Nästan en autotuner

S

SM7MCD

Well-Known Member
När oktober och november envisas med regn varannan dag, så får man gräva ned sig i radiorummet och få lite inspiration...

Jag har roat mig i helgen att sätta ihop en nästan automatisk tuner, jag hjälper den på traven med ett extra omkopplingsdäck på min Drake T-4XC-sändare, och därmed vet en Arduinodator vilket var bandomkopplaren står. På varje band finns det en viss förinställning var tunern brukar vara, och därefter justerar den sig lite själv... nästan.
Det är lite kodning kvar för att det skall funka helt själv, men ganska OK än så länge.

Inspiration kom på en egen loppis i form av garagestädning där div delar kom i dagen.

Som:
Spolar och trasiga robotdammsugare från SM7UCZ Johnny.
Arduino UNO + motorinterface från Electrokit.
Vridkondensator + trevarvig pot från Roy -FPD via Tradera.
Elmotordriven rullspole från amatörloppis. (legat på hyllan och väntat i säkert >10 år)
Reläer från skrotad "Polisradio" modell 60-tal. (dödsbo för >20 år sedan)
Skärmning från skrotade videosladdar.
Kretskortslaminat från återvinningen. (nedlagd tillverkning av mönsterkort i Oskarshamn för >40 år sedan)
Omkopplare från skrotad funktionsgenerator (Växjöauktion för > 20 år sedan).
Nätdel från skrotad scanner.
Skruv och mutter samt monteringsvinklar i mängder från skrotning av scanner och generatorn.
Tiovarvig återkopplingspotentiometer från ovan generator.
Kopparband från kabelskrot efter elevarbete på skolan där jag jobbar.
osv
etc
mm

Så det är egentligen bara Arduinodatorn samt motorstyrningen som har varit nyanskaffning hos Electrokit.

Det var en del mekande med rullspolen och att få en återkopplingspotentiometer att funka. Men med kugghjul och axlar från en skrotad självgående robotdammsugare funkar det fint nu. Dock behöver jag justera reglerparametrarna "lite", kanske även lite mer. ;-)
Nu använder jag rullspolens roterande massa som integrationskonstant, men det funkar bara så länge som motorn till spolen snurrar. Så det behövs även här lite fortsatt kodning...

Just nu är det en S-match enligt PA0FRI som tillsammans med en Nanovna som står för att det blir en tuner av allt och för analysen av resultatet, men jag har även en ram med fyra servostyrda vridkondensatorer som kan kopplas om som L-matcher. Kanske det blir fixat senare om vädret håller i sig.

Tänk vad man kan hitta på när det regnar. :)

Så ut i garaget och "städa", men släng inget, utan återvinn även goda idéer. ;-)
 

Attachments

  • DSCN3020.JPG
    DSCN3020.JPG
    1,1 MB · Views: 56
Kul!
Kör också med en "nästan automatisk" antenntuner sedan ca 4år, med arduino och stegmotor. Matar min 2x20m inv.v med 600ohm stege. Delat in banden i olika segment som man får stega runt i
 
Jag har lika antenn, 2 x 20.3 meter liggande V (som en pilspets med ca 90 grader i spetsen) och matar med stege.

Jag har samlat en hel del inspiration från G3YNH som detektorn som hjälper Arduino att vrida på rätt servo lagom mycket. Det är dock inte alltid som beslutet blir rätt... så just nu har jag strömmätning som kontroll medan jag bygger om detektorn med ett par logaritmiska förstärkare.

Här var oxo en stor del av projektet att inte köpa nya delar, utan att använda en attans massa "bra att ha", som just nu blev väldigt bra att ha under tråkigt väder.
 
SM7MCD said:
Jag har lika antenn, 2 x 20.3 meter liggande V (som en pilspets med ca 90 grader i spetsen) och matar med stege.

Jag har samlat en hel del inspiration från G3YNH som detektorn som hjälper Arduino att vrida på rätt servo lagom mycket. Det är dock inte alltid som beslutet blir rätt... så just nu har jag strömmätning som kontroll medan jag bygger om detektorn med ett par logaritmiska förstärkare.

Här var oxo en stor del av projektet att inte köpa nya delar, utan att använda en attans massa "bra att ha", som just nu blev väldigt bra att ha under tråkigt väder.
Click to expand...
Aha, min skapelse är av betydligt enklare slag. Man får tuna med antennanalysator, spara värdena i eeprom, som sedan kallas i de olika bandsegmenten. Experimenterade med swr-baserad avstämmning men gav upp då det var svårt att få konsekventa resultat.
 
