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Freitag, 16. Juni 2017, 17:02

Projekt automatischer QRP Antennentuner

Hallo Forum,

ich möchte Euch im ersten Beitrag meine aktuelle Planung für einen automatischen QRP Antennentuner, mit Pmax = 25 Watt vorstellen.

Angeregt wurde ich aktuelle durch den Elecraft T1 Miniature 20W Autotuner und seine Einfachheit in der Konstruktion.

Aufgeteilt habe ich die gesamte Steuerung in 4 Einheiten:
1) die Master-Steuereinheit, I2C Master
2) den QRP Stockholm Richtkoppler
3) der binären 7Bit Kondensatoren Bank, 10pF ^ n-Stufen
und einer C-L oder L-C Umschaltung
sowie
4) der binären 8Bit Induktivitäten Bank, 0,05µH ^ n-Stufen

Dadurch wird modular auch einen C-L oder L-C Antennentuner realisiert, nur die Baugruppen können einzeln getestet, gewartet und bei Bedarf gegen stärkere/ bessere (mehr Leistung, andere Bandbreite) ausgetauscht werden.
Ich mache ich in meinem Kopf auch Anleihen an das Arduino-Projekt, was die Modulbauweise der späteren Baugruppen betrifft.

Nur achte ich sehr auf geringen Stromverbrauch und EMV EMVU Sicherheit.

Die Kondensatoren und Induktivitäten Bänke erhalten einen I2C Bus und eine eigene Intelligenz, um die Relaispulen umpolen zu können und auch den aktuellen Schaltzustand jedes Relais sich merken zu können.
Somit werden immer nur die "falschen" stehenden Relais angesteuert/ geschaltet.

Die Master-Steuereinheit sendet nur das Kommando, setzte die Kondensatoren- Bank auf 100dec = 64hex.
Den Rest der komplexen Ansteuerung macht die untergeordnet Slaveeinheit automatisch und liefert auch anschließend ein "Erledigt" Event zurück.

Was denkt ihr, gibt es Anregungen ?
»DC5PI« hat folgende Datei angehängt:
73 de Uwe
DC5PI

2

Freitag, 16. Juni 2017, 18:55

Hallo Uwe,

vielleicht ein paar weitere Anregungen:

https://hamprojects.wordpress.com/2016/1…utomatic-tuner/

73 de Addi

3

Freitag, 16. Juni 2017, 19:12

Hallo Forum,

ich möchte Euch im ersten Beitrag meine aktuelle Planung für einen automatischen QRP Antennentuner, mit Pmax = 25 Watt vorstellen.

Angeregt wurde ich aktuelle durch den Elecraft T1 Miniature 20W Autotuner und seine Einfachheit in der Konstruktion.

Aufgeteilt habe ich die gesamte Steuerung in 4 Einheiten:
1) die Master-Steuereinheit, I2C Master
2) den QRP Stockholm Richtkoppler
3) der binären 7Bit Kondensatoren Bank, 10pF ^ n-Stufen
und einer C-L oder L-C Umschaltung
sowie
4) der binären 8Bit Induktivitäten Bank, 0,05µH ^ n-Stufen

Dadurch wird modular auch einen C-L oder L-C Antennentuner realisiert, nur die Baugruppen können einzeln getestet, gewartet und bei Bedarf gegen stärkere/ bessere (mehr Leistung, andere Bandbreite) ausgetauscht werden.
Ich mache ich in meinem Kopf auch Anleihen an das Arduino-Projekt, was die Modulbauweise der späteren Baugruppen betrifft.

Nur achte ich sehr auf geringen Stromverbrauch und EMV EMVU Sicherheit.

Die Kondensatoren und Induktivitäten Bänke erhalten einen I2C Bus und eine eigene Intelligenz, um die Relaispulen umpolen zu können und auch den aktuellen Schaltzustand jedes Relais sich merken zu können.
Somit werden immer nur die "falschen" stehenden Relais angesteuert/ geschaltet.

Die Master-Steuereinheit sendet nur das Kommando, setzte die Kondensatoren- Bank auf 100dec = 64hex.
Den Rest der komplexen Ansteuerung macht die untergeordnet Slaveeinheit automatisch und liefert auch anschließend ein "Erledigt" Event zurück.

