Симметричная линия из П-274 и Inverted-V (simmetric line + Inv-V)

 Описанная ранее антенна - низковисящий диполь с симметричной линией питания явно сильно "сдавал" на 40М из-за своих недостаточных размеров и малой высоты установки: Симметричная линия из П-274 и диполь (simmetric line antenna)

Рассмотрев варианты модернизации свел в таблицу:

Расчеты проверяются в NEC-2 for MANNA (иначе просто неправдоподобно)

	Сейчас		1 Inv-V		Виды модернизации для 1 Inv-V
Диапазон/ Зенитный угол	Inv-V 10+10  3М-5М-3М	Луч 20М	Dipole 7+7 на 3М	по сравнению с лучом 20М	Inv-V 7+7 3М-5М-3М	Dipole 7+7 на 5М	Dipole 10+10 на 3М	Inv-V 10+10  3М-5М-3М	Dipole 10+10 на 5М
80М угол 40	-3.28	-2.57	-7.61	-5.04	+ 3.48	+ 4.5	+ 0.92	+4.33	+5.04
40М угол 20	-2.92	-3.34	-6.13	-2.79	+ 2.65	+ 3.5	+ 0.76	+3.21	+3.95
30М угол 20	-0.67	1.07	-3.25	-4.32	+ 1.99	+ 2.8	+ 0.82	+2.58	+3.34
20М  угол 20	1.47	-0.46	-0.87	-0.41	+ 1.46	+ 2.4	+ 1.06	+2.34	+3.42
15М угол 10	-1.14	-0.08	-3.03	-2.95	+ 1.42	+ 2.6	-0.3	+1.89	+2.83
10М угол 10	1.21	0.87	-0.57	-1.44	+ 0.57	+ 4.9	-0.36	+1.78	+3.49

В таблице показны усиления для антенны типа Луч длиной 20М, что висела у меня долгое время, первая версия диполя для симметричной линии "Dipole 7+7 на 3М" и усиление текущего варианта "Inv-V 10+10  3М-5М-3М". Справа показан прирост в усилении в случае модернизации "Dipole 7+7 на 3М", а также её проигрыш в сравнении с предыдущим лучом.

Из своих возможностей повесил вариант Inv-V 10+10  3М-5М-3М, т.е. плечи по 10.3 М, высоты крепежей около 3М, 5.5М, 3М.

Сравнительная картинка. Антенна после апгрейда красным лучи, синим - линия питания, солнце на юге. Предыдущий вариант желтым+оранжевым:

Плечи имеют равную длину. В пространстве правое плечо уходит дальше от нас, чем левое.

Обзорные фото:

Линия вид изнутри:

Линия вид изнутри:

Линия вид снаружи:

Крепление дальнего луча:

Груз оттяжки середины:

Линия имеет длину 29.7 м, 4 м из неё смотал в дроссель подавления синфазного тока. Эффективность которого оказалась неочевидной, скорее всего нужно больше витков.

Добавление такого дросселя полностью изменило параметры настройки симметричного согласующего устройства(!)

Примерные значения настроек, импеданса, КСВ и оценка принимаемого шума в таблице:

Частота, МГц	Настройка L, мкГн	Настройка С1,С2, пФ	R,Ом	jX,Ом	КСВ	Шум симм.*	Шум несимм.*
28.1	2.87	82	43	-2	1.22	S3	S4
24.9	1.79	82	52	-7	1.2	S0	S6
21	1.15	47+82	52	+3	1.18	S6	S0
18.1	2.2	47+82	60	-12	1.45	S6	S4
14	1.4	22+47+82+150	39	+8	1.5	S1	S6
10.1	1.79	10+22+82+150	59	-15	1.54	S6	S0
7	3.4	150+330	45	-12	1.5	S8	S8
3.5	4.91	82+150+330	58	-30	2	S8	S+
1.8	-	-			>10	-	-***

* Оценка шума при подключенных обеих клеммах линии или же только с одной (несимметричный вариант)

В варианте без дросселя значения были такие:

