PROJEKT     SSPA  mit  2 x BLF188XR        19.04.2018

 

 2016 - Oktober

  So fing alles an ...

  Bei meiner PA - OM2500HF - mussten die Sende-Empfangsrelais erneuert werden.

  Anfrage bei Werner DL9MBI, ob ich mir denn seine zweite Röhren-PA (GU43B) ausleihen könnte ...

   Diese war aber im Einsatz und so bot er mir seine Eigenbau Expeditions-PA (5V7D) an,  bestückt mit einem MOSFET BLF188XR.

   Der Betrieb überzeugte mich, ein Eigenbau wäre schon interessant...  

   ... und die Materiakosten soll 1.600 €  nicht wesentlich übersteigen!

 

  So etwas könnte man doch selber zusammenbauen, denn Baugruppen gibt es ja einige.

 

   Verschiedene Möglichkeiten wurden mit Werner besprochen:

 

 = K8FOD -  einfaches Layout, beschrieb aber die Baugruppe als ziemlich empfindlich gegen SWR
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 = 4X1OF -  leider keine Messdaten vorhanden
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 = UA3QLC -  durchaus ansprechend, allerdings zeigen  DK4SX  und  DJ5PW  die Schwächen dieses Konzepts auf
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 = W6PQL -  sehr solide, gut dokumentiert mit ansprechenden Messwerten
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 = B26 RF2k5 -  schon interessant, aber bisher keine Messwerte.
    Beachtenswert: Die fehlende Speisedrossel !!  Mehr dazu hier und in einem Fachvortrag von DL5CN
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 = DG8DP -  astreines Konzept mit beeindruckenden Messwerten  - leider wurde das Projekt für 'Einzelkunden' eingestellt
    Inzwischen kann man die Baugruppen wieder beziehen  http://shop.dp-amp.de/
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 = DJ0ABR -  erwähnenswert - interessant sind auch die Vorüberlegungen.
   Bietet alles an was man für eine  BLF188XR - PA  brauchen kann.
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 = PA0FRI - viele praktische Informationen, besonders zu Trafos und Kernen (niederländisch)
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 Folgendes 'Pflichtenheft' für eine stationäre PA wurde erstellt:

   =  Zwei Baugruppen mit 1 x BLF188XR von DG8DP, falls möglich ...  > eingetroffen

  =  Kombiner und Lowpassfilter (LPF) - Bausatz von W6PQL   > eingetroffen

  =  Stromversorgung:  2 x gebrauchte HP ESP-120 mit 50V/60A (passen aber nicht ins PA-Gehäuse)  > eingetroffen

  =  Sicherheitsabschaltung nur durch Hardware und nicht durch einen Computer, deshalb:

      SWR-Meter und Sichheitsschalter - (SWR, Strom, Leistung) von UA3QLC  > eingetroffen

  =  SWR-Brücke I zwischen Kombiner und LPF, falls das falsche LPF-Filter geschaltet wurde

      Besonders wichtig, weil an dieser Stelle schlechte SWR-Werte direkt auf die PA-Transistoren wirken

  =  SWR-Brücke II zwischen LPF und Antennerelais, falls am Ausgang ein Fehler auftritt

 

  Vorteil:   Hohe Leistungsreserven bei guter Linearität und ein schlechterSWR-Wert halbiert sich durch den Combiner,

                  dazu gute Oberwellenunterdrückung durch Gegentakt = hohe Betriebssicherheit.

  Nachteil: Erhöhter Material- und Platzbedarf und deshalb ein abgesetztes Netzteil

 

  =  Anzeige sämtlicher Parameter durch ARDUINO NANO V3  nach  ON7EQ   Projekte  > (Solid State PA Control)

  =  Automatische Umschaltung der Lowpassfilter mit ARDUINO NANO V3 nach  ON7EQ  Projekte  > (Antenna Matrix Switch)

     Nach vielen gemeinsamen Überlegungen wurde begonnen, das Material zu organisieren.

          2016 - NOVEMBER
 
KÜHLUNG  
 
                                                                               




          Der massige Kühlkörper - gebraucht bei ebay - musste halbiert werden

          Die Hälften bestimmen die Gehäuseabmessungen

              (H 155mm x B 445mm x T 370mm)

              Zuschneiden und abkanten der Alu-Bleche durch Franz, DO1FKP - tnx!

          Können mehr als 900Watt Wärme

          mit jeweils 3 Stück 70mm Computer-Lüfter

          pro Kühlkörper auch abgeführt werden?

 

 

Versuchsaufbau Kühlung 

Eine Kochplatte dient als Wärmequelle

 

Ergebnis:

Die kleinen Lüfter halten die Temperatur auf 62 Grad (Umgebung 25°C).

