Amatör telsiz, elektronik ve haberleşme projeleri. Türkiye'de amatör telsizciliğin tarihi (hazırlanıyor) Forty QRP. EFE QRP. JRC NRD 92. Heathkit. KDK.
K1FM MAGNETIC LOOP ANTENNA - VERSION 3 (REMOTE CONTROLLED - MANUAL)
Tüm unsurlarıyla versiyon 3. Bir sırt çantasına sığabilir.
Kurulu haliyle balkonumda (duvarlara rağmen SWR 2:0'nin altında)
Bu konuyla ilgili son yazımda belirttiğim gibi, otomatik anten ayarından beklediğim performansı alamayınca, en azından anteni uzaktan kolayca elle ayarlayabileceğim bir sisteme sahip olmak istedim. Otomasyon, daha iyi bir mekanik uygulamayla daha sonra da üzerinde çalışabileceğim bir konuydu. İkisi kaba, ikisi ince ayar için olmak üzere toplam 4 düğmeyle kontrol edebileceğim bir sistem şimdilik yeterli olacaktı.
Bu defa yola başka bir motor (NEMA17) ve sürücü (A4988) ile çıkmaya karar verdim. Bunun nedeni, motorla kondansatör arasından ek bir mekanizma kullanmaksızın küçük dönüş açıları ve ayar hassassiyeti sağlayabileceğimi düşünmemdi. Böylece bir önceki denemede kullandığım BYJ motorun kendi içindeki redüktöründen ve kendi eklediğim 1:25 Lego redüktörden kaynaklanan dişli boşluğu sorununu da azaltmak istiyordum. Ayrıca 28BYJ-48, 5V ile çalışan küçük bir motordu ve NEMA17 tip motorlara göre torku çok daha düşüktü. Bunun da adım sayısı hatalarına yol açabileceğinden kuşkulanmıştım.
Böylece bir NEMA17 tip motor, onu sabitlemek için bir L profil montaj parçası ve bir A4988 sürücü modülü elde ettim. Hassas ayar yapabilmek için motor adım sayısını anlık olarak görmek istiyordum, bunun için de minik bir 128 x 64 piksellik bir Oled ekran kullanmaya karar verdim.
Tabii bu değişiklikleri yapabilmek için motor sürücü kütüphanesi de değişti ve VE1CEN'in hazırladığı yazılımı uyarlamak gerekliliği de ortaya çıktı. Daha doğrusu ben uyarlamanın yeterli olacağını düşünmüştüm ama yeni motor ve sürücüyü deneyerek komutları doğru kullanmayı öğrenmem düşündüğümden çok zaman aldı (zamanın akmaz gibi geldiği öğrencilik günlerimi 'saygıyla anıyorum'!) En sonunda değişikliklerle, yamalarla falan bu işin olmayacağını görerek oturup baştan bir program yazdım. Zaten basit bir program sayılır, yaptıkları:
Ilk açılışta kondasatörü en küçük değere ulaştığı konuma gelene kadar döndürüpö S1 anahtarına kapatmak ve adım sayacını sıfırlamak
S2-S3 butonlarına her basışta motora saat yönünde veya saat yönünün aksine 1/2 adım attırmak
S4-S5 butonlarına her basışta motora saat yönünde ve saat yönünün aksine 1 adım attırmayı sağlamak
Her adımdan sonra sayacı (ve ekranda görünen sayıyı) güncellemek
Kondansatörün en küçük veya en büyük değerlerine ulaştığında motoru kapatıp dönüşü durdumak ve ekranda uyarı vermek
Eldeki malzemeleri bir 'breadboard' kullanarak geçici olarak bağladım ve yine denemelere başladım. Bizim program çalışmaya çalışıyordu ama başka bir sorun vardı. Ben motora 1/4, 1/8 adım attırarak redüktöre gerek kalmadan çok hassas ayar yapacağımı düşünmüştüm ama, heyhayt. 1/4 adım ve ötesinde, motor kondansatörü döndürmekte zorlanıyordu! Yani 1/1 ya da 1/2 adıma mahkumdum (veya daha güçlü, ve tabii ki daha pahalı bir motor edinecektim). Bu şekilde dönüp geldik mi bizim Lego redüktöre?
Başa gelen çekilir diyerek, motoru, redüktörü ve kondansatörü 'eş eksenli' olarak bağlayıp yerleştirdiğim bir kutu yaptım (indirim marketinde bulduğum MDF türevi plakalarla), boyayınca biraz bir şeye benzedi. Lego redüktörün eksenine takılı bir çarkın üzerine eklediğim küçük bir mil, yine bu montajda da kondansatörün en küçük değerinde S1 anahtarını kapatacak şekilde ayarlandı. Lego redüktörün bir avantajı da şu oldu: Elektriksel olarak stepper motoru ve kondansatörü birbirinden ayırdı (plastik!).
Kumanda bölümü için de siyah plastik bir kutu aldımç Arduino Nano'yu ve motor sürücüsünü bir delikli plakaya monte ederek bağlantıları yaptım, sonra plakayı kutunun tabanına sabitledim. 5 butonu bir delikli plaka üzerinde kutunun kapağına içten bağladım, aynı şekilde Oled ekranı da bir delikli plaka parçasıyla kapağa içten monte ettim. Tabii bunların hepsini Arduino'ya da bağlantılandırdım.
