КСВ-метр

[Riff]

rttyman, спасибо за ответы! а вот что вы думаете по поводу резисторного моста?

RU3AX, спасибо большое, я поискал в инете про резисторные мосты для КСВ-метров, и кое-что нашел.
Вот, накидал приблизительную схемку. Посмотрите, пожалуйста, это - то, что нужно?

[RU3AX]

RU3AX, тут действительно могут быть проблемы с терминами...

Давайте, я еще раз опишу задачу.

Есть микроконтроллер. Есть сетевой провод (витая пара), который никуда не подключен, по которому ничего не передается.

Нужно устройство, у которого 2 вывода с одной стороны (для подключения тестируемого провода), и что-то с другой стороны, для подключения к микроконтроллеру.

Работа с устройством будет, упрощенно говоря, такая. Подключаем провод к устройству. Нажимаем кнопочку "старт". устройство измеряет КСВ в проводе и передает данные в МК. МК считает то, что нужно, и выдает результат - собственно значение КСВ.

RU3AX, можно поподробнее насчет определения КСВ с помощью резистивного моста?

Если на том конце проверяемой линии ничего не подключено, то измеритель КСВ покажет "бесконечность". Там необходим резистор с сопротивлением, равном волновому сопротивлению проверяемой линии. Для двухпроводных линий названного Вами класса оно где-то в районе 100 Ом (но, наверное, есть определенный разброс - оно, к тому же, не нормируется, насколько я понимаю).

Четыре резистора образуют мост, в одну диагональ которого подается ВЧ напряжение от генератора, в другую включается измерительный прибор - ВЧ вольтметр, измеряющий отраженную волну. Один из "резисторов" в приборе - Ваша линия, нагруженная на другом конце на резистор (см. выше).

Если сопротивление этого резистора соответствует волновому сопротивлению линии, то отраженной волны не будет (КСВ=1), и ВЧ вольтметр ничего не покажет. Но это справедливо, если один из резисторов в мосте тоже имеет сопротивление, равное волновому сопротивлению линии.

Напряжение падающей волны также берется с моста - с одного из резисторов.

Вообще-то КСВ метр с микроконтроллером и с цифровой индикацией был описан сравнительно недоавно в журнале "Радио" . Там, правда, датчик с трансформатором, который, на мой взгляд, для Вашей задачи совсем не подходит (требуестя достаточно мощный источник сигнала - ьолее ватта).

Добавлено через 4 минуты

rttyman, спасибо за ответы! а вот что вы думаете по поводу резисторного моста?

RU3AX, спасибо большое, я поискал в инете про резисторные мосты для КСВ-метров, и кое-что нашел.
Вот, накидал приблизительную схемку. Посмотрите, пожалуйста, это - то, что нужно?

"Похоже", но неправильно. Попозже напишу подробнее.

[rttyman]

а вот что вы думаете по поводу резисторного моста?

Они имеют право на жизнь.

Просто для моих задач больше подходят измерители на ответвителях, т.к. мощности, которые мы применяем достаточно велики, обычно 50...1000Ватт.

К тому же, я не любитель QRP (маломощной передающей радиоаппаратуры), хотя и собирал мостовой измеритель, было что-то похожее, на то, что вы давали в начале, работал он, только приходилось ослаблять мощность моего передатчика до 1 Ватта и включать этот измеритель только в момент проверки, а мне нравится так, чтобы смотреть на показания КСВ во время работы, без лишник переключений на выходе передатчика

В принципе, интереснен вариант мостового измерителя, но если он будет иметь непосредственно сигналы прямой и обратной волн, которые можно подать на вход цифрового индикатора для вычисления КСВ по классической формуле. (была идея наклепать таких простых приборчиков и народу помочь, каждый хочет антенны делать и настраивать, а приборы фирменные стоят дорого).

[Riff]

RU3AX, я эту схему взял отсюда
cqham.ru/swr15.htm
Только переделал под свои параметры.

А вообще, разве обязательно, чтобы один из резисторов был 100 Ом? Ведь для баланса моста нужно, чтобы отношений сопротивлений в противоположных диагоналях были равны...
А в схеме, которую я предложил, при волновом сопротивлении 100 ом как раз получается баланс.