Tnx DL9MBI und DL6MFK

 

Die PA wird kaum mehr als 800 W Verlustleistung pro Baugruppe erzeugen.

 

Eine PWM-Schaltung hatte keinen besonders guten Regelbereich,

deshalb: 

 

Klassische Längsregelung mit einem LM317 und 22kΩ-NTC

Eingangsspannung 24V   > max. 16 Volt an den 12V-Lüftern

STROMVERSORGUNG          2 x  HP ESP-120   50V 60A (ebay)
 
   

             In der Mitte das 12 Volt Schaltnetzteil

             zum Betreiben des Leistungsrelais (links)

             Das Relais wird von der PA aus aktiviert, schaltet die beiden HP-Netzteile 

             ein und versorgt das PA-Modul mit 230 Volt

           Umbau der HP Schaltnetzteile

           Die Hochstromanschlüsse können parallel geschaltet werden,

            müssen aber über Schottky-Leistungsdioden entkoppelt werden. 

   
     Damit die Netzteile auch eingeschaltet werden können sind zwei Brücken bei den  Signal Pins   erforderlich.  Mehr Bilder bei  K8GP

Jeweils 2 Meter 10² versorgen die PA

Tnx DG2MEL für die Kabel und das Verpressen

 2016  -  DEZEMBER
   
              UMSCHALTEN   der   LOWPASSFILTER   mit einem  ARDUINO
   
                            
Auswertung der Schaltspannungen
der DATA Buchse eines ICOM-756PRO III

Erste Versuche mit einem ARDUNIO NANO V3 und

der Software von OK1CDJ

 

 

Hat funktioniert, war aber insgesamt etwas schwierig einzustellen

Auswertung der CI-V Frequenz-Daten an der 3,5mm- Klinkenbuchse des IC-756PROIII

 

Anpassung der Antennenumschalter-Software von ON7EQ

 

 

Handumschaltung per Drucktaster wenn keine Band-Daten vorliegen

Automatische Umschaltung wenn Band-Daten vorliegen




Verriegelung, wenn ein PTT-Signal anliegt

 Die Baugruppen von W6PQL aus den USA treffen ein
 

 

 

LPF - Splitter - Combiner

LPF Bausatz von W6PQL  rev5

Inzwischen gibt es eine rev6 für bessere Filterwerte

 

Gut erkennbar die parallel geschalteten 3kV SMD-Kondensatoren

Die Luftspulen für 6 Meter fehlen noch

   
2017 - JANUAR
                                    
  Die Teile aus UA treffen ein
 
   
Oben:
PROTECTOR für STROM, SWR, OUTPUT  mit zwei Leistungs-FETs


 Unten:  SWR-Brücken

Anordnungsmuster für die Front- und Rückwand

Wird dann als CAD-Datei für eine Wasserstrahl-Schneidemaschine erstellt

> AV Watertech

SCHRAUBERTAGE
   
Werkstattdurcheinander

'Layout' der PA im Uhrzeigersinn von unten links:

2 x SWR-Brücke - PA-Baustein I - Combiner - PA-Baustein II 

Splitter - Protector - LPF

Die PA-Bausteine sind noch aus Papier

   

 Winkelverbinder aus M3-Distanzbolzen 

 Vorbereitung zum Kleben mit J-B Weld, einem Zweikomponentenkleber

  Die M3-Muttern dienen als Abstandshalter

 

Winkel - fertig verschraubt





   
Für stärker beanspruchte Verbindungen:
 Gewindeeinsätze aus Stahl (M3 oder M4)
Aufbau der Lüftereinheit  -  auch hier Distanzbolzen und Klebetechnik
   
2017  -  FEBRUAR
   

Und weiter geht's mit der Mechanik ...

Probeeinbau der Lüfterbaugruppe


Die   LOWPASSFILTER   ändern
 

  Verbesserung der Dämpfungswerte und geringere Erwärmung durch größere Kerne

 Möglichst viele SMD-Cs in Parallelschaltung, um die HF-Ströme zu verteilen

 

 =  160m und 80m  > jetzt mit 7-poligen Chebychev-Filtern  -  Kerne T130-2

 =  80m                 > erweitern auf 60m, man weiß ja nie  -  Kerne T130-2  

 =  40m-30m         > nun  T130-6 Kerne

 =  14m-17m          > neue Bandkombination und ändern auf Kerne T130-6

 =  15m-10m          > neue Bandkombination und eventuell Umbau auf Luftspulen

  =   6m                  > unverändert

  Allerdings wird mit den großen Kernen der Platz mehr als knapp! 

  Also auslöten der SMD-Cs: Zwei Lötkolben, Arbeitslupe, Feinpinzette und ...