Was denkt ihr, gibt es Anregungen ?

ich schliesse mich mal dem Addi an und bringe einen ähnlich gelagerten Link
https://blog.radioartisan.com/arduino-antenna-tuner/
wäre auch noch eine Quelle für Ideen.
Der OV L15 hat z.B. nach Addi's Hinweis bislang 3 Exemplare nachgebaut.
Die Platinen dazu fertigte ein freundlicher OM des Forums in Industriequalität.

Viel Erfolg, es gibt viel zu optimieren!
72 de Raimund, DL1EGR

4

Freitag, 16. Juni 2017, 19:14

Danke Addi,

Hallo Uwe,

vielleicht ein paar weitere Anregungen:

https://hamprojects.wordpress.com/2016/1…utomatic-tuner/
73 de Uwe
DC5PI

5

Freitag, 16. Juni 2017, 19:19

Danke Raimund,

den Link hatte ich schon mal gesehen. :thumbup:

Ziel ist es ja Batterie/ Akkubetrieb mit selbst haltenden Relais zu arbeiten.
Wenn der ATU ein Minimum gefunden hat, wird die Vorsorgungsspannung komplett abgeschaltet.
Und somit wird auch die Batterie/ Akkubetrieb im Funkbetrieb nicht entladen.
Die Baugruppen gibt es aus Leistungsgründen nicht fertig und wird für EMV Anwendung optimiert sein.

Spannend wird es sei einen passenden Algorithmus zu verwenden.
Ich muss mich dann wieder einmal mit meinen Vorlesungen aus der numerischen Optimierung befassen.

Zitat

ich schliesse mich mal dem Addi an und bringe einen ähnlich gelagerten Link
https://blog.radioartisan.com/arduino-antenna-tuner/
wäre auch noch eine Quelle für Ideen.
Der OV L15 hat z.B. nach Addi's Hinweis bislang 3 Exemplare nachgebaut.
Die Platinen dazu fertigte ein freundlicher OM des Forums in Industriequalität.

Viel Erfolg, es gibt viel zu optimieren!
72 de Raimund, DL1EGR
73 de Uwe
DC5PI

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »DC5PI« (16. Juni 2017, 20:22)


6

Freitag, 16. Juni 2017, 19:42

Uwe,
ich habe mich bislang immer erfolgreich um die selbsthaltenden Relais gedrückt.
Insofern bin ich sehr gespannt wie es weitergeht.
Für die selbsthaltenden Relais spricht der (vermtl. deutlich) geringere Stromverbrauch,
dagegen die Ermittlung der jeweiligen Stati der Relais beim Abstimmvorgang.
Und genau da habe ich (aus Zeitgründen) kapituliert...
Viel Erfolg - zumindest ich bin gespannt wie es weiter geht.

7

Freitag, 16. Juni 2017, 19:51

Hallo Raimund,

der Zustand eines selbsthaltenden Relais ist kein Problem, da man immer nur ein Relais nach dem anderen Schalten kann und beim Schalten kennt man den neuen Zustand.

Den speichert man ab.
Nun kann man mit folgender einfachen Verknüpfung nur die Anforderung an die geänderten Relais bestimmen.

Quellcode

1
changed_relais_value = new_relais_value XOR last_relais_value

Sieht doch recht einfach aus.

Die intelligenten I2C Slave habe ich schon programmiert und sie werden bei 4MHz CPU Takt 100kHz I2C Frequenz vertragen.
Und so sieht dann die ganze Magie in der Hauptprogrammschleife (gekürzt) aus:
Nein es ist kein Basic...

Quellcode

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// main loop
do

if USITwiSlave.checkRelaisValue() then ' liegen neue TWI Daten vor ?

 USITwiSlave.getRelaisValue( valueRelais, maskRelais ) ' hole die neue Relaissteuerdaten von I2C Slave Klasse

 new_relais_value = (valueRelais and maskRelais)
 changed_relais_value = new_relais_value xor last_relais_value ' welche Bits haben sich geändert ?

 if (changed_relais_value) then ' changed_relais_value <> 0, wenn ein Relais geschaltet werden muss
  last_relais_value = new_relais_value ' save new value
  ' changed_relais_value: bit = 1 Relais schalten
  ' new_relais_value    : bit = 1 on, = 0 off
  RELAIS.switchRelais( changed_relais_value, new_relais_value )
 endif

endif

loop
// end
73 de Uwe
DC5PI

8

Freitag, 16. Juni 2017, 20:52

Hi Uwe

der Zustand eines selbsthaltenden Relais ist kein Problem, da man immer nur ein Relais nach dem anderen Schalten kann und beim Schalten kennt man den neuen Zustand.


