Die Antennen
Grundsätzlich gilt, eine Amateurfunkantenne soll so weit wie möglich aus dem Störnebel des Hauses heraus in ca. 10 m Höhe aufgebaut werden. Man unterscheidet zwischen vertikal, horizontal und zirkular polarisierten Antennen.
Da ich nicht ständig amateufunkmässig “on Air” (QRV) bin, befinden sich ich alle meine Antennen unterhalb der Dachhaut. Das Dach ist mit Betonpfannen eingedeckt und der Dachboden hat einer Höhe von 1,50 m eine Länge von 11,50 m und 2,60 m Breite.
Bei dieser Anordnung enfallen alle negativen Witterungseinflüsse, wie Windgeräusche und Sturmschäden an den Antennen. Ferner kann man jederzeit an der Anlage werkeln. Für eine fachgerechte Erdung der Antennenanlagen ist auch "Unter Dach" zu sorgen.
Der First befindet sich in 9 m Höhe über Grund, die gesamte Anlage etwa 19 m über NN.
Als Antennen für die KW werden von mir vier offenen Dipole, die zwischen den Giebelwänden gespannt sind, verwendet. Die Dipole für die unteren Bänder wurden, wegen ihrer zu kurzen Spannlänge, mit Spulen elektrisch verlängert und an ihren Enden kapazitiv abgestimmt. Die Einspeisung erfolgt, über ein 50 Ohm Kabel, in der Mitte der Dipole. Auf einen symmetrischen Aufbau wurde grossen Wert gelegt. Über eine 4 Kan. Relais-Box werden die Dipole ferngeschaltet.
In der Erprobung befinden sich zwei fernbedienbare Magnetantennen mit einem Durchmesser von (vertikal=horizontal) 80 cm und (horizontal=vertikal) 2,25 cm.
Für die UKW- Bänder wurden die Antennen drehbar ausgeführt. Eine 4 Element Antenne für das 2 m Band und eine 11 Element Antenne für das 70 cm Band. Beide Antennen sind vertikal ausgerichtet.
Eine Sperrtopfantenne für 2 m und 70 cm steht als Vertikalstrahler in südl. Giebelnähe.
Für den Empfang von Wetter Satelliten zeigt eine 137 MHz zirkular drehende Helix-Antenne, senkrecht zur Firstspitze.
Zwischen den AFU-Antennen befinden sich, in der Nähe der KW-Antennen Einspeisung, eine Rundfunk und zwei TV Antennen für den DVB-T Empfang.
Grundlagen Antennenbau
Hy End Fed
Kurz vorweg....der Strom strahlt und jede Antenne braucht ein Gegengewicht.
Ein gutes SWR sagt noch lange nicht, dass die Antenne auch gut strahlt.
Es gibt keine EierlegendeWollmilchsau. Der Herr Rothammel sucht heute noch.
Es gibt mittlerweile mehrere Versionen dieser Antenne, die als Hy End Fed, Hyendfed oder High End Feed Antenne bezeichnet werden.
Aber es gibt gravierende Unterschiede zwischen den Antennen im Aufbau und den Drahtlängen.
Endgespeist werden sie alle, aber wo?
Nicht jede deckt alle AFU-Bänder ab.
Es kommt bei der hier beschriebenen Einspeisung, ausschließlich Ferritkerne des Materials 43 zum Einsatz.
Oftmals werden Verlängerungsspulen mit nachfolgend wenige Meter Draht, als Dachkapazität für das 80 m Band, an das Ende eines nur 20 m langen Drahtes, eingefügt.
Man kann auch ein 4 m langes Koaxiakabel als Gegengewicht, gefolgt von einer Mantelwellensperre oder Eingrabung in die Erde, vor dem Transceiver einfügen.
Im dargestellten Aufbau funktioniert die Antenne empfangsmäßig auch auf 160 m. Hier liegt dann allerdings, physikalisch bedingt, eine grobe Fehlanpassung (etwa 50 Ohm) vor. Beim Senden ist das SWR zwar gut, aber die Abstrahlung der Hf ist schlecht.
Daher muss sie mit einer Spule von ~200 µH und ~5-6 m Draht verlängert werden. Die Länge dieses Drahtes sollte variabel sein, da man mit ihm den Bereich einstellen muss, wo man auf 160 m arbeiten möchte. Die Antenne hat auf 160 m nur eine Bandbreite von 50-60 KHz.
Dieser Aufbau stellt einen brauchbaren Kompromiss dar.
Eine Antennenanlage die mit Ferrit-Kernen und Spulen oder zusätzlichem Tuner aufgebaut wird, ist mit Verlusten aller Art behaftet und die schmälern oftmals die Bandbreite extrem ein, bzw. muss ständig nachgeführt werden.
