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Notice

VOLTMETRO ELETTRONICO PER MISURE DI RADIOFREQUENZA

Questo mio piccolo e modesto lavoro, che mi accingo a descrivere, ha lo scopo di fornire agli OM autocostruttori uno strumento di misura per il proprio laboratorio, di modeste dimensioni, molto pratico, e di utilissimo ausilio per la messa a punto di generatori di alta frequenza e di successivi stadi di prima amplificazione ove il segnale a RF non sia ancora bene evidenziabile da un oscilloscopio.

CIRCUITO ELETTRICO
Lo schema elettrico allegato mostra un semplice voltmetro Elettronico con F.E.T., (Fig.1) provvisto di probe  ad alta impedenza per misure di alta frequenza.
Le portate sono appena tre:
100 Volt   fondo scala
10 Volt     fondo scala
1 Volt       fondo scala
Tali portate sono abbondantemente sufficienti per l’uso cui sono destinate.
La tabella allegata delle conversioni WATT-VOLT permette di poter confrontare e misurare i volt a radiofrequenza degli stadi da esaminare e da allineare.
Inoltre tale tabella sarà molto utile in sede di taratura del probe.

 


Il circuito di ingresso è costituito da tre reti resistive di taratura, indipendenti per ciascuna delle tre portate di lettura (circuito stampato – modulo 2).
La prima da regolare, in senso prioritario, è quella dei 100 Volt, e su questa vanno calibrate le altre due portate (10 V e 1 V).
Ho scelto tale soluzione onde evitare continue regolazioni dello “0” scala sulle tre portate di lettura.
Infatti, dopo aver regolato, una volta per tutte, lo “0” con l’apposito trimmer, questo rimane tale anche sulle rimanenti portate.
Poi si procede alla taratura di lettura volt 100 f.s.
Una volta tarata la scala dei 100 Volt si può procedere alla taratura delle rimanenti due scale.
La configurazione dei F.E.T. è quella classica (circuito stampato – modulo 1), e i valori dei componenti resistivi del circuito sono stati personalmente scelti e testati per un affidabile e sicuro funzionamento dello strumento di misura con messa in equilibrio di tutto il sistema.

Il circuito del probe è anche esso quello classico, e con i componenti indicati la lettura è pressochè lineare da 1 MHz a 50 MHz.
La massima portata in tensione su carico 50Ω è quella del Diodo al Germanio scelto.
Mi preme suggerire che i diodi da utilizzare sono : AA117 o in alternativa OA95.
Ambedue sopportano una tensione massima di 90V.
Il Diodo al Germanio ideale per tale probe di alta frequenza è 1N277 (non facilmente reperibile), in quanto la tensione massima che può sopportare è di 120 Volt.
E’ ovvio che le tensioni indicate dei diodi valgono per misure di radiofrequenza su carico di 50 Ω (100Watt corrispondono a circa 70 Volt).
Per piccoli valori di misura in Volt (approssimativi), quindi, questi possono avvenire senza interporre il carico.
Mentre per misure di potenza superiori, comprese fra 1 W e 5 W, è necessario interporre il carico da 50 Ω (si può utilizzare il carico passante di 50 Ohm pubblicato sul n°  2 / 2009  -  pag. 34 di Radio  Kit  Elettronica e sul nostro sito www.arinocera.it) e così leggere in in tensione i valori di radiofrequenza.
Oltre i 5 W si deve utilizzare la interposizione di un carico resistivo idoneo per dissipazione.  

COSTRUZIONE
La costruzione e la disposizione dei componenti sui circuiti stampati è oltremodo semplice osservando bene le foto allegate.
I circuiti stampati proposti, in scala 1:1, sono visti dall’alto.
Una volta fotocopiati su acetato in duplice strato, riprodotti su vetronite ramata presensibilizzata e forata, su di essi si dispongono i componenti osservando le relative foto dei due moduli.
Sul frontale del contenitore scelto vengono montati il galvanometro, il BNC, una coppia di boccole, e praticati i fori per il fissaggio del commutatore di portata (due vie e quattro posizioni) e del Led Spia (Fig.3).
I moduli, completati con la saldatura dei componenti, si dispongono come meglio si crede nel contenitore che si sceglie, non esistendo, nel caso, una criticità.
Poi si completa con la filatura al commutatore di portata, allo strumento da 100 uA f.s., al BNC, alle boccole, al Led Spia ed alla batteria a 9 Volt (Fig.2).
I due F.E.T. ho preferito non saldarli al c.s. onde evitare un riscaldamento dei reofori, ma infilarli in uno zoccolo 4+4 per integrati privato trasversalmente dell’ultima fila di boccole (qualcosa si riesce ad osservare nelle foto allegate).