Loop Anten Ayar Kontrol Kutusu
Alttaki 4 düğme kaba/ince ayar, saat yönünde ve ters yönde dönüş komutu vermek için. Üsteki 'yalnız' düğme ileride 'F(fonksiyon)' tuşu yapılmak üzere ayrıldı.
Fotoğraflarda görebileceğiniz gibi, hem DC güç bağlantılarında, hem de RJ-45 konnektörüne giden kablolarda girişimi azaltmak için ferit var. İlk versiyonlarda bunlar olmadan (özellikle SWR yüksek olduğunda) Arduino'nun donup kaldığına tanık olmuştum. Bu versiyonda bu sorunu yaşamadım ama, başka bir yazıda değineceğim gibi, Manyetik Loop toprağı olmayan bir anten olduğundan bu tip önlemler daha da önem kazanıyor. Benim kurduğum haliyle bu sistemde Kumanda kısmıyla, kondansatör kutusu arasındaki bağlantı bir CAT-6 ağ kablosu, RF yalıtımı da olmadığı için aslında anten işlevi de görüyor ve biz gönderme yaptıkça bir miktar RF'i istasyonumuza geri getiriyor.
Sistemin kullanımı basit. Güç verdiğinizde, kontrol ünitesi kondansatörü minimum noktasına kadar döndürüp duruyor ve ekranda '0' rakamı görünüyor. Ondan sonra çalışmak istediğiniz frekansta düşük güç ile çıkış yaparak, en düşük SWR değerini bulana kadar butonlarla ayar yapıyorsunuz (evet iyi bir SWR metre olmadan çok zor, tavsiyem çift ibreli olan bir tane ile çalışmanız). Yalnız bunu hızlı yapabilmeniz için antenin kabaca hangi bantta, hangi adım değerinde ayarlanabildiğiniz bilmeniz gerek. Bu nedenle ilk başlangıçta yapmanız gereken bir şey var, o da farklı bantlarda seçeceğiniz bir frekansta anteni tune edip, adım sayısını not etmek. Örneğin anteni 20m ve 30m bantları için yaptınız, o zaman mesela 14.050 KHz ve 10.120 KHz'te tune olduğunda kaç sayacın kaç adımda olduğunu aklınızın bir köşesinde tutup, sonraki ayarlamalarda doğrudan bu konumlarda başlayabilirsiniz. Örneğin ben şu değerlerle ayara başlıyorum: 14.000 KHz-100 adım, 10.100 KHz-400 adım, 7.000 KHz-1000 adım. İşe bu noktalarda başlayınca, istediğim frekans için anteni ayarlamam 3-4 saniyeden fazla sürmüyor.
Şimdi bu haliyle antenin performansına bir bakalım. İkinci tablodaki SWR ve empedans değerleri bir NanoVNA ile ölçülmüştür. Son sütundaki etkinlik değerleri ise boşluktaki bir dipol antene (free-space dipole) kıyasla yüzde olarak hesaplanmıştır:
En başta da belirttiğim gibi, eğer yarışmalara katılmak gibi bir nedenle kullandığınız antenden yüksek performans bekliyorsanız, bu anten size uygun değil. Ama benim gibi binanızın çatısına, bahçesine erişiminiz yoksa, balkon gibi kısıtlı bir alandan nisbeten düşük güçle çalışacaksanız, ve zaman zaman küçük bir paket halinde her yere taşıyabileceğiniz bir anten istiyorsanız bundan iyisini bulabileğinizi sanmıyorum. Bana göre "ayak izi"ne kıyasla en verimli anten, öneririm.
Bu bir proje sayılmaz ama yine de bir uygulama örneği olarak arşivlemek istedim. Severek kullandığım anten tuner'ın göstergesini loş ışıkta okumakta zorlanıyordum. Aydınlatma vardı ancak hem dışarıdan 12V DC istiyordu, hem de eski tip bir ampul kullanılmış olduğu için zayıf oluyordu. Bu nedenle DC girişini söktüm, yerine epoksiyle bir açma-kapama düğmesi yerleştirdim. Beyaz bir led ve AAA boy pil yatağıyla da devreyi tamamladım.
Manyetik Loop (ML) antenimi kullamaya başladıktan bir süre sonra, özellikle çıkış gücünü 50W'ın üzerine yükselttiğimde bazı sorunlar çıkmaya başladığını gözledim. Zaman zaman SWR aşırı yükseliyor, telsiz korumaya geçiyordu. Stepper motorun kumanda devresinin de bazen donup kaldığını görüyordum. Kendi yaptığım bir detektörüm vardı, onunla da kontrol ettim. Hem RF hattı, hem de kumanda bağlantı kablosu üzerinden RF istasyona geri geliyordu. Bir defasında tuner'dan hafifçe çarpılınca artık tamam deyip sorunu gidermek için ne yapabileceğimi araştırmaya başladım (neyse ki sabrı olanlar için kaynak sıkıntısı olmayan bir konu).