Ferner sind solche Konstruktionen in ihrer Anschaffung unnötig teuer.
Sicher, für DX unter extremen Bedingungen, kommt man um gewinnbringende Richtantennen, in Lambda halbe Höhe aufgebaut, nicht herum.
Zumindest bis 20 m sollte dies noch machbar sein.
Selbst manch ein einfacher Drahtdipol, unter Dach mit Schaltdraht gespannt, hatte bei einen Test die Nase vor der 40 m Langdrahtantenne vorn und das nur, weil er anders ausgerichtet war. Da brachten auch die 4 x Lambda nichts.
Die HF geht halt manchmal seltsame Wege und die können sich innerhalb von wenigen Sekunden um 180° ändern.
Für alle diejenigen, die auf den meisten AFU-Bändern, mit wenig Aufwand qrv sein möchten, ist diese Antenne zu empfehlen, sie ist zu dem auch noch recht preiswert selber aufzubauen.
Selber bauen lautet die Devise, denn kaufen kann jeder.
An und in den heutigen Gerätschaften kann man ohnehin höchstens noch etwas verschlimmbessern, beim Zubehör und bei den Antennen ist jedoch noch genügend Bastelpotential vorhanden.
Spezielle Zusatzgeräte werden immer benötigt.
Ein 40 m langer flexibler Draht von 1 mm² Stärke plus Isolation, ist oftmals relativ problemlos aufzuhängen.
Solange er keine großen und schweren Spulen beinhaltet, fällt er noch nicht einmal auf und auch der Durchhang der Antenne ist gering.
Ohne Tuner, aber mit einer Mantelwellensperre und einem 1:49 oder 1:64 Übertrager (ein bis zwei Wdg. mehr oder weniger) am hochohmigen Punkt, benötigt diese Antenne keine langen Radials. Das Gegengewicht bildet hier des Dach des Hauses, oder das Umfeld mit seinen Kapazitäten. Es befindet sich eine Erdklemme für ein "Pigtail" von 2-5 m (~0,05 Lamda)" als Gegengewicht, falls doch eines gebraucht wird, direkt an der Masse der PL Buchse des Übertragers. Danach folgt dann sofort eine Mantelwellensperre, die auch bei 1,8 MHz noch eine gute Sperrdämpfung aufweisen sollte (messen!). Jedes Kabel zwischen dem Übertrager und der Mantelwellensperre wirkt als strahlendes Teil der Antenne und ist ebenfalls als "Pigtail" zu bezeichnen. Gute Ergebnisse liefert eine Mantewellensperre 2-5 m nach dem 1:64 Übertrager in Richtung Funkgerät. Dieses 2-5 m Koaxkabel wirken als Gegengewicht und ist somit ebenfalls als ein strahlendes Teil der Antenne zu betrachten und sollte daher außerhalb des Hauses bleiben. So wie es auch für ein Pigtail zutrifft, das direkt am Übertrager angeklemmt wird. Regenrinnen und Heizungsrohre, die auch noch eine Verbindung zum Potentialausgleich des Fundamenterders haben, sind keine definierten HF Erden und bringen u.U. jede Menge Probleme mit sich. Hohe statische Spannungen am PL-Stecker können daher bei dieser Antennenform nicht auftreten, da die Auskopplung niederohmig erfolgt. Zumindest solange das Koaxialkabel fest mit dem TRX verschraubt und dieser geerdet ist. Auch das Erdreich wirkt als Sperre gegen Mantelwellen und kann diese ersetzen. Die Zuleitung ohne Mantellwellensperre zum Übertrager hingegen wirkt als Gegengewicht und ist damit ein strahlendes Teil der Antenne. Mit jeder Längenveränderung wird hier das SWR beeinflusst.
Eigene Versuche, mit angeschlossenen Gegengewichten (Pigtails) verschiedener Längen und Arten, sollten folgen und sind von den Gegebenheiten um die Antenne abhängig. Der Übertrager darf sich während des Betriebes nicht all zu stark erwärmen.
Wird er zu heiß, so läuft das SWR weg.
Treibt man ihn, durch eine zu hohe Sendeleistung in die Sättigung, so müssen entweder mehrere Kerne gestapelt, oder gleich ein größerer Kern gewählt werden.
Zusätzlich sollte man dann aber auch die Drahtstärke der Wicklung anpassen und Teflon isolierten Draht verwenden.
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Die Hy End Fed Antenne ist eine auf fast allen Bändern resonante Antenne, auch auf 160 m.
Mit einer Drahtlänge von etwa 40 m sollte sie in etwa 8 bis 10 m Höhe aufhängt werden.
In dieser Version benötigt man keine Spule für das 80 m Band.