sehe ich schon beim ersten einschalten nicht so.
Es gibt beim ersten Durchgang (nennen wir ihn INIT) 2 Möglichkeiten in welcher Stellung das selbsthaltende Relais verweilt: EIN oder AUS. Ich unterstelle nun, daß es keine Rückmeldung über den Relais-Status gibt.
Spielen wir den Fall weiter, unterstellen wir den Status beim INIT richtig erkannt zu haben.
Wir "arbeiten" damit und schalten irgendwann AUS.
Nun könnten wir den Status des Relais VOR dem ausschalten noch schnell sichern für das nächste EIN (resp. beim setzen des Steuersignals schon direkt sichern...
Damit ist der Status für die Zukunft klar.
Wird der Status nicht gesichert fängt die muntere Fahrt im Nebel des unbekannten Status beim nächsten EIN erneut an.
Habe ich das so ungefähr richtig dargestellt? So zumindestens ist mein Spagat zw. d. Stati. Ich sah mein Handycap bei der fehlenden Rückmeldung des Status.

Wie siehst Du das? Gruß - Raimund

9

Freitag, 16. Juni 2017, 21:27

Hallo Raimund,

mache es mit einem anderen Ansatz, stelle dir in deinem Kopf vor, dass Du immer alle Relais nach dem PowerOn des System in einen Grundzustand überführts.
Das kann z.B. immer der Relaiszustand Off sein.
Dann ist der Startzustand definiert und man kann damit weiter arbeiten, d. h. über einen Algorithmus ein Minimum SWRV suchen.

Nimm weiter mal an, das dein System ein EEpromspeicher besitzt, dann kann man vor dem Ausschalten des System die internen Relaiszustände sichert.
Ergibt nach dem PowerOn ein Rücklesen der gespeicherten Werte Ungereihmtheiten, dann Resettet man alle Relais in den Zustand Off und hat einen neuen Grundzustand.
Sonst arbeitet man mit den gespeicherten Werten.

Das dies so oder so ähnlich funktioniert sieht man am Elecraft T1 ATU.
73 de Uwe
DC5PI

10

Freitag, 16. Juni 2017, 21:45

Uwi,
unklar bleibt, wie Du den Grundzustand ermittelst.
Welcher "Sensor" bestätigt Dir, daß z.B. alle Relais "offen" sind.
DAnk & GRuß - Raimund

11

Freitag, 16. Juni 2017, 22:00

Man muesste fuer jedes relais den grundzustand ermitteln.
Glaube es gibt auch bistabile relais mit 2 erregerspulen.
Kommt also auf den relaistyp an.
73 de addi

12

Freitag, 16. Juni 2017, 22:14

Ahh,

jetzt habe ich das Gedankenproblem erkannt !

Ich hatte nicht die verwendeten Relais benannt:

Panasonic AGN2104H

Man muss bei den AGN2104H die Spulenspannung umkehren, dass sie in die andere Richtung schalten.
Ein mehrmaliger Impuls mit der selben Spannungsausrichtung an der Spule ändert ihren Zustand nicht.

Siehe Elecraft T1 ATU, hatte ich oben verlinkt.

Siehe Seite 12:
http://www.elecraft.com/manual/T1%20owne…%20rev%20A2.pdf
73 de Uwe
DC5PI

13

Samstag, 17. Juni 2017, 12:21

Relais Siemens V23040-C0059-B201, 4V

Guten Mittag,

nachdem mir Addi die Siemens V23040-C0059-B201, 4V Relais empfohlen hatte, habe ich diese für mein Projekt ausgewählt.

Sie habe mit nom. 4V eine ausreichend kleine Spulenspannung für die direkte Nutzung der digitalen Ausgänge eines Atmel AVR µC und Ihre Schaltleistung (Lastgrenzkurve) liegt nur knapp unterhalb von 60 Watt.

Bild Quelle: https://www.luedeke-elektronic.de/shop/a…emensrelais.pdf
»DC5PI« hat folgende Datei angehängt:
73 de Uwe
DC5PI

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