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Duda técnica  

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EA4ADJ
Mensajes: 4004
13 enero, 2019 18:12     #330452

Hola, creo que hay radica el tema en los diodos, pero he hecho sketch con correcion, los primeros fijos, añadiendo 0,35v a las respectivas tensiones, esa es la caida en los diodos medida, ademas los elegi pareados de entre todos los del cajon, tambien he hecho otros sketch con correciones dinamicas, es decir variables en funcion de la potencia directa, ya que en los que añadia 0,35v de manera constante al bajar la PWR por debajo de uns 25w ya la lecturase veia afectada en mucho, de hecho tengo algunos que son bastante ajustados siempre que la  PWR sea mayor de 40w.

Por otro lado lo que comenta Jon de que el equipo baja potencia al ver ROE, creo que eso deberia ser indiferente a la lectura de la misma, ya que bajaria la potencia tanto directa como reflejada.

73, seguimos.

Mi hijo me hace profundamente feliz

TNX & 73,
Pedro EA4ADJ IM88jw http://ea4adj.jimdo.com/
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EA2SN
Mensajes: 1971
13 enero, 2019 19:19     #330453

Pedro:

a menor potencia menor lectura de tensión y, por tanto, mayor influencia de la caída en los diodos.

Y, puestos a elucubrar, ¿quién nos asegura que al reducirse la potencia no varíe la impedancia de salida del transmisor?  Porque el detector está pensado para una impedancia determinada, y si esta varía...

jon, ea2sn

Jon, EA2SN / AE2SN / ARRL-VEC VE

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EA2HW
Mensajes: 2068
14 enero, 2019 11:23     #330469

Bueno... hay que tener en cuenta que la precisión del instrumento será tan buena como sea la muestra de la potencia directa y reflejada. Por estas razones hay que cuidar de los detalles de construcción, al fin y al cabo, un sistema digital no añade precisión sino resolución aunque permite calibrar mejor las prestaciones del sensor. Estos son principios comunes a los instrumentos analógicos, digitales, comerciales o caseros.

Una forma de calibrar las variaciones de los elementos que influyen en la lectura de un medidor de ROE y potencia, es comparar las lecturas leídas en las entradas analógicas del microprocesador y las lecturas teóricas en función de la potencia transmitida contra una carga resistiva de 50 ohmios (carga artificial). 

Acabo de mecanizar la caja que va a alojar el "tandem match" del proyecto y me doy cuenta de la cantidad de elementos que pueden crear sesgos en las mediciones. En cualquier caso el material ha sido elegido cuidadosamente:

Una caja Minibox (Retex) de 55 x 75 x 25mm, toroides FT50-61 (pendientes de recibir de Grecia), en los que bobinaré 23 espiras en el secundario con 58mm de hilo esmaltado de 0,4mm, cuatro resistencias de 50 ohmios, 2 x2 en paralelo, dos diodos schottky 1N5711 y dos condensadores molticapa de 0,01uF. Más dos conectores SO239 y otros dos RCA para las salidas directa y reflejada.

En cuanto a la compensación de la caída de tensión a través del diodo, KN9B, en su trabajo  "Calculate VSWR from Forward and Reverse RF Power" utiliza un diodo de germania 1N270 y la caída la calcula dividiendo entre 1000 la lectura de la tensión que presenta el pin analógico de entrada en el arduino con un límite de 0,3mA:

Vfwd = analogRead(Vfwdpin_Anlg);  //Lee la tensión raw en el pin de entrada
Vfwd = constrain(Vfwd, 1, 1023);  //Convierte la tensión raw a voltios
Vdiode = ( Vrev / 1000 ); //Calcula la caída gradual del diodo (¿?)
Vdiode = constrain(Vdiode, 0, 0.3); //Limita la caída a un máximo de 0,03
No entiendo en qué se basa Brad para aplicar esa fórmula (Es la única referencia que he encontrado sobre la compensación de la caída del diodo para el cálculo de ROE en un instrumento. Tengo que resar cómo se comporta un diodo para aplicar una corrección en el código.