Att försöka räkna med SWR-värden funkar inte, du måste ha impedans- och fas-information för att avgöra åt vilket håll servona skall snurra. Att bara titta på SWR talar inte om tunern får ut någon effekt, eller om du har stämt av mot förlusterna i spolen...
Mäter du strömmen ut till antennen så får du en indikering att du i alla fall får ut effekt i trådarna till antennen.
 
Nu har jag monterat servon på alla vridkondensatorer. Med 4 kondensatorer räknar jag med att kunna växla mellan serie - parallell utan relä. Återstår att fundera på finessen med detta, men just nu är inget band i behov av att kunna växla. Kanske jag byter så att jag kan använda alla kondensatorer till att utöka frekvensområdet...
 

Attachments

  • DSCN3024[1].JPG
    DSCN3024[1].JPG
    1,1 MB · Views: 32
När jag har labbat med effekter över tio watt var det nödvändigt, speciellt när antennsystemet är runt 800 ohm eller mer. Det blir inga störningar på servona annat än när jag tar i sladdarna samtidigt som det går effekt genom systemet, men då labbandet innebär en hel del fixande bland alla sladdar så löste skärmning alla problem.
 
Arbetet fortsätter, och nu finns en Arduino på plats som verkar funka fint i "manuellt läge", återstår att fixa till detektorn från den labmodell som har använts.
Induktansen kan varieras från 2 - 10 uH, i steg om ca1.5 uH, och med en rullspole på drygt 2 uH blir upplösningen passande. Spolarna är lindade på teflonstommar och tråden är oxo teflonisolerad.
 

Attachments

  • DSCN3043.JPG
    DSCN3043.JPG
    1,1 MB · Views: 31
  • DSCN3044.JPG
    DSCN3044.JPG
    1,1 MB · Views: 31
  • DSCN3045.JPG
    DSCN3045.JPG
    1,1 MB · Views: 31
Jag har fortsatt arbetet under helgen med detektorn för att få info om hur tunern skall arbeta. Som utsignal får jag frekvens, fram- och backeffekt, impedans och dessutom fasläget. Sedan tidigare har jag även strömprobar i antennsystemet som en mätsignal. Med dessa signaler borde systemet vara överbestämt, och alla signaler lär inte behövas. Initialt arbetar jag med fas- och impedanssignalen där 0 volt innebär 50 ohm och ingen fasförskjutning., och där + eller - indikerar åt vilket håll jag skall justera L och C.

Jag fick lite problem med stegningen på spolarna, så jag kompletterade den största spolen med en extra lindning i varje ände, får se senare om jag ökar diametern på lindningen istället.
 

Attachments

  • DSCN3049.JPG
    DSCN3049.JPG
    1,1 MB · Views: 20
  • DSCN3048.JPG
    DSCN3048.JPG
    1,1 MB · Views: 20
Arbetet fortsätter med detektorn, och nu har ombyggnaden fått lite filtrering i utsignalerna med drosslar och chipkondensatorer. Jag har tänkt att börja med att använda reflekterad effekt, impedans och fas, dessa ger alla noll volt när inställningen är korrekt.

På Kjell & co finns ett smidigt set med ett litet kopplingsdäck samt fäste för ett Arduino UNO-kort. Jag har limmat en laminatbit med omkopplare och lite potar för att labba med. På bilden kommer signalerna från detektorn in på kopplingsdäcket och här skall det sitta några OP-förstärkare som ensar signalerna. Att lösa är att justera insignalerna så insignalen ändras från +/- 2 volt till 0 - 4 volt.

Det är väldigt smidigt med instrument med "mittnolla" vid dessa labbkopplingar, dessutom är det aldrig fel med lite elektronrör bland OP-förstärkarna.
:cool:
Jag gillar dessa gamla Philipsinstrument typ 6200, det är ett par motstånd som brukar behöva bytas, och kolla gärna så rören är hyfsat samspelta så går värmestabiliseringen snabbt. Har tre som vårdas ömt och används flitigt tillsammans med HP 427A. Är man upplärd på att lita på analoga instrument är det svårt att släppa dessa. Dessa instrument kan valfritt användas med "nolla" till vänster eller "mittnolla" och är fantastiskt smidiga vid justering av div. kretsar.
 