3к/1.5к = 200/100

А при изменении волнового сопротивления соответственно будет разбаланс моста и появится напряжение, которое я и буду измерять.

rttyman, ну вот, собственно говоря, резистивный мост как раз и выдает напряжение прямой и падающей волны (вернее, отклонение волнового сопротивления линии - но это, в принципе, не особо важно)

[rttyman]

cqham.ru/swr15.htm

Для меня эта схема не подходит из-за той дури, что нужно выходной разъем изолировать от корпуса. Но у радиолюбителей бывает так, что оплетка кабеля уже заземлена в антенном щитке...

А вам м.б. и пойдет, проверить его можно и спаяв на соплях, подключив в качестве нагрузки резисторы разных номиналов, смотреть показания двумя стрелочными приборами (пока программы для МК нет).

Ждем инфо от RU3AX...

[RU3AX]

RU3AX, я эту схему взял отсюда
cqham.ru/swr15.htm
Только переделал под свои параметры.

А вообще, разве обязательно, чтобы один из резисторов был 100 Ом? Ведь для баланса моста нужно, чтобы отношений сопротивлений в противоположных диагоналях были равны...
А в схеме, которую я предложил, при волновом сопротивлении 100 ом как раз получается баланс.

3к/1.5к = 200/100

А при изменении волнового сопротивления соответственно будет разбаланс моста и появится напряжение, которое я и буду измерять.

rttyman, ну вот, собственно говоря, резистивный мост как раз и выдает напряжение прямой и падающей волны (вернее, отклонение волнового сопротивления линии - но это, в принципе, не особо важно)

Анализировать приведенную Вами схему нет никакого желания. Но чисто интуитивно - в ней есть что-то порочное (начиная с незаземленного разъема).

Вот Вам классический вариант, подходящий, на мой взгляд для Вашего случая. Резисторы R1 и R2 - могут быть 50...150 Ом (не критично), но обязательно одинаковые по сопротивлению. Резистор R3 должен иметь сопротивление равное волновому сопротивлению исследуемого Вами кабеля (линии передачи). Выходы на переключатель - выходы падающей (нижний по схеме) и отраженной волны. Все.


Прибор, который Вы создаете, выпускается многими фирмами серийно для радиолюбителей. Содержит генератор, резистивный мост и узел цифровой обработки информации (КСВ показывает в цифре). Любительский вариант этого прибора с гораздо более широкими возможностями, чем это требуется Вам, широко обсуждается на cqham.

[RU3DNN]

выпускается многими фирмами серийно для радиолюбителей. Содержит генератор, резистивный мост и узел цифровой обработки информации (КСВ показывает в цифре).

Например DP-830 от Daiwa...

[Riff]

Спасибо ОГРОМНОЕ всем, кто помогал!

Сегодня спаял сам датчик, ходил испытывать в универ, да там свет отключили очень невовремя... Не успел почти ничего сделать...
Преподу показал схему - он что-то начал говорить, что надо обязательно согласовать сопротивление генератора со схемой. Я испытывал на лабораторном, у которого выход 50 Ом - а препод говорит, что надо, чтобы у него тоже 100 Ом было, то есть последовательно подключать еще резистор на 50 Ом... Странно как-то... Вы ведь пишете, что

Генератор - любой с выходным сопротивлением не более 50 Ом.

Как тут на самом деле должно быть?


И еще - он же говорит, что провод, идущий от генератора к схеме, также должен быть волновым сопротивлением 100 ом.

[RU3AX]

Спасибо ОГРОМНОЕ всем, кто помогал!

Сегодня спаял сам датчик, ходил испытывать в универ, да там свет отключили очень невовремя... Не успел почти ничего сделать...
Преподу показал схему - он что-то начал говорить, что надо обязательно согласовать сопротивление генератора со схемой. Я испытывал на лабораторном, у которого выход 50 Ом - а препод говорит, что надо, чтобы у него тоже 100 Ом было, то есть последовательно подключать еще резистор на 50 Ом... Странно как-то... Вы ведь пишете, что
Как тут на самом деле должно быть?


И еще - он же говорит, что провод, идущий от генератора к схеме, также должен быть волновым сопротивлением 100 ом.

Бывает (и не так редко) ситуация, когда говорятся абсолютно правильные слова, но не по делу. Так и с преподавателем.

Для оптимальной передачи мощности в нагрузку это все "играет". Но у Вас не передатчик (где важен кпд), а измерительный прибор. А там могут быть другие правила.