Частота, МГц	Настройка L, мкГн	Настройка С1,С2, пФ	R,Ом	jX,Ом	КСВ	Шум симм.*	Шум несимм.*
28.1	1.79	10+22+47	47	-2	1.17	S1	S2
24.9	1.79	22+47	53	-3	1.1	S0	S0
21	1.15	150	57	+3	1.2	S8	S0
18.1	2.2	150	66	-9	1.5	S7	S4
14	1.4	330	46	0	1.01	S7	S4
10.1	2.2	22+47+150	52	-7	1.27	S+	S8
7	4.29	82+330	49	-2	1.18	S+	S8
3.5	6.03	47+82+330	61	-15	1.53	S8	S+
1.8	-	-			>10	-	-***

Для проверки передающий свойств использую режим WSPR-2 по два цикла мощностью 1 Вт на каждом диапазоне от 15М до 80М. Для сравнения подключаю эту же линию как Long Wire через Г-образное СУ.

Результат посмотрим в таблице:

Как видим, антенна на передачу сильно уступает на всех диапазонах кроме 15М и 40М!

По приему в вечернее и ночное время на 40М я начал принимать споты WSPR мощностями до 20 дБм из Англии, Греции, что раньше не получалось. 

В моём QTH действует заградительная помеха - какой-то источник в доме, все интересные споты получены, когда источник электромагнитного смога не активен(!)

На 20М ощущается направленность к северу, принимаются Шведские, Финские, Норвежские станции (CW и WSPR), они же принимают и мои сигналы CW.  Наиболее используемое направление в моём случае - "западное" оказывается в минимумах диаграмм почти на всех диапазонах.

Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру

Лавриненков Игорь / R2AJA

Замена контроллера заряда в Power Bank. [Charge controller replacing]

 Ранее я проводил обзор нескольких повербанков: Почему повербанк не дружит с солнцем? [Power Bank solar charging problem] И описанный в нём Astellas не мог пройти некоторые тесты из-за ошибок в работе своего контроллера заряда. Теперь повербанк дождался контроллера на замену. (установлен  черный двухплатный с экраном HSY H968-A-1 V2.0 20190329 - маркировка основной платы). На Ali его можно было найти здесь: Плата для зарядки литиевой батареи, солнечная плата для зарядки, мобильный модуль питания 5 В 1A 2A, зарядное устройство, Повышающий Модуль e_goto Processors Store

Основной критерий покупки - габариты. Для замены следует искать контроллер, размеры которого впишутся в паз устройства. Второй критерий - возможность заряда малым током. И третий критерий - экран с процентами заряда. 

Далее просто припаиваем плюс и минус идущие от аккумуляторной сборки из 18650 аккумуляторов на указанные контакты + и -  и как можем подгоняем плату к корпусу. В моём случае из двух посадочных трубок под шурупы (2 штуки) ни одна не совпала под отверстия платы. Разъемы USB также не стой стороны. В итоге отломал трубки, сделал пропилы, приложил уплотнительную вспененную пластину снизу (такие используют под утепление и шумогашение ламината) и закрыл корпус. Держится только на трении и защелках самого корпуса. 

Фотообзор:

Каждый может сделать такой ремонт повербанка в меру своих возможностей. Желаю удачи!

Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру

Лавриненков Игорь / R2AJA

Доработка китайского Т-тюнера до симметричного. [KIT Tuner Simmetrical]

 Обзор тюнера я приводил ранее здесь: Обзор QRP тюнера из AliExpress, а про потери в его сердечнике здесь:Питание VP2E через ферритовую защелку и СУ   

Доработка тюнера получилась следующая:

1. Убран индикатор отраженной мощности.

2. Добавлено устройство симметрирования на кольце.

3. Катушка подключена параллельно симметричной линии со стороны линии.

Много проблем доставили китайские клеммы  "под бананы". На фото красная и черная сверху. Штатно их нельзя прикрутить одной гаечкой, т.к. за пластик ее удержать нельзя. Разве что предполагается на клей приделывать?! Решение - использовать две гайки: сверху и снизу. 

Катушка намотана на полипропилленовой трубке, т.к. высокочастотные свойства "комплектного" карбонила вызывют вопросы:

И провод нашелся потолще, 0.6 мм в диаметре, вместо 0.4 мм. Приняв диаметр намотки за 20.5 мм, и шаг 0.7 мм получаем следующий набор индуктивностей:

Положение ручки	Витков	Индуктивность, мкГн
1	0	<0.05
2	1	0.05
3	2	0.174
4	7	1.472
5	12	3.43
6	18	6.27
7	24	9.4
8	29	12.16
9	39	17.9
10	49	23.8
11	60	30.5
12	71	37.5

Сразу могу отметить, что лучше иметь еще в данном ряду индуктивности 0.5 мкГн, 2 мкГн, 4.5 мкГн. (т.е. большие промежутки индуктивностей получились в начале намотки). 