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EA3SE
Mensajes: 269
14 enero, 2019 18:19     #330477

Enio, supongo que recordarás que la caída de tensión directa en un diodo depende mucho de la intensidad que lo atraviesa, y de la temperatura. Quizás pensar en eso puede ayudarte en la compensación. Te adjunto el data sehet del 1N5711.

Y gracias a todos por hacernos partícipes de este interesante "cacharreo".

Saludos cordiales

JuanJo

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EA2ET
Mensajes: 5288
14 enero, 2019 20:32     #330484

La página de KN9B explica muy bien el tema de las tensiones, pico a pico, pico y RMS, pero el código y sus comentarios deja mucho que desear.

No tengo NPI de programación, pero estoy convencido de el código publicado contiene muchos errores, tanto en sí mismo como en los comentarios.

 

Si queréis entender como funciona el puente, aquí lo estoy entendiendo con mi paupérrimo english (viene el enlace en la página de KN9B y lo mencionó EA1CXG).

 

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73 de Angel, EA2ET.

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EA4ADJ
Mensajes: 4004
14 enero, 2019 20:33     #330485

Hola, buenas tardes, casi todo lo que aqui se expone ya lo he probado, lo que comenta Enio del calculo "dinamico" de la caida de tension y compensacion en funcion de la potencia directa, con eso consegui los mejores resultados.

Lo que comenta Jon de la bajada de potencia tiene logica, pero una cosa que no me cuadra es  que hay medidores de ROE que trabajan con potencias muy bajas, es posible que usen un acoplador direccional que entregue mucha tension con poca potencia. En ese sentido este fin de semana reduje el nº de espiras de mi acoplador para obtener unas tensiones mas altas, del orden de 4,5v con 100w en la salida de V fwd con una carga de 50 Ohm. Ya no recuerdo exactamente el porque de el numero de espiras que use, pero creo que fue para que el acoplador trabajase mejor en 1,8 MHz ya que la inductancia de los devanados de los toroides tambien influyen en el rango de frecuencias a cubrir, tanto por el extremo superior como por el inferior.

Una cuestion Enio, ¿tu llegas a tener medidas reales de ROE comparadas con cargas de referencia?, porque tu acoplador direccional es similar al mio y los diodos tambien.

73.

 

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EA2HW
Mensajes: 2068
14 enero, 2019 21:16     #330487

Gracias Juanjo, sí, poco más o menos ya sabía que la caída de tensión en un diodo depende de la corriente, el problema es que no sé como cuantificar la caída. Puedo calcular la corriente en función de la tensión y la carga, pero en este momento no sé qué fórmula aplicar. Es un tema pendiente en aras de la precisión.

Tienes razón José Angel. He podido seguir el hilo del código de KN9B y no creo que contenga errores, sin embargo es bastante farragoso y tiene complicaciones inútiles, por ejemplo:

Si la ROE es un cálculo y no una medición, podemos obtener el resultado de forma simple partiendo de la tensión de pico, de la tensión RMS o de la potencia. KN9B, primero calcula las potencias y aplica la fórmula de |p|=RAIZ(REF/DIR) y VSWR = (1+p) /(1-p), cuando ya tienes un valor de tensión inicial=tensión de pico para calcular ROR = (DIR + REF) / (DIR - REF), cuyo resultado es el mismo.

Luego, la salida al display es simplemente caótica, pero en todo caso, si trasladas el código al IDE de Arduino y lo compilas es posible que no dé errores. Yo no le he probado y estoy trabajando en un código mucho más simple. Lo curioso es que no he encontrado más que dos trabajos sobre el procesamiento de las señales para la lectura de la ROE y potencia con Arduino y ninguna en castellano, eso es lo que me ha animado a hacer un trabajo que puede ser útil a los colegas que hablan nuestro idioma.

El trabajo progresa adecuadamente, la caja del sensor está hecha mecanizada y a falta de unos pocos componentes para terminarlo. También estoy esperando un display de 4 líneas y 20 caracteres para mecanizar la caja del instrumento. Mientras tanto acabo de depurar el código y estoy trabajando en las salidas a pantalla.

