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Automatischer Antennentuner im Eigenbau



Automatischer Antennentuner als Eigenbau

Es gibt bei mir schon immer den Wunsch einen automatischen Antennentuner selbst zu bauen.  Über lange Zeit wurde von mir beobachtet, was die Bastelszene so bietet. 
Meine Wünsche sind, der Tuner sollte absolut autark arbeiten. Möglichst keine Steuerleitungen. Es sollten 200 Watt HF problemlos zu verarbeiten sein. Außerdem sollte es ein symmetrischer Tuner werden. Habe ich doch fast immer symmetrische Dipolantennen in Betrieb. Schwerpunkt des Tuners liegt bei den Frequenzen 1,8 MHz bis  10 MHz.

Bei meinen Beobachtungen fiel ein Tuner von K3NG auf, dessen Steuerung durch einen Arduino realisiert wird. Mit einem einfachen Schalter lässt sich der Tuner von symmetrisch auf unsymmetrischen Betrieb umschalten. Allerdings ist die Steuerung ziemlich umfangreich und es existiert bisher wohl nur ein Probeaufbau. Es gibt keine Leiterplatten, auch nicht im Entwurf.

Hier finden sich alle Infos Schaltung und Bauteileliste zu dem Projekt.   K3NG Antennentuner

Als dann bei unserer Clubstation DF0VK ein symmetrischer Tuner gesucht wurde, reifte der Entschluss mit dem Nachbau zu beginnen. Leider gibt es bei mir zur Software mit Arduino nur Grundwissen. Ich kann einen Sketch laden und auf einem Arduino in Betrieb nehmen. Es dürfen aber keine Hindernisse auftreten.

Es wurde zuerst nach günstigen, aber  leistungsfähigen, Schaltrelais gesucht. Benötigt werden ja 28 Stück. Das treibt den Preis nach oben..

Es gab dann Überlegungen, die nötigen Baugruppen auf Lochrasterplatten aufzubauen. Auch diese Idee wurde verworfen und ich habe dann begonnen mit meinem Layoutprogramm eine Leiterplatte für die Steuerung zu entwerfen.
Nun muss man wissen, dass ich kein begnadeter Leiterplattendesigner bin. Es reicht immer gerade für den Hausgebrauch. Meist finden sich auch noch der eine oder andere Fehler auf den Leiterplatten. Außerdem kann ich nur mit großen Schwierigkeiten größere Leiterplatten als Eurocard belichten und ätzen..

Hier nun der erste Entwurf für die Steuerungsplatine.



Man erkennt links den Arduino Uno, rechts unten die Expander Bausteine für den I2C Bus mitsamt der Relaistreiber. Mitte rechts der Zähler (U4), mittig (U3) die PWR/SWR Auswertung und oben links die HI/LO Z Umschaltung.

Ich habe dann noch einen Leiterplattenentwurf für eine Spulenbank erstellt. Für den Betrieb als symmetrischen Tuner benötigt man insgesamt 2 Spulenbänke und eine Kondensatorbank.

Erste Leiterplatten wurden geätzt und teilweise bestückt. Die Spulen für 2 Bänke wurden gewickelt und ausgemessen um möglichst identische Spulenwerte zu erhalten.

Die ersten Schwierigkeiten traten mit der Kondensatorbank zutage. Eigentlich wollte Ich Hochspannungs-SMD-Kondensatoren verwenden. Die sind im Katalog von Reichelt gelistet. Bei der Online-Bestellung stellte sich heraus, dass diese Kondensatoren nicht mehr lieferbar sind. Hier half  Günter, DK5DN mit Glimmerkondensatoren aus. Danke an Günter..

Beim Bestücken der Steuerungsleiterplatte dann das nächste Problem. Die Software, also der Arduino-Sketch von K3NG funktionierte nicht mit der neuesten Arduino-IDE. Bei mir gibt es nur bescheidene Softwarekentnisse. Die Fehlermeldungen häuften sich. Ich vermutete, das die Weiterentwicklung der Arduino-IDE schuld an den Fehlermeldungen wären. Versuche mit älteren Arduino-IDE´s schlugen aber fehl.