Отводы можно выбирать линейно, например 2,4,6,8 и т.д. витков, т.к. индуктивность нарастает нелинейно. 

Подключение галетного переключателя по такой схеме:

Все отводы на переключателе пронумерованы, коммутирующий вывод - в середине. Не нужные витки по схеме замыкаются.

В сборе тюнер выглядит почти также как и раньше:

К сожалению, штатных конденсаторов по 240 пФ (75+170) каждый не хватает для согласования основных диапазонов. Так на 20М емкости должны быть около 300 пФ, на 40М по 480 пФ. Простой напайкой параллельных ёмкостей вопрос не решается, т.к. на 10М и 12М нужны ёмкости по 80 пФ. Остается проверить тюнер с походным Inverted-V, чтобы понять как его дорабатывать.

Выводы:

1. Симметричный тюнер требует для своей работы довольно больших ёмкостей (до 500 пФ на 40М диапазоне)

2. Катушка подключается со стороны линии, при условии большего импеданса со стороны линии, чем со стороны симметрирующего устройства, что в большинстве случаев выполняется.

3. Правильная настройка тюнера происходит при почти равных ёмкостях. Настройка по КСВ близкому к 1, но с большим разбегом по ёмкости, не настраивает линию передачи, а использует эту линию как "длинный провод" (LW), что сводит на нет полезные свойства такого типа питания антенны.

Литература:

[1] Антенны КВ и УКВ. И.В. Гончаренко, "Радиософт"

Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру

Лавриненков Игорь / R2AJA

Почему повербанк не дружит с солнцем? [Power Bank solar charging problem]

 Часть 1. По поводу реальной емкости PowerBank.

Не секрет, что для хранения энергии современных гаджетов используются аккумуляторы банки или пластины (Li-ion, Li-pol) с напряжениями работы 2.9…4.2 В. При этом необходим строгий контроль токов заряда, разряда, минимального и максимального напряжения такого аккумулятора, для чего используются электронные контроллеры заряда/разряда. Платы таких контроллеров и установлены в корпусе PowerBank, совместно с аккумуляторами. Понятно, что какая-то часть энергии теряется контроллером при заряде банок, какая-то часть теряется при работе повышающего преобразователя с 2.9…4.2 В до 5 В (стандарт USB). Потери могут быть совсем не маленькими, а оценку данных потерь можно выполнить, измерив емкость отдельной банки или сборки, а также, оценив, полученную гаджетом емкость после заряда.

Для измерения емкости аккумулятора я использую прибор LiitoKala Engineer Lii-500, куда подключаю отпаянную и разряженную банку (или сборку банок) Li-Ion аккумулятора напрямую. В более простом варианте можно попробовать измерять емкость, подключив аккумулятор с не отсоединенным микроконтроллером (МК), но измерения могут быть как близкими к истине, так и совсем никакими, т.к. количество тока, забираемого «себе» контроллером заранее неизвестно, а измеренная емкость скорее окажется завышенной, чем заниженной.

Для исследования характеристик повербанков возьму следующие устройства:

Исследуемые образцы «овальный F.O.R CP60», «черный 3Q» и «Астеллас» имеют следующие характеристики:

PowerBank	Заявленная емкость, мА*ч	Изм.емкость банок, мА*ч	Изм.емкость, полученная powerbank, мА*ч	Оценка емкости, переданной в телефон, мА*ч	КПД выхода, %	НоминальныйТок  заряда,  мА.	Минимальный ток заряда, мА
3Q – Черный, 1 пластина, Iin=1A Iout=1A	3000	2900	2697	1760 – по моб.телефону (1576) – по индикатору USB	60	500	3 (При U=3.7 В)
Овальный 3 банки 18650, Iin=2A Iout=2A	6600	5200	5380**	3400 – по моб.телефону (3365) – по индикатору USB	65	1600	90 (при U=3.9 В)
Астеллас 5 банок 18650, Iin=2A Iout=2A	15000	10558	*не оценивалось, из-за ошибок работы МК	*не оценивалось, из-за ошибок работы МК	*не оценивалось, из-за ошибок работы МК	*после замены МК	*не оценивалось, из-за ошибок работы МК

* в Астелласе наблюдаются проблемы работы МК с зарядом PowerBank. Он принимает ток 120 мА при Uin=5 В, либо 200 мА при повышенном Uin=6В. Нормальное значение должно быть около 2000 мА!