Önce bu konularda bilgisine en güvendiğim kişinin, rahmetli TA2J Fazıl Ağabey'in Amatör Radyo Teknik ve İşletme El Kitabı eserine bir göz attım, diyordu ki:
"Blendajlı bir kablodaki işaret akımları kablonun içindeki iletkenlerden ve blendajın iç yüzeyinden akar. RF işaretlerinin bulunduğu ortamlarda adeta bir anten gibi işlev gören bu kabloların blendajının dış kısmından da (!) bazı yüksek frekanslı akımlar akarak istenmeyen etkileşimlere neden olabilir." (sf.377)
Aslında sıkıntının kaynağı üzerine bir düşüncem vardı. ML antenlerin örneğin bir dikey çubuk antenin radyalleri gibi toprak veya "dengeleyici" (counterpoise) işlevi görecek ayrı bir unsuru yok. Dolayısıyla hassas ayar yapamazsanız SWR zaten çabucak yükseliyor, bir de eşeksenli kablonun örgüsünün dış tarafından RF geri dönünce sorun iyice büyüyordu. Büyük olasılıkla RF'in geri geldiği tek yol o da değildi. Balkondaki anten bütün elektrik kabloları tarafından taşınıyordu. Ayrıca oturduğumuz eski, çok katlı binanın toprağına da çok güvenmiyordum.
Fazıl Ağabey'in söylediği gibi, bu işaretleri bastırmanın bir yolu uygun özelliklerde ferrit nüve kullanarak bir bobin yapmaktı, çünkü: "bu amaçla kullanılan ferrit malzemeler hem (dış) blendaj iletkeninin endüktansını (L) arttırarak hem de yüksek frekanslarda kayıplar getirerek etkileşimlerin önlenmesine yardımcı olur. "(s.377)
Ve: "...Yüksek frekanslı bazı uygulamalarda kullanılan nüvelerin kayıplı olması tercih edilir (örneğin, bazı RF şok bobinleri için olduğu gibi). (...) Nüve malzemelerinden kaynaklanan bu kayıp çekirdek kaybı (core loss) olarak nitelenir. Çalışma frekansında kaybı yüksek olan bir nüve birlikte kullanılmış olduğu bobinin kalite katsayısını (Q) düşürür. Harcanarak kaybedilen güç nüvede ısıya dönüşür (...) (s.156)
Kablo blendajının dışından akan bu istenmeyen akıma teknik olarak İngilizce'de "common mode current", bu akımı azaltmaya yarayan bobinlere de "common-mode choke" deniliyordu. Aslında doğru çevirisi "boğma bobini" ya da "boğucu bobin" olabilir ama nedense oradaki "choke" gelmiş bizde olmuş "şok" :) Aslında bobinin işlevi blendajın dışının empedansını 2000-3000 kΩ gibi yüksek bir değere getirerek yüksek frekanslar için "direnç" yaratmak olduğundan, "boğmak" daha uygun bir deyiş. Her neyse, sonuçta hangi ferrit nüveyle nasıl bir bobin yapabilirim diye bakındım.
K.Amerika'da özellikle RF girişimini (enterferans) azaltmakta kullanılacak malzemelerin ticaretini yapan Palomar Engineers firmasının hem hazır şok bobinleri, hem de şok bobinleri yapmak üzere ferit nüveler sattığını gördüm. Bu sitede, nüvelerin özelliklerine ve istediğiniz uygulama için nasıl nüve seçileceğine dair bilgilendirmeler de var. Bunlardan çok yararlandım. Bir de K9YC'nin "Amatörün RF Girişim, Ferritler, Balunlar ve Audio Arayüz Hazırlama Rehberi" açıklayıcı oldu. K9YC'nin web sayfasını mutlaka incelemenizi öneririm.
"Snap-on", geçme nüve. Fotoğraf Palomar Engineers web sayfasından.
Yine Palomar Engineers web sayfasından, örnek aldığım şok bobini
Okuduklarımdan yola çıkarak, Mix-31 olarak adlandırılan malzemeyi seçtim. K9YC'ye göre 31 tipi karışım, hem 1,5-150 MHz arasında etkiliydi (benim bütün haberleşmemin 0-30 MHz arasında olduğunu düşünürsek hem temel hem de harmonik işaretleri bastıracağını düşündüm). Maliyetin düşük olması için, büyükçe bir halka nüve alıp kabloyu içinden 8-10 defa geçirmeye karar verdim. Aslında İngilizce'de "snap-on" (geçirme) denilen nüvelerden kullanmak da mümkün. İstediğiniz bastırma düzeyine varana kadar kabloya tur attırarak nüvenin içinden geçirmeye devam etmek yerine, tur sayısı kadar nüveyi kablonun üzerine takabilirsiniz. Ancak 10-15 "geçirme" nüvenin maliyeti, bir halka nüveden 3-4 defa daha pahalı, bir de o koca nüveler üzerine geçirilince kablo yılana benziyor :)
Uzatmayayım. Digikey'de istediğim büyüklükte bir 31 Mix nüve buldum, ısmarladım. Nüve gelince, iki ucunda da blendaja birer SMA konnektör lehimlediğim, 1,5m kadar uzunluktaki RG-58 kabloyla deneylere başladım. Kablonun bir ucunu NanoVNA'dan ayırmadan, diğer ucunu nüveden geçirip tekrar NanoVNA'ya bağlayarak 0-30 MHz arasında her turda ne kadar kayıp meydana geldiğini izlemeye başladım. Fotoğraflarda da görebileceğiniz gibi, 15 turda yaklasık 33-35 dB zayıflatma elde ettim.