Eine Anpasspule für das 10 m Band (Strombauch), mit etwa 5-6 (50 mm HT Rohr) oder 10 (25 mm Inst. Rohr) Windungen,
ist ~ 2,4 m hinter dem Übertrager, einzufügen.
Sie wird aus dem gespannten Antennen-Draht, ohne Unterbrechung, gewickelt (hierdurch benötigt man einen etwas längeren Antenne-Draht (ca. 39,75 m - 41 m)).
Eine geringe Überlänge des Antennendrahtes kann am Ende aufgewickelt oder zurückgeführt werden.
Ferner ist ein Kondensator von ca. 100-150 PF/~500V der 50 Ohm Seite des Trafos parallel zu schalten. Hier fließt Strom bei geringer Spannung! Die Spannungsfestigkeit eines Cul Drahtes beträgt i.d.R. etwa 50V- noch Fragen....
Der Kondensator ist hauptsächlich, wie auch die verschiebbare Spule in ~2,5 m Abstand hinter dem Übertrager, im 10 m Band wirksam und zieht die Antenne auf ein besseres SWR weiter in die Bandmitte.
Die aus dem Antennendraht gewickelte Anpassspule für 10 m, lässt sich durch ein Verschieben des Wickelkörper problemlos einstellen und auch verschieben. Ihre Induktivität lässt sich durch zusammenschieben erhöhen oder verringern, in dem man die Windungen auseinander zieht. Zwei schwarze Kabelbinder fixieren die Wicklung.
Der eigenen Phantasie sind hier keine Grenzen gesetzt.
Eine kleinere Antennenversion mit nur 20 m Drahtlänge nach dem gleichen Funktionsprinzip aufgebaut, arbeitet mit einer am Ende der Antenne versehenen Verlängerungsspule von 110 µH, bis 80 m. Eine solche Konstruktion lieferte bei mir keine zufriedenstellenden Ergebnisse, inklusive etwas Draht zur Anpassung.
Eine empfehlenswerte Website
Hier ein Video von DD7LP zu der letzt genannten Antenne
Der Übertrager 1:49 -1:64 (2x 7 Wdg.) Seine Ausgangsimpedanz beträgt etwa 2,8-3,2 KOhm und ist bei beiden Antennenversionen identisch. Hierbei werden die 2 Wdg der 50 Ohm Einspeisung gerne unterschlagen, nur weil sie mit der 50 Ohm Koppelspule verdrillt sind!
Man kann die Wicklungen auch als eine Wicklung wickeln, wobei allerdings der sehr hochohmige Ausgang sensibel gegen Masse reagiert. Der 100-150 PF (ist auf geringes SWR auszutesten) ist im 10 m Bereich kritisch.
Die Mantelwellensperre könnte ebenfalls als eine Wicklung ausgeführt werden. Aus anschlußtechnischen Gründen wickelt man sie jedoch mittig zurück. Hierbei sind der Ein und Ausgang, HF technisch gesehen, besser von einander entkoppelt.
Es handelt sich bei der Hy End Fed um eine vollwertige, auf allen Bändern resonante, Antenne.
Weiterführende Infos:
Rothammel
Messdiagramme u. Bilder
Baubeschreibung einer Hy End Fed
180613 Hy End Fed Antenne DL6HAH 100-200 W Version
1. Test
1. Antenne grün 40 m (41 m; 1 m am Ende aufgewickelt) flexible Installationslitze 1 mm² außen 2,2 mm.
Antennendraht im DG-Fensterrahmen für die Versuche und Messungen eingeklemmt.
Es gibt Probleme mit dem Rollladen und die Isolation wird mehrfach unschön gequetscht.
Aber für die ersten eigenen Versuche funktioniert das Ganze schon recht gut.
Äste und Blattwerk sollten den Antennendraht nicht berühren.
Daher sind die Spannseile entsprechend lang aus dem Baum herauszuführen.
Spule mit 10 Wdg für 10 m, etwa 2,5 m nach der Einspeisung, aus Installationsrohr
100 x 26 mm gefertigt.
Spulendraht = Antennendraht ohne Unterbrechungen verschiebbar einzufügen.
Ebenso kann die Windungszahl problemlos geändert werden.
Es werden bei einem Spulenkörper von 50 mm Durchmesser 5-6 Wdg. empfohlen.
Es hat sich hier beim Bau alles als unkritisch herausgestellt.
Messungen mit dem NWT 502 durchgeführt.
2. Test
2. Antenne schwarz 40 m (41 m; 1 m am Ende aufgewickelt) flexible Installationslitze 1 mm² außen 2,2mm. (Hier genau messen, denn wenn der Draht erst einmal hängt, so wird ein Nachmessen sehr schwierig).
