Prosty sterownik napędu osi kondensatora i antena MagLoop

[SP7CLB]

Z powodu kłopotów z uzyskaniem zezwolenia na instalację anteny na dachu budynku spółdzielczego, pomyślałem i wykonałem antenę MagLoop, której obroty kondensatora zmiennego steruję napięciem przesyłanym przez kabel współosiowy. Układ jest bardzo prosty i oparty o wtórnik na parze komplementarnej tranzystorów BD254 i BD255. Tranzystory te nie są mocno obciążone i radiatory zbyteczne. Wychylając potencjometr w prawo lub lewo od punktu środkowego zmieniam wartość i kierunek prądu zasilającego silnik z przekładnią. Obserwując SWR dochodzę do punktu minimalnego i cofam położenie potencjometru do punktu środkowego, lub wyłączam sterownik.
Polecam do zastosowania silnik dostępny na Allegro tutaj:
https://allegro.pl/oferta/silnik-z-przek...5979764940
Ma on zalety działąnia już od 0.4V i duże przełożenie przekładni.
Zastosowany kondensator zmienny jest do nabycia tu:
https://allegro.pl/oferta/nadawczy-konde...499391644.
Kondensator ten ma jednak pojemność 2x(7-100)pF, a nie 120pF. Toteż brakuje paru pF do objęcia pasma 10MHz.
Mankamentami tego rozwiązania są: konieczność nabranie pewnej zręczności przy manipulacji potencjometrem i pewien obszar martwy w pobliżu środkowego położenia potencjometru. Para komplementarna nie musi być dobierana, mogą być spore rozbieżności, jednak jeżeli wsp. beta będzie znacznie różnił od 70, konieczne będzie dobranie R1 i R3 celem uzyskania pożądanego zakresu napięć sterujących silnik.
Aby pozbyć się martwego obszaru w pobliżu środkowego położenia potencjometru, gdzie napięcie zasilające silnik będzie niższe od potrzebnego do uruchomienia - można rozebrać potencjometr i pośrodku przeciąć ścieżkę, wtedy start silnika będzie już przy minimalnym kącie odchylenia potencjometru od położenia środkowego. Jednakowoż przy tej zmianie należy dobrać potencjometr o odpowiedniej rezystancji, tym większej im większa beta tranzystorów.
Układ samej anteny jest klasyczny. Średnica okręgu miedzianego dobrana do minimalnej pojemności układu na rezonans 30MHz. Uzyskuje się wtedy dobrą sprawność od 27% na 10MHz do 94% na 30MHz.
Za stojan do anteny użyłem mechanizmu i podstawy stareńkiego powiększalnika krokus.
Przy dobrej propagacji, z balkonów wyższych pięter 10-piętrowego bloku nawiązuję łączności TRX 70W ze wszystkimi kontynentami.
Poniżej prezentuję schemat i zdjęcia anteny.
73s de Krzys'
SP7CLB
Radom

[SP7CLB]

Nie będę pisał nowego wątku, ale przy okazji popełnienia tegoż, chcę podzielić się pewnym rozwiązaniem konstrukcyjnym kondensatora do Magloop, spełniającym potrzebę małej pojemności początkowej (co jest główną bolączką) i napięcia pracy ok. 3kV. Jak wiadomo, antena Circular Magloop osiągnie najwyższą efektywność, gdy jej długość wyniesie maximum, czyli 0.41 długości fali. Dla częstotliwości 28.5MHz
będzie to 4.313m, czyli średnica okręgu 1.373m - przy założeniu rurka Cu o średnicy 12mm (najłatwiej nabyć).
Efektywność tej anteny wyniesie 95% - czyli bardzo wysoka. Jednakże nabycie gdziekolwiek kondensatora zmiennego
o tu wymaganej pojemności początkowej ok 2.5-3pF i końcowej ok 125pF, by osiągnąć pokrycie do 7MHz jest trudne, lub niemożliwe. Myślę jednak, po posłużeniu się pewnymi fizycznymi wyliczeniami, że jest takowy możliwy do wykonania.
Załączam poniżej rysunek jednej sekcji takiej konstrukcji. Wadą jest mały kąt zanurzenia - wynoszący ok. 90st. Można zwielokrotnić
wymiary jednej sekcji, co obniży ich potrzebną ilość. Zwiększenie wymiarów 2x daje 4x zwiększenie pojemności.
Pozdrawiam..Krzys'-SP7CLB

[SP5BMP]

Wielki dzięki za podzilenie się informacją. Napisz proszę jak rozwiązałeś połączenie z rotorem kondensatora. Przy mocy 100W i częstotliwości 7 MHz prąd bedzie zblizony do 25A. Pozdrawiam, Janusz.

