cu sprijunul dotărilor și participării colegilor
din YO3KWA – RC Municipal București
Motto:
Pe lângă staţia de emisie-recepţie industrială,
cumpărată, un radioamator mai trebuie să facă
câteodată câte ceva...
Abstract:
Prezentul material vine să arate o procedură şi o soluţie pentru remedierea unei “situaţii de pană” la un echipament industrial cu mijloacele modeste de care dispune un radioamator. Se relevă faptul că o analiză atentă, o documentare corespunzătoare, precum şi dorinţa şi disponibilitatea de a realiza ceva în colaborare cu colegii şi specialiştii poate conduce la rezultate excelente. Realizarea nu are un caracter de noutate absolută sau de relevanţă tehnică deosebită dar arată cum se pot îmbina soluţiile tehnice şi proceduri separate pentru atingerea unui obiectiv. Prezentarea poate fi un bun exemplu de cooperare tehnică şi umană.
A. Situaţia iniţială
1. Din motive necunoscute sistemul de comandă al motorului de curent continuu inclus în procedura de acord şi adaptare a antenei Yaesu ATAS-120 s-a stricat (vezi ANAXA 3 pag.1). Repararea sau cumpărarea unui nou erau prohibitive din cauza complexităţii şi a preţului (cca. 30% din valoarea antenei).
2. Din punct de vedere al parametrilor constructivi şi de radiaţie antena era funcţională.
3. Acordul şi adaptarea la această antenă în benzile de radioamator se fac prin modificarea inductanţei şi lungimilor antenei verticale, prin ajustarea dimensiunilor, cu ajutorul unui mic motor electric de curent continuu inclus în interiorul antenei.
4. Transmiterea tensiunii de cc aplicată motoraşului se face pe acelaşi cablu coaxial pe care se transmite şi tensiunea de RF furnizată de transceiver.
B. Cum funcţinează antena ATAS-120 de la Yaesu?
1. Conform procedurii de utilizare pentru acestă antenă (vezi ANEXA 1) în tandem cu unele din transceiverele Yaesu (şi numai cu ele) se spune că: “Transceiverul asigură controlul mecanismului de acord al antenei ATAS-120 cu ajutorul microprocesorului încorporat pentru un acord automat”. În acestă procedură este înglobat şi softwareul “firmware” special, setabil din meniul transceiverului. În ANEXA 1 exemplul este dat pentru Yaesu FT-450SAT.
2. În ANEXA 6 este prezentat circuitul integrat TB6593FNG PWM Driver existent în PA-UNIT din FT-450 (schema BR015240C din manualul de service), care pe baza semnalelor (ATSP și ATASV) primite de la microprocesorul transceiverului (HD64F2266TF13 din schema de CNTL-UNIT), în conformitate cu setările din meniu realizează comanda motorului de curent continuu din interiorul antenei. În ANEXA 6 sunt prezentate nivelurile logice pentru semnalele de intrare în CI astfel încât la pinii de OUT ai PWM Driver să se obțină semnalul necesar comenzii motorului. Toată prelucrarea și generarea semnalelor necesare acordului antenei este făcută de către softwareul de firmă inclus în furnitura transceiverului FT-450 (PCC-450_V111a). Comanda finală a motorului din interiorul antenei se realizează cu circuitul integrat, plasat pe placa de comandă defectă, BA6285FS – Reversible motor driver - ANEXA 7.
Toate detaliile schemei se găsesc în manualul de service al transceiverului, pe prospectul antenei și pe site-ul Yaesu.
3. Ţinând seamă că parametrii de radiaţie nu au fost modificaţi din cauza defectării plăcuţei de comandă a motorului de cc se poate încerca o comandă “manuală externă” a motorului de cc înglobat în antenă pentru a asigura contolul dimensiunilor fizice ale antenei verticale şi implicit ai parametrilor electrici de funcţionare, rezonanţa şi impedaţa, care vor asigură acordul şi adaptarea.
4. Detaliile privind utilizarea antenei cu acord automat ATAS-120 se găsesc în ANEXA 2.
5. Antena ATAS-120 este destinată funcţionării “in mobil” pe vehicole auto care asigură şi funcţiunile de “contragreutate” pentru această antenă. În staţionar se recomandă un kit de contragreutăţi de la Yaesu, ATBK-100 (ANEXA 5) sau altă soluție pentru crearea unui plan de masă corespunzător. Devansând informația, în realizarea noastră s-a creat un plan de placaj de aproximativ 1,5x1,5 metrii îmbrăcat în folie de aluminiu alimentar care a fost folosit drept contagreutate pe care s-a instalat antena ATAS-120 cu talpă magnetică.
C. Propunere de soluţie
1. Profitând pentru inspiraţie de bibligrafia de referinţă făcută de AD5K – Phil Salas în QST ianuarie 2013 pag. 46 “This simple device lets you send up to 3A dc down your coax, along with the RF” prezentată în detaliu în ANEXA 4, cu privire la transmiterea pe acelaşi cablu coaxial a tensiunii de comandă pentru motorul de cc şi a semnalului de RF, a fost concepută o schemă modulară proprie pentru asigurarea acordului şi adaptării acestei antene.
