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Frequenzimetro 1.3GHz Parte 2 Stampa E-mail
Scritto da IK0OTG   
Lunedì 23 Febbraio 2009 01:01

 

 

 

Segue da parte 1.

 

I componenti

 

Display E’ del tipo 2 righe 16 caratteri retro illuminato. Fate particolare attenzione al display LCD perché in commercio ne esistono di vari tipi e dimensioni, aventi il connettore in basso a sinistra, in alto a sinistra e con doppio connettore sia in alto che in basso. Per il PCB che ho realizzato e che è riportato in questo articolo, serve un display con connettore in alto a sinistra o doppio. Sul display (figura 6) si deve saldare un pezzetto di strip maschio (J3 dello schema) da 16 pin, mentre sul PCB vanno i 16 pin femmina (P3).

 

 

 

 

figura6

 

Fig. 6

 

Il display deve essere distanziato dal PCB tramite dei distanziatori da 12 mm (tubetto Ø 4 o 5 mm) e fissato al PCB con delle viti da 2 mm lunghe 20 mm e con il dado saldato (o incollato) sul PCB lato rame.

 

 

Connettore BNC1 Tipo da circuito stampato ad angolo. Ne esistono con il corpo tutto in metallo oppure con il corpo di plastica e l’innesto di metallo. Pensando ad 1,3 Ghz ho preferito quello tutto metallico, costa un po’ di più, ma spero che sia meglio.

Relè 5 Vcc. E’ l’unico componente non facilmente reperibile. Lo vende RS con il codice TQ2-5V ed R.F. elettronica con il codice SW-G6H-5. Si trovano anche alle fiere.

Pulsanti SW2 SW3 SW4 sono quelli con altezza totale (corpo + piolo) 7 mm.

LED verde 2,5mm

SW1 Deve essere del tipo angolato a 90

Quarzo 4 Mhz del tipo ribassato

La tastiera deve essere sollevata dal PCB di 12 mm. Per questa ho utilizzato due distanziatori di quelli esagonali con filettatura da 3 mm del tipo MF con il maschio inserito nel PCB.

Per il resto dei componenti nulla di particolare salvo che, i due condensatori elettrolitici trovandosi sotto al display devono essere del tipo basso.

 

La scatola

Come già detto è una scatola di plastica della TEKO (modello 10008.9)

E’ composta di due semigusci identici. Soltanto sul guscio superiore, con una tronchesina tagliate i quattro pioli di plastica.

Quella che segue è la mascherina, fatene una fotocopia ed incollatela sul guscio superiore. Servirà come dima di foratura. Poiché esistono in commercio molti tipi di display con misure diverse, verificate che quello in vostro possesso corrisponda alla finestra disegnata sulla mascherina, altrimenti con una matita disegnateci sopra le nuove dimensioni.

 

FIG7

Fig. 7 

 

 

Realizzate la finestra per il display (deve essere 1 mm più larga e più lunga del display), quella per i tasti ed il buco per il led.

 

figura8


 

Fig.8

 

Staccate la fotocopia della mascherina che avevate incollato, realizzate tutti gli altri tagli per i connettori e gli interruttori che sono su i fianchi dei due semigusci e sgrassate il tutto con l’alcool.

Con un taglierino ed una riga metallica, rifilate i bordi della mascherina plastificata, fate il buco per il led e ritagliate la finestra del display questa volta precisa alle misure del vostro display.

Procuratevi del nastro bi adesivo largo 50 mm (quello per incollare le moquettes), incollatene un pezzo sul semiguscio superiore, con il taglierino rifilatelo nei bordi ed intorno alle finestre del display e della tastiera.

Montate tutto il frequenzimetro come in figura 2, chiudetelo con il semiguscio superiore, prendete la mascherina plastificata e con un po’ di attenzione infilatela intorno al display e quindi incollatela sul coperchio.

 

 

 

 

 

Taratura

 

Dopo aver montato tutti i componenti, ed aver controllato che non vi siano ponticelli di stagno tra le piste e le piazzole, inserite la batteria, ponete l’interruttore del filtro BF SW5 FILTER verso destra (filtro disinserito), ruotate VR1 tutto in senso orario (giravite inserito dal lato opposto a CV1) ed accendete.