15. turdan sonra artık hem kabloya zarar vermeden sarım yapmak zorlaştı (zaten bükülme yarıçapını zorlamıştım) hem de fazladan yaptırdığım geçişler zayıflatmada büyük bir fark yaratmadı. Ardından bobini elimdeki eski bir plastik kutuya, BNC konnektörlerle yerleştirdim ve harket etmeyecek şekilde sabitledim. Cihaz ve tunerin arasına girecek şekilde bağlantıları yaptım ve kullanmaya başladım.
K1FM MAGNETIC LOOP ANTENNA - VERSION 2 (REMOTE CONTROLLED - AUTO)
ABD'den Kanada'ya taşınırken bir kutuya giren bizim loop anten, küresel salgın, lojistikte aksamalar, sokağa çıkma yasakları falan derken 2020 sonuna kadar parçalarına ayrılmış olarak bir çekmecede kaldı. Nihayet yılbaşına yaklaşırken işlerin yavaşlamasıyla biraz amatör çalışma yapmaya karar verdim. Önceleri dinlemekle yetindim, sonra dayanamadım duyduğum Amerikan istasyonlarına çağrı yapmaya karar verdim ve hayretle gördüm ki, odanın içinde, 5W gibi bir güçle bile Florida, Georgia gibi uzak eyaletlerden beni duyuyorlar...
Montreal'de bir bina ve 10. katta "minimalist " bir istasyon
Tabii bir sonraki hevesim anteni dairenin balkonuna çıkarmak ve daha yüksek güçlerde çalışmak oldu. Ama bir sorun vardı. Önceki yazımda da belirtmiş oldğum gibi, bu anten frekansı biraz kaydırınca (örneğin 20m bandında 20-30 kHz) yeniden ayar gerektiriyordu. Bana bir metre mesafedeki anteni ayarlamak bile zor gelirken (gözlerim SWR metrede, sol elimi arkaya uzatıp bakmadan ayar mekanizmasıyla oynuyor, sağ elimle de PTT düğmesine basıyorum) anten balkonda olunca nasıl ayar yapacaktım?
Tahmin edebileceğiniz gibi Internet'te sayfadan sayfaya birkaç gün gezdim ve anladım ki bunun kolay bir yolu yoktu. İlk fikrim, kondansatörü düşük devirli basit bir DC motora bağlamak ve onun aracılığıyla ayar yapmaktı. Olumsuz yanları yüzünden bu fikirden çabucak vazgeçtim: Anahtarlamada ve motorun devreye girip-çıkmasındaki gecikmeler yüzünden, hassas bir ayar yapmak için sürekli ileri-geri hareket vermem gerekecekti. Kondansatörün minimum ve maksimum konumlarında motor hareketini durdurmak da bir sorundu, bir de çok yavaş devirli bir motor kullanınca bant değişikliklerinde istediğim konuma gitmek çok uzun sürecekti, vb.
Okudukça ben de gerçekleştirebileceğim en uygun çözümün, bir mikro-işlemci aracılığıyla kontrol edilecek ve kondansatörü döndürecek bir stepper motor kullanmak olduğuna ikna oldum. Internet'te başka amatörlerin projelerini incelerken, gözüme VE1CEN'in çalışması ilişti. Daha basitti ancak uygulanması daha kolaydı, üstelik otomatik ayar imkanı da sunuyordu, bu nedenle denemek istedim.
VE1CEN Loop Anten Uzaktan Ayar Devresi
Şemada da görebileceğiniz gibi VE1CEN'in devresi Arduino ile tasarlanmış. Loop antenin yakınına yerleştirilen bir anten, bir miktar RF gerilimini Arduino'ya taşıyor. D9 gerilimi doğrultuyor, diğer 8 diyot ise modüle ulaşan gerilimin 5V'u aşmasını engelliyor (Arduino'nun kabul edebileceği en yüksek gerilim). Arduino bu gerilimi dijital bir değere dönüştürüyor, onu da ölçme ve karşılaştırma için kullanıyor.
S2-S6 düğmelerin ikisi elle ayar için motoru saat yönünde ve aksi yönde çevirmek için. Üçüncüsü belirli bir ayar noktasını hafızaya yazmak, dördüncüsü ise o ayar noktasına ait değeri geri çağırmak için. Beşinci düğme ise ayar işlemini başlatıyor. Doğal olarak, stepper motor ile arduino arasında bir sürücü modülü var. Bir de ayar işlemi için referans noktası oluşabilmesi için kullandığımız bir anahtar var (S1).