Dieses Mal wird, Hausmitte, der Draht vom Dach durch eine Lüftungspfanne,
aus 9 m Höhe, in einem spitzen Winkel zu einer Tanne in 7 m Höhe gespannt.
Da sich bei der 1. Antenne herausstellte, dass der Antennendraht, nur durch die Schlaufen der 6mm Kunststoffspannseile gezogen, bei Wärme Gleitprobleme zeigte, wurden an zwei Stellen lose Kunststoffrollen mit einer Bohrung von 9mm und einem Rollendurchmesser von 40 mm aufgefädelt. Denn alle zur Abspannung gehörenden Teile sollen so leicht wie möglich sein, um den Durchhang aller Komponenten möglichst gering zu halten.
Damit der Draht nicht zwischen Rolle und Seil springen kann, wird zusätzlich ein kleiner schwarzer Kabelbinder quer über die Rolle gezogen.
Diese Rollen fangen nun die Größte Spannweite des Drahtes ab.
Die Letzte Rolle wird, zwecks Vergleich, von beiden Antennen durchlaufen.
Um beide Antennenenden nicht parallel weiterzuführen, wurden zwei ca. 1 mm starke Zugseile aus Kunststoffkordel zu zwei verschiedenen Haltepunkten in etwa 3 m Höhe geführt.
Diese Seile sind sehr dünn aber elastisch und da sie weiß sind auch gut sichtbar für die Vögel.
Hier sollte, um ein Einschneiden in der Schlaufe des Antennendrahtes zu vermeiden, ein kurzer schwarzer Kabelbinder eingefügt werden.
Die Zugbelastung hält sich in Grenzen und die Windbelastung ebenfalls.
Eine gewisse Elastizität wird durch die beiden dünnen Zugseile am Ende und den nicht all zu dicken Haltebäumen für die Spannseile mit den zwei Rollen zwischen ihnen, gegeben. Kurzfristig funktioniert die Antenne so. Mittlerweile habe ich das Zugseil auf 2 mm verstärkt und am letzten Abspannbaum ebenfalls eine Rolle eingebaut. Ein Verblendstein der sich etwa 50 cm über dem Boden befindet dient nun als Zuggewicht. Das zuvor verwandte 1 mm Seil hatte die Halteschlaufe bereits zu 80% eingeschnitten.
Der einzige feste Punkt ist die Lüftungsdachpfanne des Daches. Hinter der Pfanne befindet sich der Übertrager mit der Mantelwellensperre.
Ein vom Gewicht her leichter Aufbau stand im Focus.
Dadurch erhält man einen möglichst geringen Durchhang.
Der Draht muss über große, aber dennoch leichte, Rollen laufen.
Der Draht darf nicht von den Rollen springen (dünner Kabelbinder).
Der Antennendraht neigt immer zu einem Verdrillen an der Rolle, daher den Draht an beiden Enden, straff zwischen den ausgestreckten Armen und unter leichter Spannung durch die Rolle ziehen. Nur so gelingt das Spannen des Antennendrahtes.
Ein 4 m Teleskopstiel mit einem aufgesteckten Werkzeug ist eine gute Hilfe um die Spannseile an den Bäumen, genau zwischen den Ästen hindurch, nach außen zu führen.
Die 6 mm Kunststoffseile lang genug lassen (15-20 m) und im unteren Bereich der Bäume befestigen.
Eventuelle Flickstellen in der Antennenlitze müssen wasserdicht versiegelt werden.
Messungen mit dem NWT 502 durchgeführt
Der Antennendraht wurde bei beiden Antennen in einer Länge von 40 m+1 m Reserve aufgehängt.
Wenn das 10 m Band exakt am Bandanfang liegt so kann man den Rest des Drahtes eventuell abschneiden (1 m zu lang), muss man aber nicht. Ein Aufwickeln und zur Antenne zurückklappen reicht.
Es hat sich bei verschiedenen Versuchen herausgestellt, das die Länge Des Antennendrahtes nicht allzu kritisch ist.
Eine Probemessung wird letztlich zeigen, ob 50 cm mehr oder weniger Draht gespannt werden muss.
Viele Teile bekommt man im Baumarkt.
Je nachdem ob der Übertrager unter dem Dach oder Außen montiert werden soll, ist auf eine gute Wetterfestigkeit zu achten, da der Einspeisepunkt zum Antennendraht hochohmig ist (> 3 Kohm).
Für die Lüftungspfannendurchführung kann ein Stück der Teflonisolierung eines Koax-Kabels reichen. Das Lüftungssieb besteht hier ohnehin aus Kunststoff.
