| Na níže zobrazeném schématu je zapojení měřiče vf výkonu do 1W. Obvodové řešení je poměrně jednoduché a při oživování nečiní potíže. Vhodná kalibrační napětí si vypočítáme za pomoci vzorců uvedených v předcházejících článcích. |
| Pro doplnění uvádím odkazy na předcházející články o stavbě wattmetru: |
|
|
| Měřící obvod wattmetru určeného pro měření vyšších vf výkonů. Pro měření vyšších výkonů je použitý obdobný systém měření, jako v předcházejících zapojeních. Napětí na dané zátěži při měření vyšších výkonů je úrovní vysoké a to způsobuje jisté potíže při výběru vhodné usměrňovací diody. Křemíkové diody vhodné pro wattmetry nesnesou příliš vysoké napětí a tak je potřeba na vstup měřícího obvodu zařadit odporový dělič napětí s dělícím poměrem 10:1. Propojení umělé zátěže a vstupního děliče wattmetru provedeme pomocí stíněného koaxiálního kabelu o shodné impedanci, jakou má umělá zátěž. Napětí z děliče, který je kmitočtově kompenzován usměrníme diodou a po odfiltrování přivedeme na předřadné odpory měřidla. S výhodou můžeme použít přepínače pro změnu měřených rozsahů. Přepínač i část předřadných odporů lze vypustit, pokud se spokojíme s jedním rozsahem měřícím. |
| Napětí přivedené z měřícího výstupu zátěže na dělič napětí je po usměrnění diodou KA206 filtrováno a přes předřadné odpory přivedeno k měřidlu. Přepínačem před měřidlem vybereme vhodný rozsah měřeného výkonu. Při použití uvedeného přepínače získáme dva rozsahy a je zcela ponecháno na uvážení, jaké dva rozsahy použijeme. V případě uvedeném ve schématu je to rozsah 30W / 300W. Lze si zvolit libovolnou kombinaci, případně použít více polohový přepínač a po doplnění předřadných odporů a trimů si ocejchovat více rozsahů. Rozsahy wattmetru volíme s ohledem na připojenou zátěž, která musí být přiměřeně dimenzovaná. V 1. části článků o wattmetrech je uvedeno konstrukční řešení umělé zátěže zabudované do plechovky naplněné olejem. Pro požadovaný měřený výkon (dlouhodobý) postačuje paralelní řazení odporů typu TR 154 s kovovou vrstvou pro zatížení 2W. Počet odporů a jejich velikost lze vypočítat pomocí jednoduchého vzorce pro paralelní zapojení odporů. Příklad: požadujeme zhotovit umělou zátěž s impedancí 75ohm při trvalém výkonu 60W přiváděném do umělé zátěže. Můžeme použít 29 odporů 2k2/2W výše uvedeného typu. Krátkodobě takto vyrobená zátěž 'snese' až 300W. Pokud budeme požadovat vyšší zatížitelnost umělé zátěže, použijeme jednotlivé odpory pro vyšší zatížení např. 4W. V takovém případě 'snese' umělá zátěž trvale 106W a krátkodobě až 550W. Pro impedanci zátěže 50ohm budeme muset přidat odpory o stejné hodnotě, aby výsledný odpor sestavy souhlasil s požadovanou hodnotou 50ohm. Impedanci sestavené umělé zátěže můžeme můžeme vypočítat. Je potřebné si uvědomit, že vlivem roztylu hodnot odporů v tolerančním rozsahu, může být výsledná hodnota mimo požadovanou mez a tak je nanejvýš účelné si ověřit pomocí vhodného měřiče skutečnou velikost impedance námi sestavené umělé zátěže. Pokud se naměřená hodnota liší od požadované, budeme muset do sestavy přidat, případně odebrat odpory. Při vlastním měření pomocí přístroje RF-1 nebo šumového můstku, lze na sestavené umělé zátěži odečíst případnou nežádoucí složku impedance a to jak indukční, tak kapacitní. Kompenzaci lze provést dodatečně a to připojením malé indukčnosti nebo kapacity a měřením ověřit oprávněnost takového regulačního zásahu. Na tomto místě je vhodné připomenout, že v případě hledání