VE1CEN, yapım ve işleyişi ile ilgili tüm ayrıntılarıyla açıklamış olduğu için uzun yazmayacağım, şuradan özgün belgeye bakabilirsiniz. Genel olarak işleyişi anlatayım. Çalışmak istediğiniz her bantta, uygun buldugunuz bir frekansa gidip motoru elle kontrol ederek anteni tune ediyorsunuz. En iyi ayarın olduğu konum stepper motor için belirli bir adım sayısına denk geliyor. Bu değeri hafızaya alıyorsunuz. Bundan sonra söz konusu bantta haberleşme yapmak istediğinizde, bu değeri geri çağırıp cihazınızda mandala basarken (FM ya da AM) 'ayarla' komutu veren düğmeye basmanız yeterli oluyor. Arduino, önce motoru o adım sayısı kadar 'yürütüyor'.
Hafızadaki konuma varınca önce saat yönünde sonra da karşı yönde belirli bir adım sayısı kadar döndürüyor, bir yandan da antenden gelen gerilimi ölçüyor ve sonra da en yüksek çıkış gücünü (en düşük SWR oranını) bulduğu konuma motoru geri getiriyor. Kulağa uzun gelebilir ama bütün bunlar bir-iki saniyeden fazla sürmüyor. Şunu da ekleyeyim, her defasında aynı konumu bulabilmek için bir referans noktası gerekli (sıfırıncı adım). Onu da kondansatörün aksına bağladığınız bir parçanın, bir anahtarı kapatmasıyla elde ediyorsunuz. Devreye ilk gerilim verdiğinizde, Arduino motoru döndürüp anahtarı kapatıyor ve sayacı sıfırlıyor.
Gördüğünüz gibi burada bir geri-bildirim döngüsü var. Başka projelerde bu geri bildirim, RF hattı üzerindeki bir örnekleyici sayesinde elde edilen SWR değerine dayalı. Bu projede ise, antenin etkin çıkış düzeyi kullanılıyor. Bu arada, kaç tane ayar konumunun hafızaya alınabileceği, ayar sırasında motorun kaç adım ileri-geri gideceği gibi birçok değer, programdan değiştirilebiliyor. Yine kullandığınız motor ve sürücü devresine uyarlamak için de programda değişiklikler yapabilirsiniz.
Ben daha ciddi bir yapıma girişmeden önce elimdeki Arduino setinin parçası olan küçük bir stepper motor (28BYJ) ve ULN2003 sürücü ile bir deneme yapmak istedim. Ortaya fotoğraflarda gördüğünüz montaj çıktı. Elbette yine elimdeki Lego parçalarını değerlendirdim.
Aksa takılı olan çarkın üzerindeki gri parça, sıfırlamayı sağlayan anahtarı kapatmaya yarıyor.
Kumanda 'paneli'
Sistem en yüksek çıkış noktasını ararken ekrandan durumu izleyebilirsiniz (serial monitor ile)
Bu sistemi çeşitli parametreleri değiştirerek bir süre denedim. Bir yandan ayar komutu veriyor, bir yandan da bağladığım SWRmetre'de sonucu gözlüyordum. Gördüm ki mikrodenetleyici her zaman en düşük SWR/en yüksek çıkış noktasını bulamıyor ve kondansatörü olması gerekenden farklı bir noktada bırakıyordu. Bir örnekle anlatırsam daha kolay olacak. Diyelim ki benim hafızaya 7050 KHz için aldığım ayar başlangıç noktası adım 1000 olsun. 'Ayarla' komutunu veriyorum, mandala basıyorum. Arduino, stepper motoru 1000 adım ilerletiyor. Sonra 950. adıma geri gidiyor, peşisıra 1050. adıma kadar ilerliyor ve RF gücünü ölçüyor. Bu arada en yüksek çıkışın örneğin 1022. adımda olduğunu saptamışsa, tekrar 1022. adıma gidip duruyor. İşte bu konumda normalde en düşük SWR'yi görmem gerekirken, her zaman görmüyordum. Bu durumda elle birkaç adım ileri veya geri yaptırmam gerekiyordu.
Bir-iki hafta bu sorun üzerinde çalıştıktan sonra anladım ki 'backlash', yani diş boşluğu sorunu yaşıyordum... Bizim stepper motorun içinde bir dişli çark kutusu vardı, ayrıca motor da yumuşak/esnek malzemeden bir mil ile 2 Lego çarkı döndürüyordu. Dişlerin arasında bol bol boşluk oluşması için gerekli koşullar fazlasıyla mevcuttu. Motor bir yönde belirli bir adımda katettiği mesafeyi, aksi yönde aynı adım sayısında kat edemiyordu. Bir yöne doğru dönerken sıkışan dişliler, aksi yöne döndürülünce hemen harekete geçmiyor, önce çok az da olsa boşta dönüyorlardı. Muhtemelen mil de esniyordu. Bu nedenle de ilk birkaç ayarlamadan sonra, sistem anteni verimli biçimde tune edemiyordu. Ancak ne yalan söyleyeyim, aşağıdaki filmde görebileceğiniz gibi çalışınca da gayet güzel sonuç veriyordu. Filmde 2 farklı frekansta en yüksek güç noktasını arama işlemi sırasında ibrelerin nasıl inip kalktığını, sonra da 1:1.2 gibi bir SWR değerinde nasıl sabitlendiğini fark edeceksiniz.