Pedro, los sensores de este tipo para QEP (analógicos o digitales) utilizan una relación de espiras de 1:8 en los transformadores con toroides FT50, por debajo de esa razón es posible que no trabaje bien en las bandas por debajo de los 40m. En el lado contrario, los medidores más QRO utilizan hasta 1:40 con torroides FT82, con el riesgo de reducir la permeabilidad de los por el calor.

Estoy deseando repetir la prueba de medir la tensión generada por diferentes potencias entre 5 y 100W en tramos de 5W. El resultado debe ser (y era en la prueba que he realizado con el sensor de R3KBO y una razón de 1:23) una recta que tenga relación con la recta teórica del cáculo de la salida. Si esto es así podremos decir que el instrumento, además de tener una buena reasolución es también preciso.

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EA2HW
Mensajes: 2068
15 enero, 2019 11:10     #330501

Como ejemplo de programación pongo el código del loop() que estoy desarrollando, fácil de leer, fácil de entender y únicamente con instrucciones de flujo, cualquier error o cualquier modificación es fácil de encontrar y fácil de entender para terceros, todas las lís llaman a funciones de usuario que devuelven valores o ejecutan acciones:

void loop() { 
  if (inicioTX(analogRead(pinDIRanalog))) {  //Activa a función que detecta si el TX se ha puesto en marcha
    float v_dir = LecturaMedia(0);                      //Toma el valor de la media de 1111 muestras
    float v_ref = LecturaMedia(1);                       //Toma la lectura media de 1111 muestras
    float ROE = CalcularROE(v_dir, v_ref);     //Calcula la ROE en función de las lecturas medias
    float potDIR = CalcularPotencia(v_dir);     //Calcula la potencia en función de la lectura media (directa)
    float potREF = CalcularPotencia(v_ref);     //Calcula la potencia en función de la lectura media (reflejada)
    SacarLecturas(potDIR, potREF, ROE);       //Formatea las salidas y las saca al display
    delay(2000);
    lecturaAnterior = v_dir;
  }
}

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EA2SN
Mensajes: 1971
15 enero, 2019 15:21     #330512

Garbage in, garbage out (Si entra basura, sale basura).

Por muy elaborado que sea el programa, hasta que no resolváis el problema de los detectores de potencia que os de una medida de tensión continua que se pueda relacionar con una potencia bien medida (no lo que dice el equipo) no vais a conseguir más que perder el tiempo.

Pero si de eso se trata, entonces lo estáis haciendo "chachi"...

jon, ea2sn

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Jon, EA2SN / AE2SN / ARRL-VEC VE

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EA2HW
Mensajes: 2068
15 enero, 2019 17:50     #330515

Muchas gracias Jon, sí, estamos haciendo lo que indicas y además, vamos por buen camino. Estoy depurando el código y revisando errores que todos cometemos y en especial los programadores, para eso se inventó el debuger LOL.

En este momento estoy trabajando con cifras ficticias ya que no puedo meter cifras reales porque me falta material para montar el sensor y el display del instrumento. Pero el programa trabaja como un violín (por lo menos como un Guarnerius de Bilbao). La prueba definitiva la realizaré con una fuente variable para establecer los cálculos sobre una base conocida.

Partiendo de esas cifras el programa hace los cálculos bien. Ahora me estoy pegando con la salida a pantalla que se las trae, por lo menos para un novicio con el lenguaje que entiende Arduino y es que el tratamiento de las variables "float" números con decimales es complicado,

En este punto tengo una pregunta para el foro:

En el esquema de sensor "tandem match" la salida de tensión se rectifica con un diodo schotty. La caida máxima típica del diodo es de 0,3V dependiendo de la corriente que pase. El diodo esta en serie antes de la entrada analógica del Arduino y el consumo máximo es de 40mA No tengo datos para calcular la caída ni el consumo. 

