Analizator NWT-7 » SP9XUH - Polska Radiostacja Amatorska >

<-- MENU dla stron PAGU74B -->
 QTH Loc:  JN99WX    ITU: 28    DXZone: 15    Powiat: (M)KR    Gmina: KR11      
   
 
Antena Inverted V na 40 m
Balun prądowy 1:1
Miernik częstotliwości 100 MHz
Wzmacniacz 4 x GU50
Moduł pomiarowy MP-2010 

Informacje o zawartości strony

Wpisz znak

Księga gości

Moje GG

Analizator obwodów NWT-7

analizator obwodów NWT7 - artykuł


   Historia budowy tego urządzenia rozpoczęła się w momencie poszukiwania przyrządu którym mógłbym szybko sprawdzić anteny na swojej stacji. Wśród wielu konstrukcji polskich  i zagranicznych, trafiłem na przystawkę do pomiaru SWR, właśnie do analizatora NWT-7. Szukając dalej dotarłem do kilku stron internetowych z opisami wykonania tego urządzenia, między innymi autora projektu DK3WX.. Patrząc na jego duże możliwości i zastosowane podzespoły, które nie są zbyt drogie (w porównaniu z częściami stosowanymi w innych tego typu przyrządach), zdecydowałem się na jego budowę.

Analizator umożliwia:
  - strojenie filtrów pasmowych, wykonywanie filtrów drabinkowych,   
  - badanie pasma filtrów kwarcowych,
  - pomiar kwarców i obwodów rezonansowych,
  - mierzenie charakterystyk przenoszenia czwórników aktywnych,
  - pomiar SWR anteny -  analizator antenowy, trzeba zastosować prosty sprzęgacz,
  - pomiar impedancji Z,
  - pomiar mocy, miliwoltomierz,
  - praca jako bardzo stabilne VFO w szerokim zakresie przestrajania (można ustawić pośrednią),
  - pracę jako analizator widma - przystawka,

   NWT-7 w moim wykonaniu oparte jest na wersji v2, opracowanej przez DL1ALT. Na płytce zintegrowano sondę logarytmiczną i regulowany tłumik. Analizator jest przystawką do komputera PC, który steruje i wizualizuje proces pomiaru. Komunikacja odbywa się przez port USB.  


Schemat ideowy NWT-7

  schemat ideowy

   Źródłem sygnału w.cz. jest synteza DDS AD9851 sterowana generatorem o częstotliwości 32 MHz. Pozwala to na uzyskanie zegara syntezy 192 MHz. Sygnał z syntezy podawany jest na filtr wyjściowy (według SP3SWJ),  a następnie na wzmacniacz MSA0786. Tłumik o max, tłumieniu 50 dB pozwala na ustawienie odpowiedniej wartości sygnału wyjściowego. Mikrokontroler  steruje przekaźnikami K1-K3 podłączając interesujący nas tłumik. Wartość tłumienia może być ustawiana w zakresie 0dB - 50dB, ze skokiem co 10dB.
Wejście układu pomiarowego to sonda logarytmiczna AD8307, z której sygnał podawany jest na przetwornik  A/C procesora PIC16F876A..

Mikrokontroler odpowiada za:
   - ustawianie częstotliwości syntezy,
   - dokonywanie pomiarów poziomu sygnału,
   - sterowanie tłumikiem,
   - komunikację z komputerem.
Wgranie kodu programu (lub bootloader-a) umożliwia gniazdo programujące G6 (ICSP).
Zrezygnowałem z portu RS232, a w jego miejsce umieściłem USB. Transmisje realizuje dobrze znany i doskonale sprawujący się FT232RL. Diody D5,D6 sygnalizują przebieg transmisji do i z mikrokontrolera (D5 – odbiór danych, D6 – nadawanie).
Złącze USB umożliwia bezpośrednie zasilanie układu z komputera (+5V, zworki Z1, Z2 -  zwarte, Z3 – rozwarta). Można też pozostawić FT232RL na zasilaniu z USB, a resztę układu zasilać z zewnętrznego źródła (Z1, Z3 – zwarte, Z2 – rozwarta).

Płytka drukowana NWT-7

   Płytkę zaprojektowałem w programie Protel; druk dwustronny z metalizacją otworów. Wykonałem ją w firmie SATLAND zajmującej się profesjonalnym wykonywaniem płytek drukowanych. Nie jest to tanie ale efekt jest niezły. Soldermaska i opisy na obu stronach płytki umożliwiają łatwy i szybki montaż elementów.

Tutaj można pobrać pliki gerbera.