** Индикатор заряда повербанка показывает окончание заряда, при этом повербанк все еще продолжает заряд малыми токами до 500 ма*ч емкости!

Выходит, около 40% энергии где-то теряется. Где именно ответ будет найден ниже.  

Отмечу, что понижающий входной преобразователь, почти не влияет на КПД повербанка.

Для измерения выходного тока и нагрузочной способности далее будем использовать стандартную 1А или 2А нагрузку, подключенную через измеритель USB.

Часть 2. Что происходит с зарядом от солнца. 

В моем распоряжении имеется солнечная батарея 5…6 В, 16х16 см, с максимальным током около 500 мА на ярком солнце. В пасмурный день выдаваемый ток заметно ниже, примерно 20…100 мА. Работающий с ним в комплекте PowerBank заряжается как током 20 мА, так и 500 мА.

Такой солнечной батареей на ярком солнце можно зарядить «черный» 3Q примерно за 8 часов (1 световой день). В пасмурную погоду его можно заряжать и неделю, это долго, но заряд происходит и в итоге мы получаем заряженный PowerBank!

Однако, большинство PowerBank,  которые я брал в руки, с трудом заряжались от тока 500 мА, и совсем не заряжались от 20…100 мА. С этим эффектом мы столкнулись и в походе по Карелии.

На 49:21 мои комментарии по поводу работы взятых с собой PowerBank’s

Это совершенно неправильно для устройства, функция которого, накапливать любые, даже самые малые порции энергии!

Единственное отличие, которое я пока обнаружил между «заряжаемым» от слабого тока 3Q от остальных, «не заряжаемых» - параметр «максимальный входной ток» I-in, который у 3Q = 1 A, у остальных он 2А. Да, от розетки 2А – это быстрее, но в пасмурный день от солнца – совсем никак.

Видимо, контроллер, пытаясь забрать большой ток от солнечной батареи, просто просаживает ее выходное напряжение, ниже допуска и останавливает процесс заряда. Процесс циклически повторяется, но заряда как такового нет. 

Часть 3. Измерения параметров контроллеров заряда. (03.11.2020)

Наконец поступили исследуемые образцы двух контроллеров с AliExpress для ремонта повербанка «Астеллас» и USB измеритель «напряжение/ток/ёмкость».

Попробуем проверить максимальный входной ток, выходной ток, минимальный входной зарядный ток, КПД преобразователей. Большей частью интересует заряд от солнечной панели в пасмурную погоду.  Для измерений использую USB измеритель и имитатор солнца в виде галогенной лампы мощностью 150 Вт. Для измерения КПД следует измерять мощность на входе и выходе преобразователя для напряжений 4В, что соответствует почти заряженному аккумулятору и 3.5 В, что соответствует почти разряженному аккумулятору.

Первый образец – стаканчик для аккумулятора 18650 С003-V1.1. Входит 1А, выходит 1А. Минимальный ток заряда – 120 мА (при просадке U солн.батреи до 3.5В!), - не подходит для зарядки в пасмурную погоду. Индикаторы: синий – разряд, красный мигающий – заряд. Нагрев катушки при выходном токе 1 А почти не ощущается.

Второй образец – зелёная схема JZ6864-C. Выходной ток 1.064 А, входной зарядный ток 0.54 A (U=5 В), Минимальный зарядный ток 20 мА (при просадке U солн.батреи до 4.2 В)!). При подключении Li-Ion аккумулятора схема мигает несколько раз первой лампочкой. При появлении освещения – загораются все сегменты, далее происходит попытка заряда – индикация показывает последовательное зажигание всех лампочек далее при начале заряда постоянно горят сегменты показывающие текущий заряд и мигает старший из них. Всего 4 сегмента условно 25%, 50%, 75%, 100%. Имеется защита от перегрузки (мигают 4 лампы сразу). При превышенном напряжении аккумулятора мигает одна лампа. Особенность схемы – выход и вход соединены в параллель. Т.е. мы можем и заряжать, и разряжать аккумуляторы используя как Micro-USB так и USB. В каких это случая понадобится не ясно, но есть небольшой риск разрядить аккумулятор, не отсоединив выключенное зарядное устройство (или неосвещенную солнечную панель).

