PROTECTION SWR

PROTECTION SWR (ROS)

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AVERTISSEMENT

Ceci est une réalisation amateur.

Des défauts et des erreurs sont toujours possibles dans ces réalisations.

Les Om's qui désirent faire la même chose avec les éléments que je peux mettre à disposition le font à leurs risques.

Je ne peux être tenu pour responsable.

Si vous constater une erreur, merci de me le signaler.

Je m'efforce toujours d'apporter les solutions les plus appropriées.

This an Amateur Radio technical development  page, although we are doing our best, errors are always possible.

The author cannot be taken responsible in any way , in case of malfunctions or failures.

Please report  errors if you find some, we will do our best to correct them.

 


Réalisation du coupleur directif.

sonde

sonde_pcb

Le typon en PDF téléchargeable

29102010339 29102010336

2910201033829102010337


Dieter DK2AM m'a fait parfenir le plan mécanique du coupleur.

Dieter DK2AM has sent me the Mechanical drawing of the coupler.

La ligne 50 Ohms est réalisée dans un profilé aluminium carré de 30 x 30 mm extérieur, 26 x 26 mm intérieur et de 12 cm de long.

Deux lumières sont pratiqués pour  le passage des lignes pick-up.

La ligne centrale est en tube de cuivre de 12 mm extérieur et dont les extrémités ont été ramenées progressivement au diamètre approprié pour une soudure centrée sur la pin centrale des fiches N. 

Celles-ci sont fixées sur deux petites pièces en aluminium de 25.5 x 25.5 x 8 mm.

L'ensemble de la ligne et des fiches N, une fois assemblé doit pouvoir coulisser dans le tube carré en vue de sa fixation par 8 vis M3


Le coupleur à une directivité de 30dB et un couplage à la ligne principale de 37dB.

L'adaptation des deux lignes pick-up se fait par des résistances de 82 Ohms.

De la bonne adaptation de la résistance terminale de la ligne pickup dépend la directivité du coupleur.

Elle dépend des caractéristiques de la ligne de prélèvement, diamètre du fil, distance au plan de masse etc..

En général, la valeur se situe entre 47 et 100 Ohms. Faire un essai avec un petit potentiomètre non inductif pour trouver le zéro de réfléchi, la ligne principale étant sur charge fictive.

Inverser le coupleur pour vérifier sur les deux sorties de prélèvement.

Les deux signaux sont détectés et envoyés sur une carte bargraphe d'affichage du ROS et de la puissance.

swr_protect

 

Le premier LM3914 calcule le ROS à partir des deux signaux "Direct " et Réfléchi".

Le coupleur directif doit délivrer des tensions dans un plage de 0 à 5V.

5V pour la tension forward à la puissance maximum de 1000 Watts

Une tension reverse de 1.75V donnera un ROS de 2 environ ce qui correspond au milieu du bargraphe.

On sélectionne sur le bargraphe la sortie correspondant au niveau de protection souhaité.

La pin 10 du LM3914 correspond à un ROS de 3 environ. la pin 14 à un ROS de 2.2.

Sélectionner le niveau de ROS par une diode externe de type 1N4148 entre JH1 et la pin correspondante sur JP5.

Le signal OVER_SWR sera envoyé à la carte de protection au travers d'une diode.

C'est cette carte qui fournit la tension de 12V nécessaire.

Le deuxième bargraphe mesure la tension Directe et donc la puissance.

L'étalonnage est à faire par le potentiomètre pour avoir la déviation pleine échelle à la puissance maxi désirée.

The first LM3914 compute the SWR from the two voltages FWD and REF.
The detection of the directional coupler must deliver voltages in a range of 0 to 5V.
5V for the forward voltage at maximum power of 1000 Watts
A reverse voltage of 1.75V will give an SWR of about 2:1 which corresponds to the middle of the bargraph.
You select on the bargraph the output corresponding to the SWR level of protection.
The pin 10 of the LM3914 is an SWR of about 3:1 pin 14 to an SWR of 2.2:1.
Select the level of ROS by an external diode type 1N4148 between JH1 and the corresponding pin on JP5.
OVER_SWR signal will be sent to the SSPA_PROTECT board through this protection diode.
This board provides the necessary voltage of 12V.
The second bargraph display the voltage of the  forward relative  power.
The calibration is made by the potentiometer for the full scale deflection at maximum power.