Uwaga: otwory pod elementy przewlekane w pliku Protel-a jak i Gerbera są o 0,1 mm większe od rzeczywistych. Takie wymagania ma firma SATLAND. Niektóre firmy życzą sobie aby w plikach gerbera były podane rzeczywiste średnice otworów, a oni sami je powiększają pod metalizację. Wtedy trzeba przerobić płytkę w Protel-u i wygenerować nowe gerbery. W sprawie pliku Protel, proszę się kontaktować ze mną via e-mail.

Płytka od strony elementów SMD  
   mozaika od strony elementów SMD    elementy SMD
  
Płytka od strony elementów przewlekanych  
    mozaika - elementy przewlekane     elementy przewlekane

Montaż

   Montaż nie jest trudny, ale ze względu na sporą ilość elementów SMD, dość czasochłonny. Problemem dla tych którzy po raz pierwszy montują elementy SMD, może być przylutowanie układów AD9851 i FT232RL, które mają bardzo mały rozstaw nóżek. Pod procesor zainstalowałem podstawkę (procesor w obudowie DIP28). Gniazda G1, G4 to ekranowane kątowe gniazda BNC. Dodatkowe wejście dla sond pomiarowych (G5) to standardowe gniazdo USB „B”. Zworki Z1-Z8 i gniazd programowania (G6) to goldpiny. Generator 32 MHz (OG1) podniosłem nad poziom płytki. Pod nim z drugiej strony płytki jest układ DDS, który przy dłuższej pracy się grzeje i może to wpływać na stabilność generatora. Aby zminimalizować wpływ zakłóceń i przesłuchów, należy za ekranować sondę pomiarową (U3), np. miedzianą blaszką czy kawałkiem dwustronnego laminatu połączonego z masą. Płytka zamontowana jest w plastykowej obudowie Z-50 (konstrukcja SP2JJH). Dodatkowy ekran, to odpowiednio docięty kawałek dwustronnego laminatu, włożonego pomiędzy czołówkę obudowy a gniazda BNC.
Ustawienia zworek:
Z1, Z2, Z3 – zasilanie układu
  zwarte Z1, Z2 i rozwarta Z3 – zasilanie całego układu z portu USB,
zwarte Z1, Z3 i rozwarta Z2 – układ FT232RL (U2) zasilany z portu USB, a reszta z zewnętrznego zasilacza
Z4 – normalnie rozwarta, służy do programowania z użyciem hyperterminala (zawartego w windows) i bootloadera przedstawionego na stronie DL1ALT (ntw7B76.hex),
Z5, Z6, Z8 – normalnie zwarte, rozwierane na czas programowania,
Z7 – podaje napięcie +5V do programatora.

Rysunki ścianki przedniej i tylnej ułatwiające ich wykonanie.
Opisy przodu i tyły wykonałem na kolorowym papierze, zalaminowałem i przykleiłem do plastyku.

Konfiguracja portu USB

   Przy pierwszym podłączeniu urządzenia do portu USB, system wykryje nowe urządzenie i poprosi o sterowniki do niego. Sterowniki do FT232RL są dostępne na stronie FTDI Chip, lub można je ściągnąć tutaj. Jeżeli ktoś miałby problem z instalacją, to zapraszam do przeczytania tego opisu. W katalogu FT_Prog_v1.12, jest plik ft_prog.exe, którego uruchomienie umożliwi nam konfigurację układu. Uwaga!. Do poprawnej pracy programu, w systemie musi być zainstalowany NetFramework 2.0.
Po uruchomieniu programu wybieramy Devices -> Scan and Parse lub klikamy ikonę . Ukazuje się okienko z informacjami o ustawieniach układu.


Chcąc aby diody LED D5, D6 pokazywały prawdziwe informacje o stanie transmisji, musimy je przypisać do odpowiednich portów układu. Robimy to klikając na Hardware Specific, następnie IO Controls i wybierając właściwe ustawienia dla portu C0 i C1, jak przedstawiono poniżej.



Dodatkowo, możemy zmienić nazwę pod jaką będzie zgłaszał się analizator w systemie Windows: USB - String Descriptions, w polu Product Description wpisujemy opis.


Zapisujemy dane do układu, klikamy Devices -> Program lub ikonę .

Programowanie procesora PIC16F876

   Do mikrokontrolera możemy od razu wgrać kod z programem analizatora albo najpierw załadować bootloader, a potem wgrywać oprogramowanie. Bootloader jest o tyle dobry, że umożliwia nam późniejsze wgrywanie nowszej wersji programu. Gniazdo G6 (ICSP) ułatwia nam operacje programowania i procesor można wlutować w płytkę nie stosując podstawki.