Составим таблицу напряжение/количество горящих светодиодов для JZ6864-C.

Напряжение, В	Индикатор
4,20	2
4	2
3,8	2
3,6	2
3,4	2
3,2	1
3	1 мигает

Более двух лампочек заряда с использованием лабораторного блока питания (БП) зажечь не удалось. Нагрев катушки при выходном токе 1 А ощущается, теплая.

Третий образец – черная сдвоенная плата HSY H968-A-1 V2.0 20190329 с двумя выходными портами 1А и 2.1А. 

Минимальный зарядный ток не более 5 мА (при U=4.478 В). Базовый зарядный ток 1.89 А. Каждый выходной порт USB может выдавать как 1А, так и 2А, но повредит ли ток 2А порту 1А не ясно, проверять лишний раз не хочется. Уточню - выдают не 2А, а даже 2.6А!  Ток подсветки экрана и дежурного режима 20 мА! Ток фонарика 20 мА. Нагрев катушки при выходном токе 1 А не ощущается.

 

Составим таблицу напряжение/процент заряда для HSY. Отмечу, что измерение процентов обновляется только после отключения и подключения БП. Нажатия кнопки вкл/выкл недостаточно, покажет старое значение.

Напряжение, В	Проценты
4,30	100,00
4,20	100,00
4,10	96,00
4,00	85,00
3,90	62,00
3,80	48,00
3,70	29,00
3,60	20,00
3,50	10,00
3,40	5,00
3,30	0,00

Или в графическом виде:

Как видим, контроллер считает аккумулятор разряженным уже при 3.3 В, что является очень щадящей границей, в сравнении с зарядником LiitoKala Engineer Lii-500, который разряжает аккумуляторы гораздо глубже, поэтому повербанк по факту будет выдавать сильно заниженный объем энергии. Контроллер боится, не желает разряжать аккумулятор как следует!

Сведем все измерения в таблицу:

Микроконтроллер	Номинальный ток заряда	Минимальный ток заряда	Ток разряда	КПД выхода, для Ub=3.6 В	КПД выхода, для Ub=4 В
зелёная схема JZ6864-C	0.89 А	20 мА	1 А	Iн=1A 75%	Iн=1A 80,3 %   Iн=2A Не проверялось
черная сдвоенная схема HSY	1.9 А	5 мА	2.6 А	In=1A 78% In=2A Контроллер отключается	При Iн=1A 89,6 %   При Iн=2A* 80.3 %
стаканчик для аккумулятора 18650. С003-V1.1	1 А	120 мА	1 А	In=1A 68%	Iн=1A 76%   Iн=2A Не проверялось

* измерения выполнены по амперметру БП. Через подключение внешнего амперметра измерения на 2А не удаются, устройство контроллера уходит в защиту.

Для повышения КПД преобразования «вверх» имеет смысл рассмотреть замену катушки индуктивности. Подбираем катушку той же индуктивности, но с более толстым проводником и сравниваем КПД по схеме "было/стало". 

Выводы:

• Оптимально для заряда телефона подключать его напрямую к солнечной батарее, это минимизирует потери в преобразовании энергии, однако не всегда возможно, и тогда требуется использовать буферное устройство - PowerBank для накопления энергии. 

• Основные потери связаны с повышающим преобразователем энергии.

• Только микроконтроллеры с малыми номинальными токами заряда подходят для работы с солнечными батареями в пасмурную погоду.

• При работе с любым повербанком, важно убедится в том, что  энергия действительно накапливается устройством, т.к. любая индикация может быть не достоверной

• КПД повышающих преобразователей в повербанках можно принять от 70 до 90 %. КПД отдачи выше при более заряженном повербанке.

• Заявленная емкость повербанка соответствует заводской емкости блока аккумуляторов внутри него, при этом микроконтроллер будет их разряжать очень осторожно, тем самым снижая отдачу ёмкости вплоть до 50%.

Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру

Лавриненков Игорь / R2AJA