Во-первых, генератор (в конечном приборе) может быть в одной коробке с измерительным мостом и системой отсчета. Там вообще вместо кабеля - один проводник от генератора к мосту. Иными словами - сколько дойдет до моста, столько и хорошо. Хватило бы чувствительности датчика.

Во-вторых, строго говоря, напряжение от генератора для корректных измерений не должно изменяться от изменения нагрузки. Это означает, что у него выходное должно быть ниже, чем суммарное сопротивление нагрузки (при 100-омных резисторах - примерно 100 Ом). Если нагрузка изменяется в широких пределах (не Ваш случай), это принципиально. Поскольку очень низкие выходные сопротивления получить трудно, то в универсальных приборах (с большим диапазоном изменения сопротивления нагрузки) обычно делают стабилизацию ВЧ наряжения на измерительном мосте. Но Вам это не надо, поскольку колебания нагрузки будут в пределах (скорее всего) 10 Ом от 100.

В-третьих, при измерении КСВ важно отношений двух напряжений, а не сами напряжения.

[Riff]

Что-то я ничего не понимаю... ПРоверяю схему - подаю на вход 1 МГц, 3 В. На выход по очереди цепляю сопротивления - 10, 50, 100, 200, 300, 1к, 10к, 100к, разомкнуто. Промеряю Uпад и Uотр, записываю результат...
В итоге такая картина

R нагрузки | 10 | 50 | 100 .| 200 .| 300 .| 1k . | 10k .| 100k | разомк.
-----------------------------------------------------------------------
Uпад/Uотр | 6 | 1,68 | 1,45 | 1,07 | 0,96 | 0,75 | 0,71 | 0,96 | беск


Что-то я совсем запутался... Разве Uотр может быть больше Uпад?

По схеме - R1-R3 - 100 Ом, V1-V2 - Д9Ж, остальные детали - как на схеме.

Неужели у меня руки настолько кривые?


RU3AX, за пояснение насчет согласования сопротивлений - большое спасибо, теперь все понял

[RU3AX]

Что-то я ничего не понимаю... ПРоверяю схему - подаю на вход 1 МГц, 3 В. На выход по очереди цепляю сопротивления - 10, 50, 100, 200, 300, 1к, 10к, 100к, разомкнуто. Промеряю Uпад и Uотр, записываю результат...
В итоге такая картина

R нагрузки | 10 | 50 | 100 .| 200 .| 300 .| 1k . | 10k .| 100k | разомк.
-----------------------------------------------------------------------
Uпад/Uотр | 6 | 1,68 | 1,45 | 1,07 | 0,96 | 0,75 | 0,71 | 0,96 | беск


Что-то я совсем запутался... Разве Uотр может быть больше Uпад?

По схеме - R1-R3 - 100 Ом, V1-V2 - Д9Ж, остальные детали - как на схеме.

Неужели у меня руки настолько кривые?


RU3AX, за пояснение насчет согласования сопротивлений - большое спасибо, теперь все понял

Чтобы анализировать Ваши данные нужно иметь точную информацию об условиях эксперимента. Например, используется схема, приведенная RU3AX, генератор такой-то и так далее. 3 вольта - это где и чем измеряете? Постоянно ли его контролируете?

Этот мост работает от постоянного тока до 1000 МГц без проблем. Выше 100 МГц - это только требует очень аккуратного монтажа, а при 1000 МГц - еще и компонент для поверхностного монтажа. Но все остальное - тоже самое.

И Вы что-то совсем не так измеряете. Вольтметр падающей мощности должен показывать половину от напряжения генератора (делитель из двух резисторов по 100 Ом) - 1,5 В при 3 В на мосте, и вольтметр в диагонали (отраженная мощность) при отсутствии нагрузки - тоже 1,5 В (поскольку одним концом он сидит на 3 В (через 100 Ом) , а вторым на 1,5 В - на делителе.

И еще. КСВ - это не отношение падающего к отраженному, а вычисленная на его основе величина..