2 Kunststoffabspannseile 20 m 6-8 mm (am letzten Spannpunkt in 3 m Höhe reicht ein Rest von 1 m)
1 Kunststoffspannseil 2 mm
3 Kunststoffrollen 9 mm / 40 mm
1 Installationsrohr 100 mm / 26 mm
1 Rolle Teflonband 10 mm
50 mm HT- Schiebemuffe mit 2 Deckeln
Zugentlastungsmaterial Ösen und Schrauben aus Edelstahl
41m Antennendraht hier Litze 1mm² oder Antennenlitze
2-3 Ferritkerne T140 / 240 (AL=~900) bzw. RK4 AL=~900) (1x140 bis max 100 W) /43 oder /77 (nur für den Empfang nicht zum Senden)
(je nach Frequenzbereich und Leistung 100/200 W, für den Übertrager 2 Stück übereinander gestapelt) mit insgesamt 12-(14) Wdg CuL 1 mm oder 1,5² mm Hausinstallationsdraht; für höhere Leistungen Teflon isolierten Draht verwenden < empfehle 6 und 8 zu wickeln, dann kann man evtl. später um 2 Wdg einfacher reduzieren>
und
1 x für die Mantelwellensperre (hier funktioniert auch ein ZTR-Kern (ohne Luftspalt) aus TV-Gerät)
Kabel RG58U für die Mantelwellensperre / 2x5 Wdg auf T140 /43er Material
1 m CuL 0,9-1,5 mm
PL- Buchse
Kabelbinder kurz (schwarze Kabelbinder sind i.d.R. UV-fest)
Die Hy End Fed Antenne auf 160 m erweitert
3.Test
Verlängerungsspule für das 160 m Band eingefügt
Bandbreite ca. 60 KHz
150-200 µH Spule und 6 m Draht als Dachkapazität
an einen 40 m (39,60m) Langdraht 10-80 m
Verlängerungsspule 200 µH
Spritzwasserfest geschützt
25 mm x 350 mm Installationsrohr
320 mm Spulenlänge mit ~30 m 1 mm CuL= 320 Wdg = ~210 µH
2 x M 4 Schraubverbindungen
Transparentes Klebeband (Paketklebeband)
Gewicht ~200 g
Drahtende (Dachkapazität)
6 m (5,04 m) flexiblen Draht 1 mm² (Bandanfang)
5,96 m verkürzt (Bandmitte)
DL7AHW 40m Spraydosenantenne
Sie funktioniert auch mit Alufolie um ein 50 mm HT Rohr....
Siehe Arthur's Baubeschreibung
Der Bericht von DL2JAS deckt sich auch mit meinen Erfahrungen zu dieser Antenne
Hier ist eventuell noch Potenzial zur Verbesserung vorhanden.
Eine Mantelwellensperre direkt an der Antenne vor einer PL-Buchse.
Am oberen, offenem Schirm der MW-Sperre, eine Erdklemme für 2 x10m Draht vorsehen.
Diese Länge ist relativ unkritisch, sollte aber wenigstens 10m pro Seite betragen.
Die beiden Drähte horizontal, links und rechts zum Boden hin, hängen lassen. Die Aufbauhöhe der Antenne, an einem Kunststoffrohr befestigt, beträgt ca. 3,6m über dem Boden (3x1,20m Steckrohre).
Messdiagramme für 40m nach DL7AHW
Steuerung von Antennen
Eine Fernsteuerung für L und C über das Koax-Kabel
Ziel ist es, außer Relais für eine Antennenumschaltung zu schalten, kleine Getriebe-Motoren mittels Potenziometer in ihrem Drehwinkel synchron zu steuern. Dieses soll mit einfachen Mitteln aus der Bastelkiste realisierbar sein.
Oftmals sind es Drehkondensatoren oder Variometer, die man aus der Ferne „drehen“ möchte; 180° und 90°.
Hierfür bieten sich Modellbau-Servos geradezu an.
Eingesetzt werden sie im Modellbau. Dort werden i.d.R. nur 90° Ruderausschläge benötigt.
Die Knüppelausschläge am Fernsteuersender betragen, mechanisch bedingt, 90° und zusätzlich +/- 10° für die Trimmung.
Bei 180° dreht ein Servo u.U. schon gegen seine mechanische Begrenzung, dann bleibt der Motor unter hohem Strom stehen und kann daher durch Überlastung beschädigt werden. Ein Synchron-Poti, das sich am unteren Ende der Ausgangswelle für das Ruderhorn befindet, kann sich theoretisch bis zu 270°drehen. Es wird jedoch, durch mechanisches Verstellen des Potigehäuses, zur Justage der Nulllage, sich der Schleifer des Potis nicht mehr exakt in seiner Mittelstellung befinden. Die mechanische Wegbegrenzung auf maximal 180° soll das Potenziometer gegen Beschädigung, durch Überdrehen der 270° Marke, schützen.