  • Si accenderà il led ed appariranno le scritte

prima riga IK0OTG

seconda riga V2.3A 05-Apr-2007

Dopo 2 secondi la scritta cambierà

prima riga 000.00 KHz

seconda riga not if * 50M * 10 Hz

Se il display è tutto nero regolate VR1 per il miglior contrasto

Gli asterischi a destra ed a sinistra di 50M, compariranno in modo alternato con durata di circa 100ms a sinistra (trasferimento dati) e circa 500ms a destra (lettura dati)

La prima riga ci indica il valore della frequenza letta

La seconda riga indica

not if : non è stato inserito alcun offset di frequenza per IF

50M : la lettura massima effettuabile è 50Mhz (conta sino a 52 Mhz)

10 Hz : la risoluzione inserita è di 10 Hz

  • Pigiate il pulsante SW3 INC e tenetelo pigiato sino a quando (circa 0.5 secondi) sul display la scritta 10Hz diventerà 1 Hz e la scritta not if sarà sostituita da wait per poi ridiventare not if. Sulla prima riga saranno visualizzate anche le unità di Hz

prima riga 000.000 KHz

seconda Riga not if * 50M * 1 Hz

il tempo di lettura sarà ora di circa 1 secondo (asterisco di destra più lento)

  • Inserite il filtro di BF (SW5 FILTER a sinistra)

prima riga 000.000 KHz

seconda riga not if * 50K * 1 Hz

Rimarrà tutto come prima solo 50M diventerà 50K

  • Pigiate il pulsante SW3 INC e tenetelo pigiato sino a quando (circa 1 secondo) sul display la scritta 1Hz ridiventerà 10 Hz.

  • Pigiate il pulsante SW4 BND. Sentirete lo scatto del relè che commuta la portata e sulla prima riga del display compariranno dei numeri casuali, niente paura, è l’U664 che ad alcune frequenze è talmente sensibile che tenta di contare il rumore (vedi la curva di sensibilità sul data sheet dell’integrato SDA 2101, versione Siemens dell’U664). Sulla seconda riga avremo l’indicazione 1G3 e100Hz

prima riga 567'368.3 KHz (numero casuale come esempio)

seconda riga not if * 1G3 * 100 Hz

il tempo di lettura sarà ora di circa 0.64 secondi (asterisco di destra )

Notate che in questa condizione il commutatore FILTER non ha più alcun effetto

  • Pigiate il pulsante SW3 INC e tenetelo pigiato sino a quando (circa 1 secondo) sul display la scritta 100Hz diventerà 10 Hz.

Sul display comparirà la scritta wait per circa 6,4 secondi dopo di che avremo

prima riga 569'388.30 KHz (solito numero a caso di esempio)

seconda riga not if * 1G3 *10 Hz

il tempo di lettura sarà ora di circa 6.4 secondi (asterisco di destra )

  • Spegnete tutto, escludete il filtro e riaccendete, dovreste essere tornati nella prima condizione

prima riga 000.00 KHz

seconda riga not if * 50M * 10 Hz

Pigiate INC e portate la risoluzione ad 1 Hz

prima riga 000.000 KHz

seconda riga not if * 50M * 1 Hz

aspettate cinque minuti che il frequenzimetro si stabilizzi in temperatura ed applicate su BNC1 un segnale di 50 Mhz, (generatore acceso da almeno 1 ora) con un livello di -10 dBm e della cui frequenza siate certi. Va bene anche un diverso valore di frequenza, ma è importante che conosciate con precisione il suo valore.

Regolate VR2 a metà corsa. Con un giravite di plastica (e con mano di velluto) regolate CV1 sino a leggere sul display la frequenza del segnale che avete applicato ±1 Hz . Nel caso di 50 Mhz dovete regolare CV1 per leggere un valore compreso tra 49'999.999 e 50'000.001. Ora abbassate il livello del generatore di 1 dB per volta sino a quando il frequenzimetro inizierà a leggere valori di frequenza che si discostano da quelli letti in precedenza di 200 – 300 Hz, regolate VR2 sino a riottenere valori corretti. Abbassate ancora il livello e ripetete la procedura sino a quando non sarà più possibile riottenere valori corretti. A questo punto se il livello del generatore è compreso tra -20 dBm e – 30 dBm la taratura è finita. Qualora il livello del generatore fosse più alto (-19 -18 dBm ecc.), dopo aver verificato che non ci siano errori di montaggio, provate a cambiare il transistor Q2

 

 

Programmazione della IF

 