Werte der SMD-Kondensatoren messen
 
FILTER  &  SPULEN  BERECHNEN 
Freeware  RFSim99  Freeware   miniRingkern-Rechner
 

LPF für  80m und 60m


Berechnen von Windungszahlen, Induktivitäten, Drahtlängen und mehr ...
   
SMD Kondensatoren für 160m        220pF 3kV - gestockt LPF 160m Versuchsaufbau mit T130-2 Kernen    VNA von DL9MBI - tnx
 
 CAD-'Nachtschicht'   mit DL6MFK, Robert  -  tnx!

Frontplatte

   
 Ergebnis:
 CAD-Entwurf der Frontplatte (451 mm x 153 mm   Alu  3 mm))
 
Rückwand  (444 mm x 78 mm    Alu 3mm) 
   
 
BELASTUNGSTEST  LPF-Filter 
   
     
        160m - rot (T130-2)  und  80-60m - gelb (T130-6)            10 Minuten CW-Dauersendung    2,5kW              Gemessen mit einem Infrarotthermometer
                                                                                                                                                                       Kerne  55,2°C - Draht  66,3°C - Kondensatoren  32°C

Langzeit Fernreise  -  das Projekt ruht ...
 

   
2017  -  NOVEMBER       Es geht wieder weiter ... 
   
 
                     

 

TEST DER SWR-Brücke aus UA - ausgelegt für 2.4 kW

 

Besonders auf den unteren Bändern schon bei 750 Watt Dauerträger

sehr starke Erhitzung des 'Rücklaufkerns'

Zum 'Fingerverbrennen' (ohne HF) auf über 70° !

 

Andere Kerne sind erforderlich und zwar

jeweils zwei FT114-43 von   AMIDON.DE

 

2017  -  DEZEMBER 
   
Das PROTECTOR-MODUL  aus UA wird angepasst
Protector-2 
STROMMESSUNG für die einzelnen PA-MODULE

- Die Messausgänge für den Drain-Strom
   ( die PIN 5-Leitungen der beiden  BSP660P bzw. S50085B) werden  
   unterbrochen und durch Schottky-Dioden entkoppelt.

   Nun können die Ströme der zwei BLF188XR (ohne einen zusätzlichen
   Shunt-Widerstand) getrennt erfasst werden.

EINGANGSLEISTUNG überwachen

- Zusätzlich wird die Platine um einen Eingang erweitert  (PWR IN )

- Der Vorwiderstand R8 (1k1) wird ziemlich heiß und gegen einen 
   belastbareren (25W/extern) ausgestauscht
SEQUENCER   mit   ARDUINO NANO     PA3CSG

Sequencer-board

Sequencer-nano-2
Einfache und passende Lösung

Geert, PA3CSG liefert die unbestückte Platine
und die passende Software    > eingetroffen
   
BLF188XR Bezugsquelle  RF & MICROWAVES  in Griechenland über ebay
Verhandelbarer Stückpreis 182 €    > eingetroffen

Einem wesentlich günstigeren Angebot aus China traue ich nicht ...

2 Stück Kupferplatten 12 mm
  130mm x 190mm
bei  ALU-VERKAUF.DE    > eingetroffen
2018  -  JANUAR  
 
LPF von W6PQL auf T130-Kerne umbauen
 
LPF grosse Kerne - T130-Kerne
   Es stellt sich heraus, dass diese auf der Oberseite der Platine kaum Platz   
   haben.
   Also wieder umbauen: Alle Spulen kommen nun auf die Unterseite.

- Für erste Abgleichversuche wird dünnerer Draht genommen,
   da er leichter zu handhaben ist.

- In der endgültigen Bestückung wird 1,5mm CuL verwendet

< 80m im Versuchsaufbau  -  160m fehlt noch ganz

- 60m wird weggelassen:
   Zu schlechte Dämpfungswerte in Kombination mit 80m
MESSWERTE       @ mRS miniVNA   -  tnx Werner DL9MBI
W6PQL      DJ8QP
BEREICHE f - Nutz f x 2 f x 3
160m    @2.00MHz -0.17dB -0.10dB @3.60MHz -36.80dB -27.60dB @5.40MHz -60.98dB -50.00dB
80m    @4.00MHz -0.17dB -0.10dB @7.00MHz -38.70dB -31.10dB @10.50MHz -55.46dB -46.70dB
40m - 30m    @10.20MHz -0.19dB -0.10dB @14.00MHz -25.30dB -24.00dB @21.00MHz -51.13db -44.80dB
20m - 17m    @18.00MHz -0.14dB -0.02dB  @28.00MHz -26.15dB -25.60dB @42.00MHz -46.37dB -40.00dB
15m - 12m - 10m    @30.00MHz -0.19dB -0.20dB @42.00MHz -19.03dB -22.60dB @63.00MHz  -43.12dB -38.10dB
6m    @54.00MHz -0.09dB -0.02dB @100.00MHz -31.62dB -32.00dB @150.00MHz -56.03dB  
   
Anderes Display in Entwicklung
   
DL9MBI 4Zoll-Arduino DL9MBI's

erste Programmierschritte
für die Anzeige aller wichtigen PA-Werte


ARDUNIO MEGA 2560 R3 mit 4"-Display  -  tnx Werner!