Ich habe dann irgendwann die Notbremse gezogen und Heribert, DK2JK um Hilfe gebeten. Der nahm sich das Projekt vor und nach wenigen Tagen habe ich ein funktionierendes Arduino-Projekt vom Heribert bekommen. Damit war noch nicht Schluss. Heribert schrieb mir eine Software, mit der die gesamte I2C Steuerung des Projektes getestet werden konnte. Ich konnte dann jedes Relais einzeln setzen und die Funktion prüfen. Vielen Dank auch an Heribert. Ohne seine Hilfe wäre ich am Ende gewesen.

Nachdem dann langsam alle Bauteile eintrudelten, konnten die Baugruppen zusammengeschaltet werden. Es entstand ein Türmchen aus Leiterplatten mit einer wilden Verdrahtung.



Mit dieser Konfiguration ließ sich ein Abstimmvorgang starten.Die Anzeigen im Display waren plausibel, aber es schien doch so, dass irgendwo HF sein Unwesen trieb. An dieser Stelle wurde der Aufbau zerlegt und die Steuerungsplatine in ein Weißblechgehäuse verfrachtet. Die gesamte Verkabelung wurde überarbeitet und es wurden Klappferrite über die Steuerkabel geklappt.Es wurden im Lauf von mehreren Wochen viel Arbeit in den SWR-Detektor investiert. Außerdem wurden einige Verdrahtungsfehler in der Zusammenschaltung der Baugruppen entdeckt.

Es kam eine Zeit, in der es nicht so recht vorwärts ging. Immer wieder die Suche nach eventuellen HF-Einstreuungen. Der Controller stürzte unkontrolliert ab. Es war kein Fortschritt zu erkennen. Es ließ mir aber auch keine Ruhe. Ein Treff mit DK2JK, um nach Softwarefehlernzu suchen, war wegen der Corona-Beschränkungen nicht möglich. 

Mir fiel dann die Website von VK3PE auf. Er berichtet von einer gut funktionierenden QRP-Version des Tuners. Ich schrieb ihm ein Mail und bat ihn mir doch seine Software-Version für einen Test zu überlassen. Bereits 2 Stunden später konnte ich die Software in meinen Arduino laden. Der Erfolg war durchschlagend. Der Tuner funktioniert einwandfrei. Es waren keine Änderungen nötig. Seither läuft der Tuner "stand alone" im Gartenhaus, ca. 45 Meter von der Funkbude entfernt.

Es ist wohl so, dass die Software, die auf Github veröffentlicht wird, nicht mit der neuesten Arduino-Software zusammmen arbeitet. 


 Viele Tipps und Ratschläge habe ich von DK5DN und DK2JK aus Meschede bekommen. Ohne die Beiden hätte ich das Projekt nicht zu Ende gebracht.  DANKE dafür !!










Ich hoffe mein Bericht gefällt und regt zum Selbstbau an. Ein solches Projekt macht, wenn es mit Erfolg abgeschlossen wurde, sehr  stolz auf das geleistete und bringt sofort neue Ideen und Gedanken für ein neues Projekt.


UPDATE 25. Juni 2020

Ich habe am 25. Juni 2020 unter Mithilfe von Michael, DL5YAD Messungen gemacht, um nachzuweisen, dass der symmetrische Tuner effektiver arbeitet als der zuvor verwendete, unsymmetrische Tuner mit Balun.

Wir haben mit dem PWRM1, dass Sat-Service Schneider vertreibt, aus 50m Entfernung gemessen. Die Antenne ist ein Dipol 2 X 22m mit Eigenbauhühnerleiter 20m lang. Diese Antenne wurde mit dem Doublet-Rechner von DL1JWD optimiert.

Verglichen wurde der oben beschriebene symmetrische Eigenbautuner nach K3NG mit Mantelwellensperre im Eingang und ein SG-297 von SGC mit Mantelwellensperre am Eingang und Balun 1:4 im Ausgang.

Das Ergebnis ist ernüchternd.  Gemessen wurde auf 4 Bändern ( 80m, 40m, 20m, 10m). Es konnten keine nennenswerten Unterschiede gemessen werden.  Es gab Feldstärkeschwankungen hinter dem Komma und es war mal der Eine , mal der Andere Tuner besser.

Wer die Antenne, mit den beiden Tunern, mit dem Doublet-Rechner von DL1JWD simuliert, erhält ein anderes Bild. Der symmetrische Tuner soll deutlich effektiver arbeiten. Das konnte Ich in der Praxis nicht nachvollziehen..


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