požadované impedance umělé zátěže se varujte použití kombinací jednotlivých odporů v různých hodnotách. Používejte jen odpory stejné hodnoty. Uvedené platí i pro zatížitelnost odporů v sestavě. Pokud se nám podařilo sestavit umělou zátěž a jsme s její impedancí spokojeni, můžeme provést propojení umělé zátěže a vstup watmetru a to pomocí koaxiálního kabelu. K tomu použijeme BNC konektory za předpokladu, že měřící část nebude zabudovaná u umělé zátěži v jedné karabičce. Cejchování wattmetru není složité a pomocí síťového kmitočtu jej provedeme poměrně snadno. Po dobu cejchování je potřeba vyměnit kapacitu za usměrňovací diodou z původní hodnoty M1 za hodnotu 10uF. Po skončeném cajchování zapojíme původní kapacitu zpět. Pro cejchování síťovým kmitočtem použijeme sekundárního napětí transformátoru, řízeného regulačním transformátorem. Zde je vhodné připomenout zvýšenou opatrnost při práci se síťovým napětím. Lze samozřejmě použít přímo vysílač s potřebným výkonem pro plný měřený rozsah. Přivedeme napětí na vstup zátěže a pomocí voltmetru přepnutého na střídavé rozsahy změříme napětí na zátěži (vstupu děliče). Pozor na údaje digitálních voltmetrů - některé při měření na střídavých rozsazích neukazují správnou velikost napětí, zejména při vyšších kmitočtech. Pro potřeby cejchování lze velikost napětí na dané impedanci umělé zátěže zjistit z tabulky: |
| Požadované napětí pro daný výkon (300W přísluší napětí 122.474V / 50 ohmů) přivedeme na umělou zátěž, která je propojena s měřící částí. Odporovým trimem nastavíme na výstupu z děliče 10x menší napětí(pro 300W bude napětí 12.247V), než je na vstupu děliče. Přepínač rozsahu přestavíme do polohy 300W a předřadným odporem pro rozsah 300W nastavíme plnou výchylku měřidla. Napětí na vstupu upravíme na 38.73V, přepneme přepínač rozsahů do polohy 30W a příslušnými předřadnými odpory měřidla nastavíme plnou výchylku. Ocejchovaná stupnice má nelineární průběh a tak musíme pro každou hodnotu výkonu vynést značky na stupnici pro daný rozsah zvlášť. Dělení zvolíme pro 300W rozsah po 10W a pro rozsah 30W vystačíme s dělením po 2W. |
| Jen pro úplnost uvedu jiné řešení wattmetru, který používám velmi dlouho a k plné spokojenosti. S posledně popisovaným sytémem wattmetru má tento společnou umělou zátěž, dělič napětí s usměrňovací diodou a filtrací. Vše je zabudováno do tělesa chladiče umělé zátěže a výstup pro měřící přístroj je vyveden na BNC konektor. Jako měřidla používám kapesní PC, který je vybaven výrobcem programovatelným analogovým vstupem/výstupem. S výhodou lze tento vstup analogový použít k měření výkonu přiváděného do zátěže (mimo jiné). Ve vnitřní části chladícího tělesa je ještě zabudovaný obvod šumového můstku řízený napětím z PC. Pomocí SW vytvořeného pro specifické měření i ovládání obvodů je možno na zobrazovači sledovat měřené parametry v číselné formě nebo graficky. Kompletní výsledky měření je možno vytisknout na barevném plotru, který je součástí kompletu PC, uložit na mikro FD nebo pomocí sériového rozhraní RS-232 přenést do jiného PC k dalšímu zpracování. |
| Na závěr přeji případným stavitelům wattmetru hodně zdaru a pokud někdo se rozhodne pro modifikaci zapojení, případně jiné inovace - předpokládám, že ostatní čtenáře seznámí formou článku se svým dílem. Osobně (nejen já) uvítám každý nápad už realizovaný, nebo ve stádiu úvah, případně zkušenosti při měření zejména v provozu, který zveřejníte. |
Autor: Láďa Fórum
Fousáč Plzeň CL-51