Attachments

  • DSCN3050.JPG
    DSCN3050.JPG
    1,1 MB · Views: 16
  • DSCN3051.JPG
    DSCN3051.JPG
    1,1 MB · Views: 16
  • DSCN3053.JPG
    DSCN3053.JPG
    1,1 MB · Views: 16
Intressant bygge! :) Jag tänker inte bygga sådan själv, men ändå kul att läsa om dina erfarenheter, då jag själv är teknikintresserad och även bygger en del hårdvara med Arduino.
 
Hej Bengt. Jag har kikat en del på ATU-100, men den beslutsprocessen funkar sämre i mitt fall. Min tuner har oändlig upplösning på L och C, medan ATU-100 stegar genom att antal fasta lägen. Nu kan man fundera kring vitsen med oändlig upplösning, men suboptimering är en del av hobbyn (som jag ser det), och det ger mig helt klart en hyfsad utmaning.

Rörande ATU-100 har jag fyra vänner som köpt varsin i färdigbyggd variant. Dock är det bara en (1) som fått ett exemplar som fungerar. Övriga tre har haft varianter av lödfel och kan aldrig fungerat innan de såldes. Så som vanligt är kinaskräp ett ständigt lotteri... verkar vara ett bra val att montera själv.
När väl korten fungerat är funktionen helt OK, och tunern hittar snabbt ett läge med SWR under 2:1. Jag testade ett exemplar i min stegmatade dipol och med inkopplad strömbalun samt batterimatning blev ATU-100 symmetriskt ojordad för RF och fungerade helt OK.
Men den har ju inte oändlig upplösning... :cool:
 
SM7MCD said:
Att försöka räkna med SWR-värden funkar inte, du måste ha impedans- och fas-information för att avgöra åt vilket håll servona skall snurra. Att bara titta på SWR talar inte om tunern får ut någon effekt, eller om du har stämt av mot förlusterna i spolen...
Mäter du strömmen ut till antennen så får du en indikering att du i alla fall får ut effekt i trådarna till antennen.
Click to expand...

Alla autotuners jag känner till bygger på detektering av fas- och eller impedans-information. Funderar på huruvida det är möjligt att stämma av en ATU till lågt SVF men där inställningen är falsk och huvuddelen av effekten hamnar som förluster i spolen. Jag har sett detta påstående på många ställen under årens lopp men aldrig själv kommit i kontakt med problemet i verkligheten. Jag säger inte att det är fel men vilka villkor måste i så fall uppfyllas för att hamna i en sådan falsk avstämning?

När det gäller att stämma av en ATU som i sin enklaste form kan vara ett Pi-filter så kan det ske helt manuellt genom att vrida på rattarna för C1 och C2 och med ögat observera antingen dippen i anodströmmen eller max uteffekt. Proceduren är alltid att börja med utgångsläget C2 ställd till max kapacitans, vrida C1 fram och tillbaka för att finna minimum anodström eller max uteffekt. Minska C2 x-antal grader och efterjustera C1. Om Dippens djup minskar eller uteffekten ökar så minskas C2 ytterligare och proceduren upprepas tills dippen är minimal men ändå tydlig eller tills högsta värde på uteffekten uppnåtts dvs där nästa minskning av kapacitansen i C2 ger djupare dip eller lägre uteffekt än föregående inställning av C2. Så har vi alla stämt av Pi-filter i alla tider...

Vid manuella avstämning görs återkopplingen till rattarna av operatören genom att notera huruvida det blir bättre eller sämre värden. Avstämningsproceduren avslutas när de båda rattarna står i den kombination som ger max uteffekt eller som uppfyller kriteria för ett tydligt men minimalt dip. Har man en rullspole med i systemet blir det princip sak samma men fler inställningskombinationer får provas för att hamna rätt.

Så i princip borde väl en "Arduino" med lämplig avstämningsalgoritm och en funktion som temporärt lagrar mätdata, jämför med senast lagrade data osv kunna användas som hjärna. Alltså lägsta formen av "AI"?

PS
Kul projekt med din Autotuner!
 
Last edited:
SM7MCD said:
Hej Bengt. Jag har kikat en del på ATU-100, men den beslutsprocessen funkar sämre i mitt fall. Min tuner har oändlig upplösning på L och C, medan ATU-100 stegar genom att antal fasta lägen. Nu kan man fundera kring vitsen med oändlig upplösning, men suboptimering är en del av hobbyn (som jag ser det), och det ger mig helt klart en hyfsad utmaning.