Vielfach kommen langsam drehende batteriebetriebene Grillmotoren, ohne Potirückführung, zum Einsatz. Diese Art der freidrehenden Steuerung wird gerne für Magnetantennen eingesetzt.
Abgestimmt wird nach Gehör, bzw. dem S-Meterausschlag während des Empfangs.
Zur Abstimmung der Antenne wird kurzzeitig, mittels Impulstastung, auf bestes SWR gedreht. Ohne diese Impulstastung würde sich, durch das Nachlaufen des Motors, eine feinfühlige Abstimmung von C oder L sehr schwierig gestalten.
Oftmals möchte man, analog zu einem Drehgebersystem, das Drehen von L und C winkelgenau aus der Ferne vornehmen können und das auch während des Sendebetriebes. Und des Weiteren soll es möglich sein eine zielgenaue Voreinstellung eines Bandsegmentes vornehmen können, bevor gesendet wird. Quasi als abgesetzter handbedienter Antennen-Koppler direkt an der Antenneneinspeisung.
Es gilt Mittel und Wege zu finden um eine störungsfreie Steuerung eines Modell-Servos „ala“ Drehgeber zu bewerkstelligen. Dieses soll auch während des Sendebetriebes und ohne das einen Netzanschluß zur Verfügung steht, möglich sein. Ein zusätzliches Steuerkabel soll ebenfalls entfallen.
Sollen mehr als zwei Servos parallel betrieben werden, so kann dieses z.B. mittels NF- Modulation in verschiedenen NF-Segmenten geschehen.
Der technische Aufwand ist dann allerdings wesentlich höher.
Als Geber kann ein Potenziometer mit einer Skala von 0 bis 180°(270°) im Shack und ein abgesetztes Impulsteil, in Form eines Servo-Testers in Zusammenarbeit mit einem Modellbau-Servo, dienen.
Mittels Wendelpoti als Geber und Servo mit mehreren Umdrehungen (Segelwinde oder Eigenbauservo) lassen sich auch mehrere Umdrehungen realisieren (Rollspule o.ä.).
Im Servo befindet sich zwar eine Elektronik für die Motorsteuerung, aber man benötigt noch einen zusätzlichen Impulsgeber zur Erzeugung des Impulstelegramms in Form einer Puls Weiten Modulation (PWM).
0,8-2,4 ms (für den Modellbaubetrieb 1-2 ms) Impuls- und ~ 20 ms Pausenlänge sind zur Steuerung für das Servo vom Taktgeber (Servo-Tester) zu erzeugen.
Ferner wird, abhängig vom Servo-Typ, eine kräftige Stromversorgung mit 4,4 - 6 V und etwa 1 A Spitzenstrom, benötigt.
Während des Stellvorganges kann der Strom kurzzeitig stark ansteigen. Im abgeglichenem Zustand sind es dann nor noch wenige mA.
Soll kein zusätzliches Steuerkabel verlegt werden, so bietet sich das Koax-Antennenkabel für die Übertragung der zusätzlichen Spannung an.
Da jedoch Rechteckimpulse auf dem Antennenkabel zu Störungen beim Empfang führen,
muss man sich eine andere Möglichkeit der Übertragung einfallen lassen.
Auch würde, in umgekehrter Weise, u.U. der Sendebetrieb das Impulstelegramm stören.
Daher bedient man sich hier des Wechselstromes mit seiner positiven und negatiten Halbwelle zur Helligkeitssteuerung zweier Glühbirnen. Hiermit ist zusätzlich die galvanische Trennung zum Servo-Taktgeber (TG) gegeben.
Eine 4,8V- 6V Stromversorgung sollte z.B. in Form eines Akkus (4x1,2V/2Ah) am Servo-Ort vorhanden sein. Hier kann z.B. der zweite „Servo-Kanal“, eine Halbwelle ohne die Glühbirne, für eine Ladeschaltung des Akkus, herangezogen werden. Über diesen Weg wäre auch ein Ein- und Ausschalten der Servo-Steuerung denkbar. (Stromausfall)
Im Gegensatz zu kurzzeitigen Steuerbefehlen für Schalt- bzw. Stellvorgänge,
benötigt ein Modellbau-Servo ein ständig taktendes Impulstelegramm, da es sonst unkontrolliert gegen seine mechanischen Begrenzungen laufen kann.
Eine Lösungsmöglichkeit
Es wird in der nachfolgenden Beschreibung eine einfache Möglichkeit der störungsfreien Steuerung von Modellbau-Servos über das Koax-Kabel vorgestellt.
Da hierzu Wechselspannungen und Dioden im Spiel sind, hat man der nachfolgend beschriebenen Schaltungvariante, in Form eines analogen Optokopplers, den Vorrang gegeben.
Es mag durchaus andere Schaltungen geben, die ebenfalls gut funktionieren, jedoch erschien diese Variante noch am sichersten.