Los test realizados con la entrada anterior daban una diferencia de 0,15V, los cálculos indican que para una potencia teórica de 130W, la caída máxima del diodo serían 0,98W(0,74%) de desviación, claro que con potencias inferiores el porcentaje sería mayor. Pero estamos hablando de un instrumento cuya tolerancia en el medidor de potencia sería de 5%. Una solución de compromiso sería añadir a la lectura 0,15V con lo que el margen de error se añadiría +- 0,49W. Creo que son cantidades despreciables. El mayor sesgo se puede producir por la capacidades parásitas del propio sensor.

En cualquier caso cuando haga las pruebas de lectura comunicaré los resultados.

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EA2HW
Mensajes: 2068
15 enero, 2019 19:21     #330519

EA2SN dijo:

Garbage in, garbage out (Si entra basura, sale basura).

Totalmente de acuerdo Jon, este es uno de los principios de un programador. El sensor que estamos montando será tan preciso como sean los datos proporcionados por David Stockton y, probablemente, más preciso que los de R3KBO y Kits and Parts. Se trata de montar y divulgar algo que sea reproducible y fiable en el contexto de un aparato de construcción casera que cuesta la cuarta parte de un aparato comercial con las mismas prestaciones.

Hay han llegado los toroides FT50-61, los ha suministrado sv1afn, http://www.sv1afn.com 5 toroides, en total, incluidos impuestos y portes 8,39€, ha tardado menos de una semana por correo ordinario. Es un buen proveedor y dispone de un extenso catálogo de toroides.

To

1547576518-Caja-Mecanizada.jpg

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EA4ADJ
Mensajes: 4004
15 enero, 2019 19:50     #330522

Hola, yo ya tengo claro que voy a usar los AD8307 para sustituir los diodos, aunque el reto sigue ahi y seguire terco con ellos, lastima que mi tester de radio "Marconi instruments" se ha averiado, la averia esta en la pantalla, pero aun no he podido intentar repararlo, con él realizaba las medida de potencia fiables hasta 1GHz.

Este fin de semana volvere a la carga. Si otros pueden hacer medidas con diodos, yo tambien quiero.

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EA2HW
Mensajes: 2068
15 enero, 2019 21:08     #330526

Los AD8307 son una solución mejor porque pueden, además, limitar la salida de tensión para el Arduino. Los dejo para otra etapa, lo primero es terminar bien el instrumento por medios convencionales. SV1AFN, vende unos módulos para medidores de potencia con el AD8307 que habrá que experimentar en el futuro.

He terminado la salida a pantalla: El resultado para una pantalla de dos lineas está en la foto, los datos que he introducido son lecturas pico de directa: 3,8V y reflejada 0,6V, Por lo menos los cálculos los hace bien. Los datos que saco son: Potencia directa y reflejada en la primera línea, ROE y potencia total en la segunda. El código:

void SacarLecturas(float p_dir, float p_ref, float swr) {
  String linea_uno = "DIR="; //Inicia la cadena de la línea 1 del display
  String linea_dos = "ROE=1:"; //Inicia la cadena de la línea 2 del display

  int cad_dir = int(p_dir); //Convierte la potencia directa en un número entero
  int cad_pot = int(p_dir + p_ref); //Convierte la suma de la potencia direfcta y reflejada en un número entero
  String cad_ref = FloatAstring(p_ref, 5, 2, false); //Convierte la potencia reflejada con dos decimales en una cadena
  String cad_swr = FloatAstring(swr, 3, 2, false); //Convierte la ROE con dos decimales en una cadena

  //Formatea la línea 1 del display
  linea_uno.concat(cad_dir);
  linea_uno.concat(" REF:");
  linea_uno.concat(cad_ref);

  //Formatea la línea 2 del display3,8V y reflejada 0,6V
  linea_dos.concat(cad_swr);
  linea_dos.concat(" P=");
  linea_dos.concat(cad_pot);

  lcd.setCursor(0, 0); //Sitúa el cursor en la primera columna de la línea uno
  lcd.print(linea_uno); //Muestra la línea uno

  lcd.setCursor(0, 1); //Sitúa el cursor en la segunda columna de la línea dos
  lcd.print(linea_dos); //Muestra la línea dos

  delay(2000); //Espera dos segundos antes de realizar el siguiente ciclo
}

Hay varias formas para formatear las líneas de salida de un display. Los números con coma cren problemas, de forma que he tenido que crear una función para concertir un número float en un cadena para unos a un objeto String. El resultado está en la foto.