La costruzione del puntale prevede un scatolino in plastica di ridotte misure.
Il circuito stampato, dopo averlo assemblato, va montato e fissato sul retro del coperchio con apposite viti e dadi, avendo preventivamente foderato il fondo con foglio di alluminio adesivo (utilizzato in cucina per uso domestico).
Le viti passanti di fissaggio, a testa svasata, con rondelle e dadi distanziatori del c.s., nel serrarli al fondo rivestito del foglio di alluminio adesivo, provvedono, pertanto, anche ad una sufficiente  schermatura del circuito probe.
Nulla vieta però di usare, in alternativa, uno scatolino metallico.
Lo stilo-puntale del probe è ricavato da uno spezzone di elettrodo in ottone per saldature, tagliato per una lunghezza opportuna e sagomato, e, dopo averlo saldato sulla apposita pista di rame del c.s., viene rivestito, per quasi tutta la lunghezza, lasciando scoperta la sola punta, da un doppio strato di tubetto termorestringente.
Il diodo al silicio 1N4148 va saldato con tutti i componenti sul c.s., mentre il diodo al germanio è preferibile infilarlo in uno zoccolo come fatto per i F.E.T.
Per tale uso ho estratto da uno zoccolo per IC che avevo, con boccole a tulipano, due di questi invasi saldandoli al c.s..
Ogni soluzione è possibile a patto che non si riscaldino i reofori del diodo al germanio (il calore della saldatura può alterare la giunzione).
A tale puntale va collegato un filo provvisto di coccodrillo per la massa ed un adeguato spezzone di cavetto schermato RG174 provvisto di connettore BNC (Fig.6).

TARATURA
Voltmetro :  Una volta data tensione al circuito, da 9 V stabilizzata a 5 V (78L05), si deve provvedere a regolare con precisione il trimmer da 2,2 KΩ (modulo 1-Fig.4) per lo “0” scala.
Poi si regola la portata dei 100 Volt f.s.
Per questa operazione si deve trovare, innanzitutto, una fonte di idonea tensione in C.C.
Per coloro che non hanno nulla a disposizione che può servire allo scopo, consiglio di usare un piccolo trasformatore a 24V, raddrizzare in duplicazione la tensione, ottenendo intorno ai 70 V senza carico e misurarla con un voltmetro di sicura affidabilità.
A questo punto, con il commutatore sulla portata dei 100V, per comparazione, applicando la tensione alle boccole rosso-nero poste in parallelo al BNC, si regola il trimmer da 100 KΩ (modulo 1- Fig.4) per la lettura giusta sul galvanometro.
I due trimmer regolati non vanno assolutamente più ritoccati.
Con alimentatore regolabile, che quasi tutti hanno, applicando le tensioni alle boccole rosso-nero poste in parallelo al BNC, si tarano separatamente le portate da 10 V a mezzo del trimmer da 1 MΩ, e da 1 V a mezzo del trimmer da 47 KΩ (Modulo 2-Fig.5).
Alla fine il voltmetro elettronico a F.E.T. è allineato e funzionante.

Probe : per la taratura del probe occorre una sorgente a Radiofrequenza.
Credo che quasi tutti hanno un an RTX per la 27.
Orbene si pone sul connettore di antenna un Wattmetro affidabile con annesso carico da 50 Ω (ad esempio quello pubblicato sul n°  2 / 2009 - pag. 34 di Radio  Kit  Elettronica), si alimenta l’apparato con un alimentatore regolabile e si regola in discesa dai 12 V la tensione fino a leggere sul wattmetro 2 Watt.
Osservando la tabella allegata W-V si vede che 2 W corrispondono a 10 V.
A questo punto, applicando il probe sull’uscita del carico, si regola il trimmer da 100 KΩ (Fig.6) del probe per lettura di 10 V (tale trimmer ha una regolazione escursiva molto limitata).
L’operazione è fatta e si può leggere così anche la lettura in tensione su scala 100 V alimentando l’apparato per i 5 W di uscita, e confrontando, per comparazione, la tabella di conversione WATT-VOLT allegata..
Se poi si vuole verificare la lettura di tensione dei 100 W di un TX, si collega un carico fittizio adeguato di 50 Ω a mezzo connettore a  T, e sulla boccola vuota di questa, a mezzo del puntale del probe, si verifica la lettura dei 70 V circa.
Con i diodi al germanio indicati e suggeriti questa ultima verifica si può fare senza patemi, ma se salta il diodo non è certo uno di quelli menzionati.
Alcuni distributori, attenzione,  propinano diodi al germanio senza sigla stampigliata passandoli per AA117 o altro !.
La linearità dei diodi al germanio indicati è sufficientemente buona da 1 MHz a 50 MHz.
Per chi desidera un probe adatto ai 144 MHz deve lavorare esclusivamente nel diminuire il valore della resistenza da 470 KΩ in serie al diodo 1N4148 provandone inizialmente una da 220 KΩ o giù di lì.

Con questo credo di aver terminato augurando a tutti un buon lavoro e rimanendo sempre a disposizione per chiarimenti.


COMPONENTI
Contenitore idoneo per il Voltmetro
Scatolino per il Probe
Viteria a testa svasata e dadi da 3 + rondelle
Strumento da 100 μA  f.s.
Commutatore rotante a 4 posizioni e 2 vie + Manopolina
Led
BNC da pannello
BNC da cavetto
Boccole per spine a banana (rossa e Nera)
Resistori da ¼ di W:
10   MΏ    (2)
2,2  MΏ    (2)
1,5  MΏ
470 KΏ
68   KΏ
2,7  KΏ     (3)
Condensatori:
10   KpF   ceramico a pasticca (3)
10   KpF   ceramico a tubetto
1,2  KpF   ceramico a tubetto
100 KpF   poliestere (2)
10   μF      elettrolitico 50V
Trimmer:
1     MΏ Verticale
100  KΏ orizzontale (2)
47    KΏ Verticale
2,2   KΏ orizzontale
impedenzina su ferrite   10μH
FET :    BF244 (2)
Diodi :
1N4007
1N4148
AA117  (OA95)
Minuterie varie

 

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