Alttaki filmde de aynı arama işlemi sırasında kondansatör kutusunda ne olup bittiğini görebilirsiniz.
Bu diş boşluğu sorununu mekanik olarak çözmem elimdeki araçlarla mümkün olmayacağından yazılımda bazı değişiklikler yaparak gidermeye çalıştım. Örneğin en yüksek güç noktasını arama işlemi bittikten sonra, saptanan noktaya değil ama birkaç adım ilerisi veya gerisine dönmek, her ayar komutu geldiğinde önce referans noktasına gidip adım sayısını sıfırlamak gibi çözümleri denedim. Bunlar ne yazık ki çok büyük bir fark yaratmadı. Bu nedenle de daha iyi (ve pahalı) malzemelere bütçe ayırabileceğim bir zamana kadar, loop antenimi uzaktan tune etmek fikrini değil ama bu otomatik ayar işlevini bir kenara bırakmaya karar verdim. Bir sonraki aşama, bu projede stepper motor kontrolü hakkında öğrendiklerimi uygulayarak elle ayar yapabilmemi sağlayacak bir mekanizma yapmak oldu: Versiyon 3. Onu da şu sayfada okuyabilirsiniz.
Yaşı tutmayan arkadaşlar bilemez, bu alıcı-verici 1990'ların sonunda ICOM 706 ile birlikte piyasadaki en gelişmiş mobil HF alıcı-vericiydi (işin ilginci cihazın tanıtım sayfası hala Kenwood'un internet sitesinde duruyor). Şu anda kullandığım TS-50 ise bana New York, Queens'ten komşum bir amatörün hediyesi (reklam sevmez, ismi bende kalsın). Elbette yeni kuşak yazılım-tabanlı cihazların sunduğu özelliklerin ve kolaylıkların hiçbirine sahip değil, hatta artık neredeyse standart haline gelmiş dijital sinyal işleme özelliği de yok; ancak 20 yıldan eski olmasına karşın hala tüm işlevleri sorunsuz olarak çalışıyor, alıcısı gayet hassas ( > 0.25 µV), ergonomik bakımdan da iyi tasarlanmış.
Minimalist istasyonum: Kendi yaptığım keyer, TS-50, basit bir tuner ve kendim onarıp geliştirdiğim güç kaynağım
Eksikliğini hissettiğim iki özellik var: Birincisi, çift kollu (dual paddle) maniple kullanabilmek için bir dijital anahtarlayıcı (iambic keyer) devresi. Bu eksikliği kendi yaptığım harici bir devreyle giderdim. İkinci de CW için bir ara frekans filtresi. Bunlar neredeyse cihazın fiyatının üçte birine satılıyor, o nedenle yine bunu da kendi yaptığım bir CW filtresiyle halletmeye çalıştım ama başarılı olduğumu söyleyemem. Ne yazık ki imalatçının kullanmış olduğu ara frekans kristallerinin aynısını bulmak mümkün değil. Dikkat edin, 'aynı frekans' demiyorum, çünkü nominal frekansı cihazın ara frekansının aynısı olan kristallerin hiçbiri, aynı sonucu vermiyor, deneyip gördüm. Kapasitans ve diğer özellikleri, Kenwood'un kullanmış olduğu kristallerden farklı olduğu için yaptığınız filtre ara frekansın 1 - 1,5 kHz altında veya üstünde çalışıyor. Bu nedenlealçak frekans hattı üzerine eklenebilecek bir filtre yapacağım.
Sonuç olarak TS-50'yi severek kullanıyorum. Cihaza biraz "bakım" yaptığımı da söyleyebilirim. İlk olarak, kapatılıp açıldığında kullanım ayarları, frekans, mod gibi bilgilerin saklanmasını sağlayan belleğin pilini değiştirdim. Eski pil bitmiş olduğu için cihaz her açılışta 14.000 KHz'te SSB moduna geri dönüyordu. Pili değiştirmek son derece kolay bir işlem, alt kapağı çıkarınca eski pili ve bağlantılarını görmemek mümkün değil zaten. Havya ile hızlıca eski pilin bağlantılatırını ayırıp, plaketi temizledikten sonra yeni pilin bağlantılarını lehimlemek yeterli. Bazı amatörlerin doğrudan pili lehimlemek yerine, uygun boyutta bir pil yatağı koymayı tercih ettiklerini de gördüm. Bu şekilde yapınca lehim bağlantıları bulunan endüstriyel tip piller yerine "saat tipi" denilen, marketlerde vb. bulunabilecek pilleri de kullanmak mümkün oluyor. Ben 5 yıldan önce değiştirmeyeceğim için endüstriyel tip pili tercih ettim.
Arka planda gördüğünüz plaket (digital board) cihazın içinde duran ana plaketin üzerindeki iki beyaz konnektöre oturuyor ve vidalanıyor.