 

1547583194-Modulo-Pantalla.jpg
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EC1DLH
Mensajes: 318
24 enero, 2019 07:56     #330869

Hola a todos

Enio te he dejado un mensaje a tu correo de ure 

un saludo

juan

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EA3AAR
Mensajes: 239
31 enero, 2019 02:11     #331134
Respondido por: EA4ADJ

Hola, buenas tardes, casi todo lo que aqui se expone ya lo he probado, lo que comenta Enio del calculo "dinamico" de la caida de tension y compensacion en funcion de la potencia directa, con eso consegui los mejores resultados.

Lo que comenta Jon de la bajada de potencia tiene logica, pero una cosa que no me cuadra es  que hay medidores de ROE que trabajan con potencias muy bajas, es posible que usen un acoplador direccional que entregue mucha tension con poca potencia. En ese sentido este fin de semana reduje el nº de espiras de mi acoplador para obtener unas tensiones mas altas, del orden de 4,5v con 100w en la salida de V fwd con una carga de 50 Ohm. Ya no recuerdo exactamente el porque de el numero de espiras que use, pero creo que fue para que el acoplador trabajase mejor en 1,8 MHz ya que la inductancia de los devanados de los toroides tambien influyen en el rango de frecuencias a cubrir, tanto por el extremo superior como por el inferior.

Una cuestion Enio, ¿tu llegas a tener medidas reales de ROE comparadas con cargas de referencia?, porque tu acoplador direccional es similar al mio y los diodos tambien.

73.

 

 

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EA2HW
Mensajes: 2068
31 enero, 2019 09:19     #331136

Bueno... voy avanzando y creo que bastante. El sensor basado en el puente de Stockton está terminado, funcionando y fiable. Los detalles de construcción los he enviado a URE para publicar en la revista como primera parte de cuatro que se compondrá el instrumento completo. He construido dos puentes gemelos para comparar los resultados son similares con desviaciones no significativas. Los transformadores los he construido con ferritas FT50-61 y una relación de espiras de 1:32 porque quiero que trabajen con potencias de hasta 200 vatios sin necesidad de poner divisores de tensión.

La relación de espiras de los transformadores son decisión del constructor, por un lado limitarán la potencia que pueda medir el Arduino que no puede procesar tensiones superiores a los 5V, por otra parte, una relación de espiras baja producirá pérdidas de inserción. La toma de potencia de un transformador está relacionada con el cuadrado de la relación de espiras. Un transformador con una relación de 1:8 se llevará 156mW, un 1,5%, mientras que una relación de 1:32, con la misma potencia usará 10mW, poca para la precisión, pero suficiente porque funciona, doy fe.

También estoy trabajando en el sketch con diferentes display, con un 1602 y un 2004 y estoy esperando una pantalla TFT de 3,5''. Una vez resueltos los cálculos de ROE y potencia estoy seguro de que los resultados de ROE son más exactos que algunos instrumentos comerciales y, por supuesto, que con mucha mayor resolución que cualquier instrumento digital. Para facilitar el ajuste estoy trabajando con unas barras gráficas. Lo que más problemas me ha creado es la resolución de la corriente estática y el drenaje de las entradas. Aunque hay muchos esquemas y bastante literatura, es un más un pequeño trabajo de investigación, por supuesto muy entretenido.

1548922761-Transformadores.jpg

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EA2HW
Mensajes: 2068
31 enero, 2019 09:43     #331138

EA2SN dixit

Por muy elaborado que sea el programa, hasta que no resolváis el problema de los detectores de potencia que os de una medida de tensión continua que se pueda relacionar con una potencia bien medida (no lo que dice el equipo) no vais a conseguir más que perder el tiempo.