Dopo aver acceso il frequenzimetro, pigiate il tasto IF. Apparirà la scritta Set if frequency, rilasciate il tasto e sulla seconda riga comparirà IF= 000'000’000 con il primo 0 sottolineato (cursore). Spingendo di nuovo e rilasciando il tasto IF il cursore si sposterà verso destra di una cifra alla volta, viceversa se lo manterrete spinto si sposterà con continuità. Supponiamo di voler impostare un’IF di 10.7 Mhz, portate il cursore sotto il secondo 0, pigiate e rilasciate il tasto INC e vedrete che lo 0 diventerà 1, aumentando di 1 ogni volta che premerete INC; dopo il 9 ritornerà a 0 e così via. Bene riportatelo ad 1 e con il tasto IF passate sul terzo 0 e poi sul quarto, premete INC sino a farlo diventare 7. Ora avremo una situazione di questo genere:

Set if frequency

IF= 010'700’000

Pigiate ancora IF sino a portare il cursore sotto il penultimo 0 (decine di Hz), l’ulteriore pressione del tasto IF provocherà l’uscita da questa maschera e l’ingresso in quella per scegliere come conteggiare l’IF. Pigiate INC e scegliete quella delle tre opzioni che corrisponde alle vostre esigenze : VFO – IF, IF - VFO e VFO + IF.

A questo punto la programmazione della IF è terminata e spingendo ancora una volta IF si ritorna alla funzione di conteggio della frequenza.

Ora il valore indicato sulla prima riga del display sarà il risultato matematico dell’operazione scelta, nel caso di risultato negativo indicherà 0 mentre, se abbiamo scelto VFO + IF, senza segnale in ingresso sarà visualizzato il valore della IF impostata.

Sulla seconda riga avremo la scritta che ci ricorda quale tipo di conteggio della IF abbiamo programmato. Se il valore della IF programmata è zero (tutti 0) la scritta sarà not if e sulla prima riga avremo il reale valore del segnale in ingresso.

Per togliere la programmazione della IF, come avrete intuito, è sufficiente che ripetiate tutte le operazioni della programmazione, impostando la frequenza di IF con tutti zeri.

La programmazione della IF rimane memorizzata anche con il frequenzimetro spento e senza batteria, pertanto non è necessario reimpostarla ad ogni accensione o dopo il cambio della batteria.

 

 

SW

 

Per chi ha una certa dimestichezza con i PIC non sarà difficile scrivere un programma per un frequenzimetro che realizzi le funzioni descritte in questo articolo, in questo caso una buona guida è l’application note AN592 della Microchip (www.microchip.com).

 

Conclusioni

Credo che la realizzazione di questo frequenzimetro sia molto facile ed alla portata di tutti coloro che sono in grado di fare buone saldature su un circuito stampato, per contro, compatibilmente con la stabilità del quarzo utilizzato, le prestazioni dello strumento sono notevoli, sia per le dimensioni ridotte che per la precisione delle misure,. Nella pratica basta saldare i componenti sul PCB collegare la tastiera con il cavo nastro (o con 5 pezzi di filo) ed il tutto funziona.

Per coloro che avessero difficoltà con PIC, assembler, programmatori ecc, a chi lo richiederà, invierò il PIC gia programmato ad un costo di 12 € più le eventuali spese di spedizione.

Infine posso inviarvi la mascherina plastificata ed i circuiti stampati, (mono faccia, forati, stagnati con serigrafia e solder resist) al costo 13 € più le eventuali spese di spedizione.

Il mio indirizzo è Questo indirizzo e-mail è protetto dallo spam bot. Abilita Javascript per vederlo. e nei limiti del tempo di cui dispongo, risponderò a richieste di chiarimenti ed informazioni.

Sperando di non avervi annoiato e che qualcuno sia arrivato a leggermi sino alla fine, 73 a tutti da IK0OTG Pietro.

 

 

AGGIORNAMENTI 10/02/2009

 

Proprio in questi giorni  ho apportato una modifica  al circuito dell'oscillatore locale, sostituendo il quarzo da 4Mhz con un oscillatore integrato a 20Mhz ad alta stabilità in tecnologia SMD.
La stabilità di questi oscillatori (TCXO) è di ± 2,5 ppm da -30C° a +70C° contro le circa ±200 ppm, per lo stesso range di temperatura, di un normale oscillatore composto da quarzo in aria libera non termostatato, condensatore fisso e condensatore variabile entrambi di buona qualità ed adatti a lavorare da -30C° a +70 C°(i normali condensatori variabili in ceramica rossi, verdi , ecc, sono adatti per temperature da -25 a +85C°con una deriva termica per i tipi N750 di ± 300ppm/C°. Vedi catalogo MURATA)
I         In considerazione dell'uso cui è destinato questo frequenzimetro, l'impiego di questo oscillatore porta due apprezzabili vantaggi:

  • Non è più necessario attendere che il frequenzimetro si stabilizzi in temperatura in quanto, la variazione di temperatura dell'oscillatore tra la condizione di OFF e di ON e praticamente nulla (consuma soltanto 1.2mA), e di conseguenza la frequenza generata sarà subito al valore nominale

  • La stabilità e la ripetibilità delle misure, nel range di temperature casalinghe (+0° ÷ +35°), sono paragonabili a quelle che si potrebbero ottenere con un costoso ed ingombrante oscillatore a quarzo termostatato.

Purtroppo la sostituzione dell’oscillatore da 4Mhz con uno esterno da 20Mhz ha comportato una modifica del SW, che eseguirò gratuitamente per tutti gli amici ai quali avevo inviato il PIC già programmato e che decideranno di apportare questa modifica.

 

Realizzazione pratica

Per non rifare tutto il circuito stampato, ho montato l’oscillatore su un piccolo PCB (fig 9)

 

 

figura9

Fig. 9 

 

che va inserito al posto del quarzo, del condensatore fisso C14 (33pF) e del condensatore di bay-pass C13 (0.1µF) che viene spostato sul nuovo PCB.

Il PCB è un mono faccia ma con il lato rame rivolto verso l’alto (top copper) ed i componenti saldati superficialmente. I terminali del condensatore C13 (0.1µF) , che ha la stessa funzione di bay-pass che aveva prima , vanno lasciati lunghi ed infilati nei fori dove era inserito il vecchio C13 che è stato smontato. In questo modo, tramite i terminali di questo condensatore (+5V e massa) l’alimentazione arriverà al nuovo oscillatore (fig.10).

 

figura10

 

Fig. 10

 

L’uscita dell’oscillatore a 20Mhz sarà collegata al piedino 16 del PIC tramite un terminale di C16 (0.1µF) lasciato lungo (quello verso il trimmer VR3 da 10K) ed infilato nel foro del vecchio C14 che è collegato con il piedino 16 del PIC.

Sarà opportuno smontare dal circuito anche il condensatore variabile CV1.

La figura 11 è lo schema elettrico modificato.

 

 

figura11

 

 Fig. 11

 

Taratura

Applicate su BNC1 un segnale di 50 Mhz, (generatore acceso da almeno 1 ora) con un livello di -10 dBm e della cui frequenza siate certi. Va bene anche un diverso valore di frequenza, ma è importante che conosciate con precisione il suo valore.

Il trimmer VR3 da 10K serve per aggiustare la frequenza, girate VR3 sino a leggere sul display la frequenza del segnale che avete applicato ±1 Hz . Nel caso di 50 Mhz dovete regolare VR3 per leggere un valore compreso tra 49'999.999 e 50'000.001.

 

Costi

Ricordandovi che l’aggiornamento alla nuova versione del SW è gratuito, per tutti quelli che hanno realizzato la versione a 4Mhz e che decideranno di passare a 20Mhz, cordialmente vi saluto.

 

AGGIORNAMENTO DEL 15/07/2015

Sono ora disponibili, a basso costo, TCXO a 20MHz, tarati in fabbrica al valore nominale. Il modello 924B della FOX, ha le stesse dimensioni del precedente,  tensione di alimentazione a 3,3V e la stessa stabilità. Ho quindi sostituito il precedente TCXO con uno di questi.

In figura 12 il nuovo schema dell’oscillatore esterno.

     freq-exst-osc-09-2008-oscexst.jpg - 20.88 Kb    Fig. 12

 

 

Come si può vedere sono stati eliminati il trimmer VR3, le resistenze R17,  R18 e il condensatore C14, inoltre la resistenza R16 è diventata da 270OHM

In figura 13 il PCB dell’oscillatore esterno

freq-exst-osc-09-2008-pcboscext.jpg - 41.21 Kb                                                 

Figura 13

 

 

Con questo tipo di TCXO basta fare soltanto la taratura del livellodi segnale (vedi paragrafo Taratura dell'articolo originale). La taratura della frequenza non è più necessaria.

 

73 IK0OTG Pietro

 

 

 


 

Ultimo aggiornamento Mercoledì 15 Luglio 2015 15:02