Der Aufbau soll sich so einfach wie möglich gestalten und keine PIC's beinhalten.
Bedienteilseitig wird, über einen Trafo (20V/40V/2VA), jeweils die positive und die negative Halbwelle des Wechselstromes, über zwei wechselseitg geschalteten Dioden und zwei getrennten 2KOhm/2W Potenziometern zwei Glühbirnen (60V/20mA), denen ebenfalls zwei Dioden unterschiedlicher Polung vorgeschaltet sind, zugeführt.
Zur Übertragung der Signale dient nur das Koaxialkabel.
Hier speist man die Steuersignale HF-verdrosselt ein.
Zwei LDR (Light Dependent Resistor) steuern am Zielort zwei Servo-Tester an.
Die Glühbirnen glimmen im hochohmigen Bereich des Potenziometers und werden bei deren Betätigung der Potis deutlich heller.
Bei den verwendeten LDR's ist eine Temperaturabhängigkeit nicht aufgefallen, das ist wichtig, denn die Glühbirnen werden trotz ihrer geringen Leistung doch noch sehr warm.
Sollte man hier Probleme feststellen, so hat hier mittels einer transparenten Scheibe, eine thermische Trennung zu erfolgen.
Über des Antennen-Koax-Kabel können mit dieser Schaltung zwei Glühbirnen, getrennt in ihrer Helligkeit, gesteuert werden.
Die LDR‘s sorgen für eine potential- und störungsfreie Umsetzung der sich zur Helligkeit der Glühbirne ändernden Widerstandswerte.
Diese steuern die Eingänge der Servo-Tester, aufgebaut mit NE555 / NE556, an. Deren Ausgänge wiederum steuern die Eingänge der Modell-Servo‘s präzise und winkelgenau an. Das Ganze geschieht linaer zur Potiskala.
Zwischen den Servo-Testern gibt es einige wesentliche Unterschiede, was deren Ansteuerung betrifft.
Bei vielen analogen Testern greift das Einstellpotenziometer direkt in das Zeitglied des Monoflops für die Impulslänge 0,8-2,4ms ein.
Hier dürfen die Leitungen nicht zu lang werden, oder gar HF zu sehen bekommen.
Die 25Hz (eine Halbwelle) zur Steuerung der Lampen überträgt ebenfalls der LDR und würde, an dieser Stelle eingesetzt, zu Problemen mit der Taktfrequenz führen. Daher wird hier der Gleichspannungseingang des Monoflops verwendet, da dieser mit Kondensatoren abgeblockt werden kann.
Durch die optische Trennung stellt eine Hf-Einstrahlung/Abstrahlung, kein großes Problem dar.
Preiswerte Servo-Tester (CD4001) benötigen unbedingt eine stabilisierte Versorgungsspannung.
Servo-Tester, die mit zwei NE555 bestückt sind, hingegen erfreulicherweise nicht.
Eine Schaltung in der der Steuerungseingang, Impuls- und HF-mäßig kalt ist und somit auch über lange Leitungen geführt werden kann, ist hier vorzuziehen.
Dieser Gleichspannungseingang ist unproblematisch und wird daher empfohlen.
Bei einer analogen Fernsteuerung über ein langes Kabel, zeigte sich diese Art der Übertragung, als besonders sicher.
Trotzdem sollte der Servo und das Impulsteil in einem abgeschirmten Gehäuse mit Durchführungskondensatoren eingebaut werden.
Vorteil
Steuerung über das Koaxial-Kabel
Einfach aber dennoch sicher
Eine ständige Nachführung, auch während des Sendens, ist möglich.
Eine hohe Störsicherheit sowie galvanische Trennung zum Servo.
Keine zappelnden Servo‘s
Die Poti-Stellung als Geber im Shack, entspricht exakt der Servo-Stellung an der Antenne.
Der Aufbau ist mit einfachen Mitteln aus der Bastelkiste realisierbar.
Nachteil
Es können mit dieser Schaltung maximal zwei Servos betrieben werden. Oder aber ein Servo und eine Stromversorgung. Somit kann eine Ladeschaltung den Akku stützen und zusätzlich die Servoschaltung ein und ausschalten.
Eine separate, leistungsfähige Versorgungsspannung von etwa 5V/1A, ist für den Servo am abgesetzten Ort erforderlich.