Üretim sırasında takılmış olan pil
Yeni pil takılıp lehimler yapıldıktan sonra
Bu cihazın ikinci sorunu da ses ayar potansiyometresine dokunulunca zaman zaman sesin tamamen kısılmasıydı. Ayarlı dirençte bir bozukluk ya da kontrol kartındaki devre yollarında bir kopukluk olduğundan kuşkulanıyordum ama, ön paneli çıkarınca anladım ki düşme nedeniyle (arkadaşım bundan söz etmişti ama aklımdan çıkmış) metal kasa eğrilmiş, potansiyometrenin lehimli olduğu küçük devre kartı ile kontrol kartı arasındaki mesafe açılmış, bu da temassızlığa yol açıyormuş. Kasayı düzelttikten sonra sorun ortadan kalktı.
Başparmağımın hemen üzerine, ses ayar potunun yeri ve ekran arasına bakarsanız kasaki eğrilmeyi görebilirsiniz. Bu düşüşten sonra cihazın çalışabilir kalması da takdire değer tabii
'Kaportacıdan dönüşte'
Kontrol devresinin yerine takılması ve son denemeler
Bir de, bakım-onarım denilemez tabii ama, verici güç ayarlarında da bazı değişiklikler yaptım. Bu cihazı evden, balkondaki manyetik halka antenle kullandığım için hem çevreye girişim (enterferans) yapmamak, hem de sağlık bakımından 100W çıkış gücüyle kullanmak istemedim. Ne yazık ki TS-50'de çıkış gücünü 1 ile 100 W arasında nereye isterseniz ayarlayamıyorsunuz. Ancak 3 düzey arasında (düşük, orta, yüksek) seçim yapabiliyorsunuz ki, bunlar da üretim hattında 10W, 50W ve 100W olarak ayarlanıyor (en düşük çıkış gücünün 10W olmasının nedeni, bu cihazla birlikte çalışmak için tasarlanmış AT-50 anten tuner'ın 10W altında kullanılamaması). İşte bu nedenle, bu değerlerde değişiklik yapmak isterseniz, TX-RX devre kartındaki üç ince ayarlı değişken direnç ile "oynamanız" gerekiyor: VR14 (yüksek), VR15 (orta), VR16 (düşük).
Bunun kolay yolu, cihazı FM moduna geçirmek ve bir wattmetre üzerinden suni yüke bağladıktan sonra, çıkışa geçip wattmetrenin göstergesinden gözünüzü ayırmadan ayar yapmak. Aman dikkat, düşük ve orta güç ayarlarını yaptıktan sonra yüksek güç ayarını değiştirmeyin, yoksa ilk ikisini bir daha ayarlamak zorunda kalıyorsunuz. Internet'ten cihazın bakım kılavuzunu bulup, ayarlı dirençlerin konumlarını görebilirsiniz.
TS-50'yi severek kullanıyorum, elektrolitik kondansatörlerin akması dışında genelde sorun çıkarmayan makul bir HF. Bir bitpazarında uygun fiyata hurda bir tane görürsem alıp yedek parça olarak saklamaya da niyetliyim. Derdi oyuncak kolleksiyonu yapmak değil, haberleşmek olan ve işini bilen amatör için yeterli...
2015'te olması lazım, bir gün İstanbul'da oturduğum sitenin yöneticisiyle oturduğum bloğun çatısına bir telsiz anteni kurmak için görüşmeye gittim. Radyo amatörleri olarak bu girişimlerin genelde hüsranla sonuçlandığını biliyordum, ancak tanıdığım kadarıyla yöneticimiz çağdaş bir kişi olduğu için yine de şansımı denemek istedim. Sonuç olumlu olumlu olmakla kalmadı, teknik destek de verebileceklerini söylediler. Ama mümkün olduğunca sade bir anten olacağına, görüntü kirliliği yaratmayacağına, çatıyla ilgili sorunlara yol açmayacağına dair de söz verdim. Aslında kullanacağım antenin ne olacağına az-çok karar vermiştim, TA8A'nın tavsiyesiyle yapmış olduğum delta loop hem yukarıdaki şartları karşılıyordu, hem de verimli sayılabilecek bir antendi.
Delta loop ile uğraşırken tabii 'loop, anten' anahtar sözcükleriyle internette her kaynak aradığımda manyetik loop (ML) antenlerle ilgili bilgiler de karşıma çıkıyordu. Özellike PY1AHD Alex Grimberg'in sitesi çok ilgimi çekmişti. O zaman sanırım işin ticari yönüyle yeni yeni ilgilenmeye başlamıştı ama deneysel olarak yaptığı ML antenler, bakır plaket, bakır su borusu hatta kutu koladan yapmış olduğu kondansatörlere, ve hiç akla gelmeyecek malzemelerle yapmış olduğu ayar mekanizmalarına hayran kalmıştım.