[Riff]

RU3AX, все, я, кажется, нашел, в чем дело. Мне кажется, что я измерял не те значения, которые нужны.
Дело в том, что вы мне сказали, что мерить напряжения нужно на выходах переключателя. Но ведь это неправильно. Ведь напряжение Uотр мы считаем в диагонали моста - а это значит, что Uотр - это напряжение на конденсаторе С1, который стоит на делителе напряжения (R1-R2). Тогда как верхний вывод переключателя - это напряжение на С3, который одной ногой стоит на земле.
Просто для проверки этого я немного преобразовал схему, подключив вольтметры так, как они, по моему мнению, должны быть подключены. При этом я временно исключил фильтры С4-R4 и С3-R5, то есть, в принципе, привел схему к простейшему мосту, так, как показано на рисунке.

В такой схеме получилась зависимость КСВ = (1+Uотр/Uпад)/(1-Uотр/Uпад) (вот видите, я знаю формулу ) от сопротивления, более-менее похожая на правду.

Это я уже измерял дома. На временно собранном генераторе на микросхеме (1 МГц). Измеренные значения в таблице на рисунке

Но почему-то это все работает только для сопротивлений БОЛЬШЕ 100 Ом. Если на выход ставим меньшее сопротивление - прибор всегда показывает Uотр = 0, то есть КСВ =1.

[DJ4MB]

RU3AX, все, я, кажется, нашел, в чем дело. Мне кажется, что я измерял не те значения, которые нужны.
Дело в том, что вы мне сказали, что мерить напряжения нужно на выходах переключателя. Но ведь это неправильно. Ведь напряжение Uотр мы считаем в диагонали моста - а это значит, что Uотр - это напряжение на конденсаторе С1, который стоит на делителе напряжения (R1-R2). Тогда как верхний вывод переключателя - это напряжение на С3, который одной ногой стоит на земле.
Просто для проверки этого я немного преобразовал схему, подключив вольтметры так, как они, по моему мнению, должны быть подключены. При этом я временно исключил фильтры С4-R4 и С3-R5, то есть, в принципе, привел схему к простейшему мосту, так, как показано на рисунке.

В такой схеме получилась зависимость КСВ = (1+Uотр/Uпад)/(1-Uотр/Uпад) (вот видите, я знаю формулу ) от сопротивления, более-менее похожая на правду.

Это я уже измерял дома. На временно собранном генераторе на микросхеме (1 МГц). Измеренные значения в таблице на рисунке

Но почему-то это все работает только для сопротивлений БОЛЬШЕ 100 Ом. Если на выход ставим меньшее сопротивление - прибор всегда показывает Uотр = 0, то есть КСВ =1.

Похоже ниже 100 Ом напряжение Uпад ниже порогового диодов,ну и
меряете 1+0/1-0=1.
Попробуйте увеличить напругу на входе,или поменяйте диоды на Шоттки
(КД514),из германиевых подойдут ГД 401,или оба вместе.
Насчет генератора - можно взять С-MOS на 100 Мгц,потом 74АС00,
тогда 50 или 100 Ом нагрузки "рояли" не играют.
Что у вас за микроконтроллер?Если AVR могу подбросить схему,лейоут
и прошивку на АТ8.
При всем уважении к творческим мукам - вам же нужен готовый приборь.
Сдайте его,а потом творите "для души".
Кстати,мост из немецкой статьи выдает толко Uотр,тогда хватить при калибровке
ОДИН раз на входе Uref микроконтролера соответствующее Uпад потенциометром
от Uпит выставить.

[Riff]

DJ4MB

Похоже ниже 100 Ом напряжение Uпад ниже порогового диодов,ну и меряете 1+0/1-0=1.

блин, что-то я в последнее время стал туго сображать Как же я сам не подумал про это..

Микроконтроллер - именно AVR и как раз Mega8 Так что буду безмерно благодарен, если дадите такую схему

А пока пошел покупать диоды и нормально тестировать переделанную схему.

[RU3AX]

DJ4MB

блин, что-то я в последнее время стал туго сображать Как же я сам не подумал про это..

Микроконтроллер - именно AVR и как раз Mega8 Так что буду безмерно благодарен, если дадите такую схему

А пока пошел покупать диоды и нормально тестировать переделанную схему.

Диоды тут абсолютно не при чем. Германиевые даже лучше Шотки (по порогу - он у них практически в нуле, а у Шотки 0,2 В).

Вы бы нарисовали схему целиком (можно без AVR) - комментировать обрывки информации бессмысленно. Ну, например, чем (чисто конкретно) Вы измеряете напряжение и как это устройство подключено.