2. Ce trebuia sigurat:
- O sursă de alimentare în cc constâd dintr-un mic acumulator sau un alimentator reglabil de maximum 1A.
- Un modul de schimbarea manuală a polarităţii tensiunii aplicate la motor pentru a asigura mişcarea de extensie sau de retragere a elementelor antenei verticale.
- Un modul de control pentru SWR, funcţie de frecvenţa utilizată, pentru vizualizarea corectitudinii acordului pentru un SWR < 2.
- Elementele de injecţie şi separaţie între tensiunea de cc şi cea de RF la nivel transceiver-module şi antenă-motor.
- Un plan de masă pentru contragreutatea antenei verticale.
3. Schema bloc şi schemele de principiu ale celor câteva elemente enumerate sunt prezentate alăturat:
- Schema bloc a ansamblului module-antenă. (Schema 1)
- Schema de conexiuni în punctele de injecţie şi separaţie cc versus RF. (Schema 2)
- Schema modulului inversor de polaritate al tensiunii de cc pentru alimentarea motorului. (Schema 3)
D. Realizarea practică
1. În baza proiectului întocmit şi cu ajutorul bazei tehnice existente la Radioclubul Municipal Bucureşti sau efectuat următoarele operaţiuni:
- Demontarea antenei şi extragerea plăcuţei vinovate de inhibarea mişcării motorului de cc şi implicit a dimensiunilor şi acordului antenei.
- Realizarea conexiunilor de separare RF/cc din interiorul antenei şi reasambalrea acesteia. Verificarea de test a mişcării antenei cu alimentare de probă exterioară a confirmat funcţionarea motorului de cc şi mişcarea elementelor antenei.
- Realizarea modulelor externe conform proiectului. Partea metalică de aluminiu s-a realizat din deşeuri de profile de aluminiu de la o firmă de profil.
- Interconectarea modulelor, probe, corecţii şi refacerea unor configuraţii prin verificarea pe viu a funcţionalităţii mecanice (cinematice) a ansamblului modulelor de comandă şi a antenei.
2. Măsurători privind parametrii electrici ai antenei cu ajutorul analizorului miniVNA şi a programului ataşat acestuia Ig_miniVNA (F4CLB). Diagramele cu măsurătorile în câteva frecvenţe ale benzilor de radioamator sunt anexate prezentului material. Măsurătorile s-au făcut în incinta RClubului fără a avea o contragreutate adecvată de dimensiunile unui automobil.
3. Acordul cu RF furnizată de transceiverul FT-450 la putere redusă şi mai apoi la puterea nominală de 100 watt.
E. Concluzii
1. Prezenta expunere nu are caracter de noutate absolută şi nici veleităţi de realizare excepțională dar demonstrează posibilitatea de adaptare a radioamatorilor la unele situaţii neprevăzute. O analiză tehnică atentă a unui fenomen sau a unei situaţii şi o documentare tehnică serioasă pot conduce la o soluţie favorabilă.
2. Prin soluţia adoptată şi cu un minim de cheltuieli materiale (nesemnificative) sau economisit următoarele valori: recuperarea funcţionalităţii antenei în valoare de 349 de Euro şi renunţarea la plăcuţa de comandă de 120 Euro = 469 Euro economii.
3. Antena ATAS-120 devine astfel utilizabilă ca antenă verticală acordabilă manual de la distanţă pentru orice tip de transceiver, nu numai pentru cele câteva din furnitura Yaesu.
4. Antena ATAS-120 are nevoie de un sistem de contragreutăţi serios în special pentru benzile de 7 şi 10 MHz. Din experienţele noastre un plan de masă de 2 la 4 metrii patraţi (1,5 ÷ 2m)x(1,5÷ 2m) realizaţi chiar din folie de aluminiu alimentară (dacă aveţi poate fi chiar mai bună) pe care se aşează talpa magnetică sau prinderea asigură o contragreutate echivalentă cu cea a unui automobil atunci când ATAS-120 lucrează în mobil.
5. Micşorarea vitezei pentru un acord fin, dimensionarea dinamică a lungimii fizice şi implicit a celei electrice a antenei, se poate face prin controlul tensiunii de alimentare a motorului de cc între 3 şi 5Vcc. O propunere de posibilă schemă care admite la intrare un ecart mare de tensiuni disponibile iar la ieşire de asemeni un interval generos este prezentată alăturat. În realizarea noastră nu a fost imperios nevoie de aşa ceva.
6. De asemeni, la nevoie, acelaşi reglaj de viteză se poate realiza cu o schemă PWM – Pulse Width Modulation – controlul vitezei prin modularea în impulsuri a tensiunii continue de alimentare. O propunere de două scheme PWM este făcută la finalul articolului.
F. Notă finală
Această lucrare a fost prezentată la Simpozionul Național YO – Brașov 1-3 August 2014, Campionatul național de CREAȚIE TEHNICĂ, unde spre surprinderea noastră a fost deosebit apreciată de juriul concursului obținând locul 1 la secțiunea C.
Ca o consecință a acestei aprecieri am considerat util ca prietenii YO să ia cunoștință de acesată realizare prin publicarea sa în www.radioamator.ro. Pentru cei care au probleme cu această antenă le stăm la dispoziție cu eventuale detalii suplimentare.
- Cristian Colonati YO4UQ
-