Die SWR-Anzeige und andere Werte entstehen noch per Zufallsgenerator ...
   
VERSCHIEDENE  ÄNDERUNGEN  &  ANPASSUNGEN
   
Die neue Anordnung der Baugruppen schafft Platz für Gehäuselüfter

Layout-2

 Von unten links:

- Tiefpassfilter
- PA-1
- PA-2
- Kombiner und Splitter
- Sequenzer (halb verdeckt)
- Protector
- 2 x  SWR- und Wattmeter

- Unter die zusätzliche Aluschiene in der Mitte
  kommen die temperaturgesteuerten Gehäuselüfter  (8 x  50mm)
 
BOHREN  DER  KUPFERPLATTEN   (130 x 190 x 12mm)
 
                         
1. antasten (mit eigens gefertigtem Stift)                2.  zentrierbohren                                                      3.  bohren
Die Platine dient als Schablone  -  tnx  Franz, DO1FKP
 
Die KÜHLKÖRPER bearbeiten - nun sind die Kupferplatten die Schablone
1. antasten  2. zentrierbohren  3. kernbohren   4. Gewinde schneiden   5. planfräsen

2018  -  FEBRUAR
 
Erweiterung des PROTECTORS auf einen fünften Eingang:  Abschaltung bei Kühlköpertemperaturen  > 70°
 
Funktioniert der PROTECTOR auch mit zwei Netzteilen bei gemeinsamer Masse?
 
PROTECTOR test  
  Ja - es gibt keine Potenzialprobleme.   √
         Also doch keine Parallelschaltung mit Entkopplungsdioden

         Die Schutzschalter 2 x BTS500858
         brauchen eine gewisse Grundlast, um überhaupt zu arbeiten.

  BTS500858  ~  BTS660P

  - 58 Volt Arbeitsspannung
  - 9 mΩ Innenwiderstand
  - 44 A Laststrom
  - Geschützt gegen Überlast, -temperatur, -spannung und Kurzschluss
  - Stromsensor integriert ...

  < Lastwiderstand
 
SWR-Meter aus UA umbauen 
 
UA-SWR neue Spule  

alt                                                neu
Neue Spule: 2x FT114-43   @30 Windungen CuL 0,6mm
Zufall?  Südlich der neue Spule liegt BOUVET  3Y . . .
 
 UA-SWR Leistungstest

Leistungstest:  15 Minuten CW-Schleife mit 2.4 kW HF
Erwärmung der neuen Ringkerne auf knappe 40° C  √
Dann Abbruch, denn der Abschlusswiderstand wird zu warm.
                                              
Fertigstellung der Tiefpassfilter
 
LPF Schalltransistoren     Die Schalttransistoren ( 5 x BD237),
    vom ARDUINO angesteuert,
    kommen einfachheitshalber auf die LPF-Platine.

    BD237 
    - NPN bipolar
    - 80 V
    -   2 A
    - 25 Watt
 
 

MÄRZ 2018    -   PAUSE  WEGEN  NACHLASSVERWALTUNG

 
------------------------------------- NOCH ZU ERLEDIGEN ---------------------------------------------- 

Zusätzliche Gehäusebelüftung für die Bandpassfilter, den Kombiner, die Watt- und SWR-Meter ...

Lüfter Sensor1 




< Steuerelektronik der 6 x 70mm Kühlkörperlüfter




< Die NTC-Widerstände (22kΩ im Glasgehäuse) sind eingetroffen!
 
DREIFACH-TEMPERATURFÜHLER  für:
 
Lüfter Sensor2 

1. Regelung der Kühlkörperlüfter

2. Regelung der Gehäuselüfter

3. Temperaturanzeige der Kühlkörper
 





< Aufkleben der NTC-Widerstände auf die Trägerplatte
 
APRIL 2018                    CNC - Arbeiten von Werner  DL9MBI  - tnx!
 
Lueftungsschlitze

Rückwand oben: 3 von  6 zusätzlichen Lüftungsschlitzen
Bohrschablone

Bohrschablone für den Gehäusedeckel
PAUSE  -  REISEVORBEREITUNGEN