Ya está resuelto Jon. El puente entrega una tensión fiable que corresponde a la potencia directa y reflejada, calculadas individualmente presenta dos magnitudes comparables a partir de las cuales se aplica la conocida fórmula ROE=(Vdir+Vref)/(Vdir-Vref) que es lo mismo que calcular |p|=RAIZ(Wref/Wdir) y luego ROE=(1+p)/(1-p) calculando las potencias a partir de la tensión, W=V^2/50, donde 50 es la impedancia teórica de la antena. Es más simple, por supuesto, calculas la ROE sobre las tensiones, pero cuando calculas la potencia te das cuenta de que la suma de las potencias calculadas es inferior a la potencia teórica que utiliza el generador empiezan las dudas.

Por ejemplo: partimos de una lectura de 2,8V en el pin de la Vdirecta y 0,4V en el de reflejada. Las tensiones RMS calculadas serán ejada de 70,15V y 15,84V, lo que da una ROE de 1:1,58. Las potencias directa y reflejada serán 98,4W y 5,02W respectivamente, la suma 103,42W. Sin embargo la tensión total es de 85,98V lo que sobre una carga de 50 ohmios corresponde a 147,87W. Esta última cifra, con el error que corresponda a la desviación de la impedancia de la carga estará más próxima a la realidad y el error, si la antena funciona con ROE inferior a 1:3 será de aproximadamente un 5%. En tiempo real es lo más exacto que un instrumento puede medir.

Sin embargo, te das cuenta de que la RF directa y reflejadas son componentes de la misma potencia que utiliza el generador y si el cálculo de potencia lo haces sobre la suma de la tensión directa y reflejada te sale siempre una potencia aproximada a la que teóricamente entrega el generador de RF, con desviaciones, en mis mediciones, que no sobrepasan el 5%.

Estas desviaciones pueden ser debidas a que se aplica una impedancia resistiva de 50 ohmios a la carga, cuando en realidad es diferente, en este caso so podrían hacer correcciones con un analizador de antena incluido, esto daría mayor precisión a un instrumento en condiciones de trabajo, pero con un 5% de precisión (En relación a la medición de potencia que no de ROE que es mayor) cumple el objetivo que va a utilizarse en condiciones de trabajo normales.

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EA2HW
Mensajes: 2068
31 enero, 2019 10:19     #331139

Estoy en este momento repitiendo las pruebas con una carga artificial de 50 ohmios y el resultado es el esperado: la potencia es la teórica del generador con desviaciones inferiores al 5%.

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EA2ET
Mensajes: 5288
31 enero, 2019 11:21     #331141

 

Sin embargo la tensión total es de 85,98V lo que sobre una carga de 50 ohmios corresponde a 147,87W

 

No puedes hacer una suma directa de las magnitudes porque no están en fase.

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73 de Angel, EA2ET.

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EA3AAR
Mensajes: 239
31 enero, 2019 13:21     #331150

Hola EA2HW, yo he construido unas cuantas  veces el puente de Stockton, y siempre al hallar la ROE mediante las fórmulas de voltajes que tu también utilizas, resulta que la ROE con una carga artificial de 25 ohms es muy diferente a la ROE con una carga artificial de 100 ohms. Ocurre otro tanto al ensayar con carga de 16,66 (que debiera de dar ROE =3 ), y con carga de 150 ohms (que también debiera de dar ROE=3);  en ambos casos se aparta mucho de la ROE=3 teórica.

Concretamente, con las cargas de 16.66 y de 25 ohms se obtienen valores inferiores a los teóricos, mientras que con cargas de 100 y 150 ohms se obtienen valores superiores a los teóricos.

Otro inconveniente aparece en la excesiva dispersión de resultados ensayando en varias bandas.

En el artículo que en 2011 publicó Jon en la Revista URE, aparece un esquema con 4 transformadores en vez de los 2 que solemos poner. Tal vez sea para tratar por separado la señal directa de la reflejada. No lo he construido aún así.

Ruego que nos digas si has hecho el cálculo de ROE "2" con cargas de 25 y 100 ohms, y cual ha sido el resultado. Gracias.

73

Antoni, EA3AAR

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