Aufbau
Kleintrafo 2x20V~ (sollte er zur Servo-Versorgung dienen, dann größer)
Glühbirne / LDR Kopplung (Fernmeldekleinlampe 60V/20mA)
Potenziometer (Geber Skala mit Winkel bzw. Grad Anzeige) 2KOhm/2W
L und C (Ein- und Auskopplung auf das Kabel / Standard)
Koax-Kabel (Übertragungsstrecke / Antennen-Kabel)
Optokoppler (Glühbirne und LDR, lichtdicht, Schrumpfschlauch)
AD-Wandler (Servo-Tester) 2x NE555 (oder1x NE556)
Modell-Servo (Standard Modell-Servos, (keine Digital-Servos) / Segelwinde / Eigenbauten
- Evtl. Akku-Betrieb (4,8V) mit Ladeschaltung -
Alternativ gibt es noch eine weitere interessante Schaltung, die mittels einer Brückenschaltung die Umsteuerung eines Gleichstrommotors zulässt. Sollte auf die beiden Steuertrafos verzichtet werden, so ist die Schaltung fest zu verdrahten, oder ein Trenntransformator vor die Einspeisung von L und N zu schalten.
Möglichkeiten der Servo-Steuerung
IC-7300 und SDRplay
Eine HF-VOX-Box
Zwei Geräte, über einen T- Adapter an einer Antenne betrieben, birgt immer das Risiko einer ungewollten Zerstörung des Zweit-Receivers, sobald aus Versehen, gesendet wird.
Durch das betätigen der PTT oder das Tunen mit dem eingebauten Antennen-Koppler, sieht der parallel geschaltete Receiver unweigerlich die relativ hohe HF Leistung des Senders.
Von einer Fehlanpassung jenseits von 50 Ohm einmal abgesehen.
Eine automatische Antennen-Umschaltung ist für den zweiten Receiver der beste Schutz vor der Zerstörung des Eingangsteils.
Es reichen wenige Bauteile aus der Bastelkiste und schon lässt sich eine solche Box in relativ kurzer Zeit aufbauen.
- ein typisches WOE-Projekt -
Mittels dieser Schaltung lässt sich ein zweiter Receiver, mit unterschiedlichen Eigenschaften sehr gut vergleichen und auch dauerhaft einsetzen.
Die Vor- und Nachteile der einzelnen Konzepte können somit direkt verglichen werden, ohne ständig Angst vor einer Vertauschung von Kabeln haben zu müssen.
Beide Geräte können sich so wunderbar ergänzen, ohne Eingriffe in ihnen vornehmen zu müssen.
Man riskiert somit keinen Garantieverlust und das Gerät wird auch nicht „verbastelt“. Die hier vorgestellte Box ist überall, schnell und universell einsetzbar.
Eigenschaften
Eine automatische Antennenumschaltung mit bis zu 100W HF-Leistung belastbar und einer weiteren Möglichkeit der PPT Steuerung.
Zwei PL SO259 Buchsen für die Antenne und den Transceiver und eine BNC- Buchse für einen zweiten Receiver, hier den SDRplay.
Die Ansprechempfindlichkeit liegt bei < 1W
Für SSB und CW ist eine einstellbare Abfallzeit (Delay) des Relais vorhanden.
Die Schaltung erfüllt folgende Bedingungen zum Schutz gegen Beschädigung des zweiten Receivers, durch die vom Transceiver abgegebene HF, beim Senden.
- Bei einer einmal korrekt ausgeführten HF-Verkabelung besteht zu keiner Zeit
mehr die Gefahr einer direkten Antennen-Verbindung zwischen dem Transceiver
und einem externen Receiver.
- Eine HF-Vox sorgt für eine sichere Umschaltung ab ca. 500mW Sendeleistung.
- Zusätzlich wird der Antennenausgang des zweiten Receivers während der
Sendung des Transceivers kurzgeschlossen.
- Eine PTT Ansteuerung ist möglich
- Ein Mute-Ausgang für weitere Steuerzwecke ist vorhanden
- Die Delay-Zeit des Relais ist über ein Trimm-Potenziometer einstellbar.
- Bei einen Ausfall der 12V Versorgungsspannung ist die Antenne immer zum
Transceiver durchgeschaltet.
- Mittels eines Schalters an der Box kann zum Normal-Betrieb des Transceivers
umgeschaltet werden.
- Eine Fernsteuerung der Box ist durch das Schalten der Betriebsspannung möglich.
- Die Betriebsbereitschaft der Box wird durch eine LED angezeigt.
- Ein solides Metallgehäuse rundet den Aufbau ab.
Technische Daten
Betriebsspannung 12V
Stromaufnahme ~30mA
Ein/Aus Kipp-Schalter
Betriebsanzeige LED
HF-Leistung 100W
HF-VOX Steuerung automatisch
PTT Schaltung ja Cinch
Mute Schaltung ja Cinch
Delay Zeit einstellbar
Alu-Gehäuse
2 x PL Buchsen
1 x BNC Buchse
2 x Cinch Buchsen
1 x Hohlstecker DC-Anschluss
Eine weitere Alternative