Programowanie za pomocą programatora PIC.
  Zworki Z5, Z6, Z8 rozwieramy powodując pozostawienie linii programujących w powietrzu. Miałem przypadki, że kiedy do tych linii były podwieszone elementy, to występowały błędy w programowaniu. Procesor PIC16F876A można programować w trybie LVP (Low Voltage Programmed) i wtedy wystarcza zasilać programator napięciem +5V (zworka Z7 podaje napięcie +5V do programatora).
Uruchamiamy program WinPic, ICProg lub inny, otwieramy plik z kodem programu analizatora lub jeden z bootloader-ów i ładujemy go do procesora.


nwt7_v210.hex – kod programu sterującego analizatorem w wersji 2.1,
bootload16F876A_20MHz_38400.hex – szybkość transmisji 38400 bit/s, zegar 20MHz,
bootload16F876A_20MHz_56000.hex – szybkość transmisji 56000 bit/s, zegar 20MHz.

Zwieramy zworki Z5, Z6, Z8, a Z7 najlepiej pozostawić rozwartą. Jeżeli wgraliśmy program sterujący, to jest to wszystko co mieliśmy do zrobienia z procesorem.

Sposób programowania przy użyciu programów WinPic i IcProg znajduje się w opisie programatora PIC. Procesor taktowany jest zegarem 20 MHz i należy sprawdzić czy oscylator ustawiony jest jako XT(crystal).

Bootloader


W przypadku wgrania jednego z bootloader-ów, musimy przy jego pomocy załadować kod programu.
W tym celu na komputerze musimy zainstalować oprogramowanie komunikujące się z bootloaderem. Ja używam Pic downloader. Po rozpakowaniu, uruchamiamy program klikając na plik picbootloader.exe. Otwiera nam się okienko:


Ustawiamy port na którym zgłasza się nam FT232RL prędkość transmisji zgodną z wgranym bootloaderem i zaznaczamy EEPROM, aby zaprogramować także pamięć EEPROM mikrokontrolera. Klikamy Search(F2) i odnajdujemy interesujący nas plik hex z kodem. Naciskamy Write(F4) i komputer czeka na zgłoszenie się bootladera. Na płytce analizatora wciskamy przycisk RESET (S2). Bootloader zgłasza gotowość do zapisu i komputer zaczyna wysyłać dane. Postęp programowania widać na pasku Info. Tak samo aktualizujemy oprogramowanie.

Oprogramowanie do NWT-7

Autorem programu obsługującego miernik jest DL4JAL na którego stronie  http://www.dl4jal.eu jest do pobrania najbardziej aktualne oprogramowanie. Ja mam zainstalowaną wersję 4.10,  a na nią nakładkę w języku polskim. Pojawiające się „dymki’ i informacje w nich zawarte, bardzo ułatwiają konfigurację i pracę z programem.

Skrócona instrukcja konfiguracji i kalibracji

 

   




 
Charakterystyka PI-filtra Charakterystyka dławika anodowego


Przystawka do pomiaru SWR

Chcąc mierzyć SWR musimy zbudować prosty mostek pomiarowy (ten jest wg. DK3WX). Jak widać na schemacie i fotografiach jest to bardzo prosty układ, składający się z paru elementów. Transformator to 8-10 zwoi nawiniętych bifilarnie na rdzeniu FT37-43. Układ zmontowałem w obudowie Z-6. Na zewnątrz zamontowałem dwa gniazda BNC do połączenia z NWT-7 i UC-1 do podpięcia anteny. Rozstaw gniazd BNC jest taki sam jak w analizatorze i łącze je ze sobą przy pomocy przejściówek BNC/BNC



---> Kalibracja pomiaru SWR <---

Sztuczne obciąenie 50Ohm MFJ Antena Diamond W8010



Pliki do pobrania
nwt7_sch.pdf schemat ideowy
nwt7_bottom_pcb.pdf mozaika od strony elementów SMD
nwt7_top_pcb.pdf mozaika - elementy przewlekane
nwt7_elementy.bottom.pdf montaż - elementy SMD
nwt7_elementy_top.pdf montaż - elementy przewlekane
nwt7_czolowka_montaz.pdf rysunki montażowe przodu i tyłu
nwt7_czolowka_opisy.pdf opis przodu i tyłu analizatora
nwt7_v210.hex kod programu analizatora
bootload16F876A_20MHz_38400.hex bootloader do PIC16F876A
zegar 20 MHz, prędkość 38400bit/
bootload16F876A_20MHz_56000.hex bootloader do PIC16F876A
zegar 20 MHz, prędkość 56400bit/s

nwt7_gerber.zip pliki gerbera pcb
ft232rl.zip sterowniki i program konfiguracji FT232RL
picdownloader.zip program obsługi bootloadera
winnwt4_v410.zip oprogramowanie do obsługi analizatora
winnwt4_update_v4_08_02.zip update- polska wersja językowa
nwt7_artykul.pdf opis w formacie Acrobat Reader
nwt7_analizator.zip wszystkie pliki