[SP7CLB]

Przewód od oczka (może być i kilkumilimetrowy srebrzony fi 0.7mm i nie spowoduje to wielkich to strat, za to mała, dużo szkodliwsza dodatkowa pojemność) prowadzony prostopadle do osi i przeciwlegle do statora. Potężne mocowania konektorów kondensatora, nawet jakimiś miedzianymi płaskownikami, często spotykane w praktyce, tylko psują, zmniejszając częstotliwościowy zakres działania anteny poprzez wprowadzanie dodatkowej pojemności. Przećwiczyłem to - na największej częstotliwości pracy każdy ułamek pF jest ważny.
73s de Krzys'
PARDON-mój błąd - nie przy każdym nastrojeniu tak jest: "Nie na kondensatorze! O ile dobrze rozumuję, tam zawsze przy dostrojeniu szczyt napięcia i minimum prądu." Dokładniej: szczyt napięcia i minimum prądu na kondensatorze występują gdy długość pętli rezonansowej wynosi 1/4 długości fali.
Podtrzymuję natomiast że bardziej niekorzystnym jest wprowadzanie potężnych umocowań kondensatora powodujących znaczne zwiększenie pojemności początkowej i ograniczenie wielopasmowości anteny.

[SP9TKW]

Nie wiem czy znasz poniższy kalkulator parametrów dla MagLoop. Wynika z niego że zwiększając średnicę promiennika głównej pętli można znacznie zwiększyć sprawność układu. Wydaje się że użycie rury o średnicy 5cm jest optymalne.

https://miguelvaca.github.io/vk3cpu/magl...ape=circle

73 Marek

[SP7CLB]

Znam ten kalkulator, ale jest to narzędzie mocno okrojone, nie obejmujące wielu możliwości rozwiązań. Ja używam m.inn. kalkulatora DG0KW. Ogólna zasada jest taka że im większa powierzchnia przewodnika promiennika, tym większa efektywność promieniowania (stosunek mocy dostarczonej do wypromieniowanej) i tym większa wartość początkowa kondensatora na najwyższym zakresie, co ułatwia jego wykonanie, lub nabycie. Widziałem rozwiązania anten MagLoop na statkach, które wydaje się, mają nieproporcjonalną grubość rury promiennika. Jednak wykrępowanie takowej do okrągłego kształtu w warunkach skromnego warsztatu jest niemożliwa. Efektywność promieniowania jest też tym większa im większa długość falowa promiennika, ale ograniczona jest jej wartość do 0.41 lambda - poza tym zakresem już szkodliwe autorezonanse. Pomocnym jest nauczenie się programu 4NEC2 projektowania anten, który pozwala projektować różne kształty promiennika i daje wynik tożsamy, lub bardzo zbliżony do wykonania praktycznego. Są reż inne, profesjonalne programy (np. EMPIRE lub CSI Studio) oparte o wzajemne korelacje fizyczno-elektryczne mikrocząstek materiałowych, ale z nimi komputery klasy PC nie "wyrabiają". Po właściwym wprowadzeniu danych dają wynik wykonawczy. Należy pamiętać też o właściwym sprzężeniu promiennika z TX-em. Średnica pętli sprzęgającej powinna być 1/5 średnicy promiennika i wykonana jako link, który w szerokim zakresie niweluje składową urojoną. Ja w przedstawionej antenie osiągam VSWR 1 - 1.2 w całym zakresie 10-30MHz, a nawet na 7MHz, po dołączeniu kondensatora 100pf/5kV.
Pozdrawiam..Krzys' - SP7CLB