Parts

Item

Quantity

Reference

Part

1 3 C1,C12 SMD0805 0.1uF
2 2 C16,C13 SMD0805 1n
3 1 JH1 SWR LEVEL SELECT With external diode to JP5-x
4 1 JH8 Auxiliary SWR INPUT
5 2 JH11,JH10 Input PIN, FWD and REF
10 1 JP1 BARGRAPH SWR http://stores.ebay.fr/Oxy-Electronics
11 1 JP2 BARGRAPH PWR
12 1 JP3 TO SSPA PROTECT
13 1 JP4 DOT/BAR STRAP FOR BARGRAPH POWER
14 1 JP5 HEADER 10
17 2 R43 SMD0805 10k
17 1 R1 SMD0805 10K
18 1 R2 SMD0805 7.5k
19 1 R3 SMD0805 2.7k
20 3 R33,R37,R41 SMD0805 1k
21 1 R40 SMD0805 2.7k
22 3 R44 SMD0805 10k
23 1 R51 SMD0805 15 Ohms
24 10 R4-R13 SMD0805 2.2k
24 2 U4,U1 LM3914 http://stores.ebay.fr/Oxy-Electronics

 

 

PROTOTYPE

 

14112010346_

Test à 50W sur charge 50 Ohms. Pas de ROS

14112010349_

Test à 50 Watts, charge de 25 Ohms soit ROS = 2

16112010356_

Test sans charge avec ROS infini

La dernière LED rouge indique un ROS > 3

 


PCB définitif

15022011500

15022011501


03032011506


Modifications

Le prototype fonctionnait parfaitement et, bien entendu, je rencontre un problème sur la version définitive du bargraphe sur lequel repose le déclenchement de la sécurité SWR.

Avec les mêmes valeurs, les sorties du bargraphe SWR ne se mettent pas à 0V lors de l'allumage de la LED et de ce fait, ne peuvent déclencher le TRIP.

Je ne sais pas si cela dépend du fabriquant ou du modèle de LM3914 .....

La faute à un courant excessif dans les LEDs. J'ai été obligé de rajouter en série avec chaque LED une résistance de 2.2K qui bien sûr ne sont pas prévues sur le PCB.

Si vous utilisez des diodes LED au lieu du bargraphe indiqué, vous n'aurez qu'à les rajouter en série sur une patte de la LED.

Si vous utilisez comme moi un bargraphe, il faut couper les pistes entre le bargraphe et JP5.

Sur la face opposée, souder 10 résistances 1/8W de 2.2K entre JP5 et les pins correspondantes du bargraphe.

Voir photos ci-dessus.

La sélection du niveau d'alerte doit se faire au travers d'une diode de type 1N4148 entre JH1 et le point correspokdant de JP5.

J'ai modifié aussi la valeur des résistances R2/R3 pour une luminosité moindre des LEDs du bargraphe PWR.

R3 est passée à 2.7K et R2 à 7.5K

Ces modifications sont inclues dans le dernier circuit imprimé.

 


SWR PROTECTION CARD , MODIFICATIONS :

Up to now all prototypes have performed correctly until we discovered a problem around the LM3914. We do not know yet if it is related to different IC version or different manufacturers.

Description of the problem:

With the same values , the output of  some Bar Graph is not zero volts when a LED is ON , this is a problem to activate the SWR protection Alarm.

This seems to be due to an excessive current into the LEDs

Modifications :

If you use individual  LED  , simply add 2200 Ohms resistors in serie with each LED .

If you use a Bar Graph you have to do the following ( see above attached pictures):

-          Cut the PCB lines between the Bar Graph and JP5 as per the attached picture.

-           Solder small 2200 Ohms resistors on the other side of the PCB between JP5 and the corresponding  pins of the Bar Graph.

The selection of the threshold alarm level is done through an 1N4148 diode between JH1 and the corresponding point on JP5 , see schematics

Miscellaneous :

In order to reduce the light emitted by the LEDs  R2 and R3 values have been modified.  Now R2 is 7500 Ohms and R3  is 2700 Ohms.

Sorry for any inconvenience .

 

Modifications included in the actuel PCB.