 100 Ohm, los valores indicados son los obtenidos con el polímetro. Podemos decir que los resultados son buenos, tanto en impedancias bajas como altas hasta unos 200 Ohm aproximadamente, a partir de este valor empezamos a tener una desviación > 10 Ohm en la impedancia.
Pero el analizador es válido y nos servirá de gran ayuda ya que mantiene una precisión aceptable dentro de un margen amplio de desadaptión.
Para finalizar, comentar que el analizador indica la tensión de alimentación al inicio junto con la versión (0.03) del programa del PIC. Como el consumo no es excesivo, ya que consume 82 mA he aprovechado para colocar una batería interna de LiPo de las que utilizo en aeromodelismo. Como en la caja no dispongo de mucho espacio utilizo una 3S de 1300 mA (30x20x70 mm) que le da de gran autonomía.
Espero que haya resultado de interés...
73. Víctor.
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