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带有功率计的射频负载(用于 HF 无线电套件)

发布时间:2021-09-24
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带有功率计的射频负载(用于 HF 无线电套件)

发布时间:2021-09-24
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在构建 HF 无线电套件时,播出前的最后步骤之一是连接 50 欧姆负载并测量 RF 功率输出。我过去常常使用示波器进行测量,然后使用公式和计算器计算功率。我构建了这个项目,通过使用 Arduino 测量 RF 电压、计算 RF 功率并显示结果来自动化这一步。

物料清单.csv

第 1 步:设计电路板

该电路相对简单,可以使用点对点布线来构建,但我决定通过设计电路板来简化构建。参考原理图,电路由一个 50 欧姆负载(由 8 个 100 欧姆电阻组成)和一个整流/采样电路组成,然后连接到 Arduino Nano 的 ADC(模拟到数字)输入引脚。Nano 还通过 I2C 串行总线连接到 OLED 显示器。

我在 JLCPCB.com(一家中国电路板制造商)制造了电路板。订购过程很简单,我只是上传了一个包含电路板设计 (Gerber) 文件的 zip 文件。即使包括运费,每块板的成本也非常合理,我在下订单后大约 2 周收到了板。

注意:如果您想设计自己的电路板,KiCad 是一款开源且免费使用的电路板设计工具。可以在这里下载:https : //www.kicad.org/download

第 2 步:设计可 3D 打印的外壳

我为这个项目设计了一个简单的 3D 可打印案例。它是一种开放式设计,使调试更容易。由于 OLED 有点脆弱,我可能会在某个时候回来设计一个封闭式外壳,为 OLED 提供更多保护。我还设计了一个适合 OLED 的部件,以帮助在焊接过程中对齐和固定 OLED。

可在此处下载用于 3D 打印此案例的文件:https : //www.thingiverse.com/thing : 4966755

注意:如果您想设计自己的案例,FreeCad 是一款开源且免费使用的 3D 建模工具。可以在这里下载:https : //www.freecadweb.org

第 3 步:编写 Arduino 代码

Arduino 代码是 C++。我为这个项目编写的代码都在一个名为 rfpwr.ino 的文件中。它可以从 GitHub 下载:https : //github.com/scottlbaker/QRPpowerMeter

该项目还需要一个名为 SSD1306Ascii(版本 1.3.0)的 OLED 显示器库,可在此处找到:

https://github.com/greiman/SSD1306Ascii

第 4 步:对 Arduino 进行编程

在开始焊接任何东西之前,我建议您对 Arduino Nano 进行编程。如果您尚未安装 Arduino IDE,则需要安装它。本教程不包括 Arduino IDE 安装。安装 IDE 后,您需要从 github 下载 RF 功率计项目源代码(FIXME 在此处添加 github URL)。我也不会在这里详细介绍编程过程。请参阅 Arduino 文档。

请注意,有些 Nano 安装了引导加载程序,有些则没有。如果您的 Nano 安装了引导加载程序,那么您应该能够仅使用迷你 USB 电缆对 Nano 进行编程,并从 IDE 中选择 AVR-ISP 作为编程器。如果您的 Nano 没有安装引导加载程序,则需要加载它。有关如何加载引导加载程序,请参阅 Arduino 文档。

还有一些其他事情可能会导致编程问题。例如必须在 Arduino IDE 中选择正确的串口、编程器和板,否则设备将无法编程。简而言之,在学习对 Arduinos 进行编程时,有一些潜在的问题可能会令人沮丧,但如果有一些经验,这些问题通常可以轻松解决。

第 5 步:开始焊接:电阻器和电容器

这个教程不是焊接教程(还有其他教程)。只要确保你有一个质量好的烙铁。8 个功率电阻器比较小的组件需要更多的热量。任何连接到地平面的引脚也需要更多的热量。所有电阻器和二极管都垂直定向。安装二极管时要小心,并按照丝印上标记的正确二极管极性安装。焊接完这些组件后,使用棉签和异丙醇清洁电路板。

第 6 步:焊接 Arduino Nano

并非 Nano 上的所有引脚都需要焊接。如果需要,您可以将它们全部焊接,但只需要连接引脚 4、15、19、23、24、27 和 29。请注意,由于引脚 4 和 29 连接到接地平面,因此它们需要更多的热量才能进行良好的焊接连接。

第 7 步:焊接 128x64 单色 OLED 显示屏

由于它是最脆弱的部件,因此 OLED 是最后焊接的部件。在焊接 OLED 之前,首先使用两个 M2x4mm 螺钉将 3D 打印的垫片固定到 OLED,如图所示,然后使用两个额外的 M2x4mm 螺钉从电路板背面将 OLED 和垫片连接到电路板上。小心不要将螺钉拧得过紧,否则可能会剥落螺纹。OLED 现在应该对齐并固定到位以进行焊接。

如前所述,连接到接地 (GND) 平面的引脚需要更多热量才能实现良好的焊接连接。

第 8 步:焊接 BNC 连接器和用户界面 (UI) 开关

在焊接这些部件之前,请在外壳中进行测试并测量所需的电线长度。然后焊接电线。完成所有连接后,您可以将电路板安装到外壳中。我使用了一些 3/16" 热缩管来覆盖焊点,这是一个可选步骤,但它看起来更好。

您可以在各种网上商店找到热缩管。只需搜索“3/16 黑色热缩管”

第 9 步:第一次测试

对 Nano 进行编程后,您应该会在开机时看到欢迎屏幕和版本消息。如果 OLED 显示暗/空白,请再次检查所有焊点,尤其是检查所有地平面焊点。Arduino 串行调试端口也可用于辅助调试。如果存在 i2C 总线问题,则会向串行调试端口打印错误消息。

第 10 步:测试 2:测量射频信号

使用 BNC 电缆将 HF 无线电的输出连接到仪表的输入。当您准备好进行测量时,按下收音机键,然后按下仪表上的 UI 按钮开始测量。第二次按下 UI 按钮将结束测量。

以上就是项目的全部内容了,希望您能够喜欢!

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