Rörande ATU-100 har jag fyra vänner som köpt varsin i färdigbyggd variant. Dock är det bara en (1) som fått ett exemplar som fungerar. Övriga tre har haft varianter av lödfel och kan aldrig fungerat innan de såldes. Så som vanligt är kinaskräp ett ständigt lotteri... verkar vara ett bra val att montera själv.
När väl korten fungerat är funktionen helt OK, och tunern hittar snabbt ett läge med SWR under 2:1. Jag testade ett exemplar i min stegmatade dipol och med inkopplad strömbalun samt batterimatning blev ATU-100 symmetriskt ojordad för RF och fungerade helt OK.
Men den har ju inte oändlig upplösning... :cool:
Click to expand...
Köpte ett billigt kit från kina. Förutom att processorn låg lös ihop med alla andra komponenter vilket resulterade i en "ben sallad" dessurom alldeles för lite tråd till induktanserna. Varuprov från Microchip samt tråd från junkboxen löste de problemen så nu funkar den fint. Just detektorn med sin dubbelhåls kärna är nog en lösnin som jag kommer låna i framtiden :)
 
Jag har nu börjat att ensa signalerna så att de passar inom 0 - 5 volt som Arduino UNO använder för sina analoga ingångar. Flera signaler skiftar kring noll volt, och behöver flyttas så att signalen finns mellan 0 - 5 volt och en "rätt" signal har då värdet 2.5 volt. Som jag testat idag har jag 1024 nivåer i Arduino UNO att leka med och jag kan få tunern att inom ett fönster följa en frekvensjustering, men jag får inte algoritmen att "fånga in" alla varianter ännu. Men man skall ha något att pyssla med under julen... :)

Bilderna visar lite pyssel med OP-förstärkare och spänningsreferenser för att få signalerna läsbara för Arduinon. Kul att mätsekvensen är stabil från 1 - 100 watt trots labdäcket

Intressant med ATU-100, den första jag lagade hade inte mätning annat än fram- / backeffekt och en algoritm som körde igenom alla kombinationer bland L och C. Kanske var det någon egenfixad kod, men det verkar vara lite olika varianter ute på marknaden.
 

Attachments

  • DSCN3054.JPG
    DSCN3054.JPG
    1,1 MB · Views: 9
  • DSCN3055.JPG
    DSCN3055.JPG
    1,1 MB · Views: 9
SM7EQL said:
Alla autotuners jag känner till bygger på detektering av fas- och eller impedans-information. Funderar på huruvida det är möjligt att stämma av en ATU till lågt SVF men där inställningen är falsk och huvuddelen av effekten hamnar som förluster i spolen. Jag har sett detta påstående på många ställen under årens lopp men aldrig själv kommit i kontakt med problemet i verkligheten. Jag säger inte att det är fel men vilka villkor måste i så fall uppfyllas för att hamna i en sådan falsk avstämning?
Click to expand...
En klassisk ingång till avstämning mot förluster i spolen är att ha en tuner enligt "T", dvs. två kondensatorer i serie och mittpunkten ansluten till jord via en spole. Den stora majoriteten av manuella avstämmare är med den konfigurationen.
Om man vid avstämning använder båda kondensatorerna är det rimligt att råka stämma av och placera effekten i en dålig kontakt i spolen. Ett sätt att undvika detta är att endast använda en kondensator, den andra skall vara på max eller helst kortsluten. Med endast en kondensator och spole är det osannolikt att ställa in en falsk avstämning.
G3YNH har skrivit en del om detta.

När jag via Tore -CBS kom i kontakt med S-match från PA0FRI, en variant på avstämmare med bara ett C och ett L. Men S-matchen har en begränsning som Per SA0AIB redovisade, och kräver att jag kan ändra stegens längd vid skifte av vissa frekvensband med mitt antennsystem. Så därför jobbade jag vidare med nuvarande bygge som funnits som manuell variant under några år. Men då jag även roat mig med modellflygplan fanns det "en låda RC-servon" att använda, och helt plötsligt fanns utmaningen att styra via algoritmer...
När jag dessutom hittade allt i min egna "garageloppis" (eller städning bland massa "bra att ha" prylar) blev det svårt att inte börja bygga...

Så städa gärna, men släng inget - bygg nytt! :cool:
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top