Tónový indikátor ČSV

Pro správné nastavení anténního členu ve vysilačích QRP se často používá indikace pomocí svitu LED diody. Taková indikace ale funguje jen při větších hodnotách poměru stojatých vln, zatěžuje anténní můstek a malé odchylky jsou nezřetelné. Mnohem citlivější je indikace napěťově řízeným oscilátorem se zvukovým výstupem.

Tónový indikátor ČSV jsem původně stavěl pro anténní pokusy nevidomého amatéra. V praxi se pak ukázalo, že indikátor se zvukovým výstupem má vlastnosti, které ocení i vidící amatér. Citlivě reaguje i na malé změny přizpůsobení antény a při práci ho není nutné mít v zorném poli, což je výhoda zejména při bastlení s různými "vrabčími hnízdy". Zapojení není o mnoho složitější než jsou LED indikátory a není nutné navíjet žádné cívky, což většina HAMů dělá velmi nerada.

Indikátor sestává z odporového můstku a tranzistorového oscilátoru. Principiální zapojení je na obr.1. Odporový můstek má dvě větve ze čtyř 50 ohmových odporů. Odpory R1, R2 a R3 spolu s impedancí antény tvoří můstek. Pokud anténa představuje stejný odpor jako R3, tak je můstek vyvážen a bzučák zapojený v úhlopříčce můstku je zticha. Když anténa nemá správný odpor, vznikne v úhlopříčce můstku napětí. Pokud je bzučák dostatečně citlivý dokáže indikovat i malé odchylky odporu antény od správné hodnoty. A když bzučák navíc dokáže reagovat na velikost napětí výškou tónu tak je možno posoudit o kolik se impedance antény liší od správné hodnoty.

Jak je vidno ze schematu musí pro správnou funkci můstku být odpor představovaný bzučákem mnohem větší než ostatní odpory můstku. Proto nezbývá než použít aktivní prvky napájené z vlastního zdroje a ne jen měřeným napětím. Bzučák ani jeho napájení nemůže být spojeno se zemí, neboli napájení musí být tzv. plovoucí, jinak by narušovalo rovnováhu můstku. Jako indikační bzučák je tedy potřeba použít napěťově řízený oscilátor napájený z vlastní baterie. Obvod řízení oscilátoru by měl mít velký vstupní odpor, aby jím můstek nebyl ovlivněn. Dále je vhodné, aby obvody indikačního bzučáku měly co nejmenší spotřebu a fungovaly na malé napájecí napětí, a aby napájecí baterie byla co nejmenší a přitom ji nebylo nutno často měnit.

Jako indikační bzučák byl tedy použit oscilátor s doplňkovými tranzistory (obr.2), který krom jednoduchosti zapojení má ještě další vhodné vlastnosti. Především má velký vstupní odpor takže minimálně ovlivňuje připojené obvody. Dále je výhodné, že vystačí s napájením 1,5V. Spotřeba při signálu je řádově 0,1 mA. Bez signálu je spotřeba běžnými multimetry neměřitelná, protože jsou oba tranzistory uzavřeny. Tudíž baterie tónového indikátoru nemusí mít extra vypinač.

Oscilátor je řízen stejnosměrným napětím. Na usměrnění rozdílového napětí anténního můstku je použit usměrňovač zapojený jako zdvojovač napětí, který dobře funguje už od desetin voltu. Diody je potřeba použít Ge nebo Schotky, aby usměrňovač dokázal poskytovat potřebné napětí i při malých odchylkách ČSV. Tónové rozlišení se pohybuje v setinách ČSV. Díky velkému vstupnímu odporu je možno oscilátor oddělit od usměrňovače poměrně velkými odpory. Hodnoty desíky až stovky kiloohmů už dostatečně oddělují oscilátor s jeho baterií od vf obvodů můstku. Jeden z oddělovacích odporů je možno nahradit trimrem pro nastavení vhodného rozsahu indikačních tónů.

Pro zvukový výstup je použit piezoměnič. Díky strmým hranám oscilací poskytuje piezo mnohem větší hlasitost než jakýkoli reproduktor. Přecejen máme napájení pouhých 1,5V. Teoreticky by pro ČSV 1:1 měl zvuk zmlknout, ale to by znamenalo poměrně složité vyvážení parazitních kapacit můstku, které by navíc mělo platit na všech použitých KV pásmech. V praxi postačuje když tón dostatečně poklesne. Pro 1:1 klesá tón až na cca 10Hz a pro 1:10 vystoupá na několik kHz. Při nastavování přizpúsobení antény je sebemenší zlepšení či zhoršení ČSV indikováno výraznou změnou výšky tónu. To by při LED indikaci nebylo tak snadno rozeznatelné. Patrně ani na běžném ručkovém měřidle se nedá takové rozlišení docílit.

Piezoměnič je zapojen paralelně k výstupnímu odporu oscilátoru. Na fotografii je na té pozici vidět trimr. Byl použit pro zkoušení různých typů piezoměničů. Každý typ má rozdílné vlastnosti, zejména kapacitu a pro nejlepší zvuk je vhodné nastavit ke každému piezu trochu jiný odpor. Hodnota ve schematu je proto kompromisní.

Zapojení můstku bylo doplněmo o "kalibrační" odpor s mikrospínačem. Odpor 150 ohm zapojený místo antény, představuje ČSV hodnotu 1:3. Takto je možno při nastavování antény stiskem tlačítka mikrospínače nechat zaznít zvolenou výšku tónu a můžeme porovnat, jak se tón nastavení antény liší od tónu 1:3, jestli je lepší nebo horší a i přibližně o kolik.

Celé zapojení jsem realizoval na kousku univerzálního plošného spoje. Plastová krabička (původně asi na šperky) byla zakoupena před lety u Rasla za 10 Kč. Odpory 50 ohmů jsou složeny z paralelní kombinace dvou 1W odporů 100R. Jednotlivé odpory můstku totiž musí pro 5W vysilač být dimenzovány aspoň na 2W. Čtvrtý odpor zastupuje vlastně impedance připojené antény, která obvykle nějaký ten Watt vydrží. Použit je bypas přepínač a také tlačítko ovládající mikrospínač. Vhodné tlačítko na hmatník jsem nesehnal a pro ovládání mikrospínače jsem tedy použil kousek plastu zajištěný bužírkou. Piezoměnič pochází z vyřazeného

Při použití tohoto zapojení k zabudování do QRP konstrukcí je potřeba respektovat plovoucí napájení. Ale díky nepatrné spotřebě by bylo možno použít velmi malou, třeba i jen hodinkovou baterii, a tak zmenšit zabraný prostor na minimum.

 __________________________________________

Návod byl otištěn v OQI, časopiu QRP klubu2