[SP7CLB]

Po kilkumiesięcznej zabawie z opisaną w tym wątku anteną MagLoop 10-30MHz i po
obejrzeniu na QRZ.COM kilku zdjęć tego typu anten wykonanych przez brać krótkofalową w USA z pasków cienkościennej blachy aluminiowej, postanowiłem takową wykonać domowymi narzędziami.
Jak wcześniej pisałem, im większy obwód wibratora, tym możliwy większy kondensator
na najwyższym zakresie i mniejsze napięcie na nim będzie występowało. Wzrasta również sprawność energetyczna i efektywność promieniowania.
W moim przypadku rurę o średnicy 160mm zastąpiłem taśmą aluminiową o podobnym obwodzie poprzecznym. W hurtowni nabyłem płat blachy Al-38 o wymiarach 2000x1000x1mm (mniej nie chcieli sprzedać) i na miejscu sztancowałem na 4 paski o wymiarach 2000x250mm. 2 paski połączyłem 6 śrubami z podkładkami i mocno skręciłem. Całość przyciąłem symetrycznie na długość 3360mm. Z pasków łatwo uformowałem lekko spiralny krąg o średnicy ~1.07m. Na Allegro w DW_Radio za 550zł nabyłem kondensator próżniowy Jennings 12-500pF i zamocowałem solidnie na końcach okręgu. Pętlę sprzęgającą sporządziłem z "grubego" 11mm koncentryka o długości 1000mm. Poza pętlą, odcinek do konektora UC1 ~500mm. Pętlę uformowałem w kształt pozwalający na osiągnięcie najlepszego dopasowania w warunkach otoczenia. W moim przypadku - na balkonie - przybrała ona kształt jak na zdjęciu. Bardzo przydał się przyrządzik NanoVNA H-4
Osiągi tej anteny są następujące:
SWR pomierzone: 1:1 do 1:2 w zakresie 5.35-28.8MHz
Efektywność promieniowania (z obliczeń): od 5% na 60m do 98% na 10m
Widok anteny na zdjęciu poniżej:

---

Sporym wyzwaniem było w tej antenie wykonanie napędu kondensatora próżniowego.
W nabytym Jennings 12-500pF, od położenia największej pojemności, następowało dalej wykręcanie wałka napędowego, a przeciwnym obrocie, od osiągnięcia najmniejszej pojemności, niebezpieczne zatarcia i blokada, co mogłoby spowodować trwałe uszkodzenie kondensatora lub połamanie trybów przekładni silnika. Zatem zakres obrotów należało ograniczyć ściśle do katalogowych 22.
Kontroler napędu zrealizowałem za pomocą wykonanego własnoręcznie sprzęgłą magnetycznego z elementu magnesu neodymowego i podkładki stalowej. Napęd z małego silnika z przekładnią jest kierowany do sprzęgła magnetycznego, a od niego do dwustronnej blokady wykonanej z gwintowanego pręta mosiężnego, wodzika i szyny.
W krańcowych położeniach blokada zatrzymuje transmisję napędu do osi kondensatora, sprzęgło "puszcza", a część magnetyczna obraca się nadal przy zwiększonym prądzie silnika, co sygnalizuje prosty układ z dwoma LED-ami w sterowniku.
Zbliżenie kontrolera napędu na zdjęciu poniżej

Antenę przeanalizowałem również w programie 4NEC2. Ponieważ program ten modeluje tylko anteny drutowe i rurowe, przekształciłem tę antenę w zespół rurek o zbliżonej sumarycznej powierzchni i wymiarach za pomocą podprogramu Build.
Zrzut wyniku obliczeń programu dla pasma 7MHz zamieszczam poniżej:
A kto chce się pobawić tymże w NEC-u, na prośbę poślę e-mailem plik *.nec
Koszt nabytych elementów tej anteny nie przekroczył 700zł.
Wykonałem prostymi narzędziami, więc może miejscami topornie - ale działa fajnie !
Dziś moja pierwsza w życiu łączność w pasmie 60m ze Zbyszkiem SP9DWT.

Pozdrawiam...Krzys' - SP7CLB