Bu tip antenlere 'küçük manyetik loop (small magnetic loop, STL) denildiğini o zaman öğrenmiştim. Bunların ortak özelliklerinin (1) genelde çevrelerinin kullanıldıkları dalga boyunun onda biri veya daha kısa olması; (2) RF enerjisinin küçük halkadan büyük halkaya manyetik alan üzerinden aktarılıyor, ve asıl ışımanın büyük halkadan yapılıyor olması. Büyük halkanın üzerindeki bir kondansatörün değeri değiştirilerek ayar yapılıyor ves istenilen frekansta rezonans elde ediliyor. Ayrıca bu parçalar halka şeklinde olmak zorunda değil, kare, altıgen, sekizgen gibi başka bir kapalı bir biçim de olabilir.
BOSWELL, A., TYLER, A.J.and WHITE, A. , ”Performance of a Small Loop Antenna
in the 3-10 MHz band". Antennas and Propagation Magazine,
Vol. 47, Issue 2 (April 2005), pp. 51-56.
Internet'te konunun teknik boyutunu -hem de derinlemesine- açıklayan pek çok kaynak bulabilirsiniz. Özellikle bir tanesini önermek isterim: N4SPP Frank Dorenberg'in web sitesi. Dorenberg neredeyse ML antenlerle pratikte yapılacabilecek herşeyi denemiş, tecrübelerini de tüm ayrıntılarıyla aktarmış. Bir ML yapmak isterseniz mutlaka önce bu web sitesine bir bakın. Aklınıza hangi fikir gelmiş olursa olsun, emin olun N4SPP sizden önce denemiştir...
Peki ML anten kullanan radyo amatörleri bu anteni neden tercih ediyordu? Okudukça temel nedenin çoğunlukla yer darlığı olduğunu anladım. Bildiğiniz gibi hem yüksek kazançlı, hem geniş bantlı, hem de boyutları küçük bir antene sahip olmak MÜMKÜN DEĞİL. Bu üç kıstastan birinden, hatta bazen ikisinden ödün vermek gerekiyor. Bu açıdan bakıldığında hem dar bantlı (çoğunlukla 20-30 kHz), hem de düşük kazançlı olmasıyla ML bazılarımıza en iyi seçenek gibi görünmeyebilir. Fakat yerden bilmemkaç dalga boyu yüksekliğe kurulmak zorunluluğu olmamak, dengeleyici (counterpoise) veya radyal vb. gerektirmemek, en önemlisi de gerçekten çok az yer kaplamak gibi avantajları var. Bu anlamda, boyutuna kıyasla benim gördüğüm en verimli anten olduğunu düşünüyorum.
Hikayeye devam edeyim. 2018'de ABD'ye taşındıktan bir süre sonra tabii yerleşmek, alışmak falan derken amatörlük hastalığı yine baş gösterdi. Klüp bulmak, üyelik, sınav, çağrı işareti vb. derken istasyon konusunu da düşünmeye başladım. İki katlı, 1915'te inşa edilmiş bir evin birinci katındaydık. Gören bayılıyordu falan ama benim açımdan durum acıklıydı. Çatıya bir anten koyup aşağıya kablo çekme şansım kesinlikle yoktu. Bir süre böyle devam ettikten sonra neyse ki mahalleden komşum olan bir başka amatör, K1FM Alan ile tanıştım. Alan açıkhavada QRP çalışmayı çok sevdiği için bir süredir sökülüp taşınabilir ML'lar ile uğraşıyordu hatta Dayton'da sırtında loop antenle gezerken çekilen fotoğrafıyla QST'ye kapak bile olmuştu. Bana 14 MHz için yapmış olduğu anteninin son halini gösterince birkaç yıl önce okuduklarımı anımsadım.
İnceleyince gördüm ki, K1FM'in anteni hem işçilik bakımından son derece basitti, hem de maliyeti düşüktü. Boyutları evin içinden kullanıma bile uygundu. En önemlisi, parçalara ayrılınca küçük bir sırt çantasına sığabiliyordu! Evden çalışamasam da parka vb. götürüp az da olsa HF'te çalışabilirdim. Böylece ikna olup, onun sitesindeki bilgilerden yararlanarak ben de bir tane yaptım.
Görebileceğiniz gibi, eliniz yatkınsa hiç de zor bir yapım değil. Bu anten, açılır-kapanır (teleskopik) bir çubuğa asılı duran iki adet halkadan oluşuyor. Halkalar eşeksenli (koaksiyel) kablodan yapılmış. Küçük olan halka, RF besleme hattıyla cihaza bağlanıyor. Büyük olan ise kutunun içindeki kondansatöre bağlı. Bu kutu da cubuğun gövdesi üzerine, yerden 20 cm kadar yukarıya asılmış durumda. Halkalar böylece yer düzlemine dik, ve birbirleriyle iç içe, aynı düzlemde duruyor. Bu şekilde, yukarıdaki şemada gördüğünüz elektriksel yapıyı kurmuş oluyoruz. Burada bazı önemli ayrıntılar var:
Boyutlar - Büyük halka için uygun çevre uzunluğunu şuradaki hesaplama aracıyla hesaplayabilirsiniz, bu basit bir araç ama yeterli. Tabii daha fazla parametreyle hesaplama yapmak ve sonucu grafik olarak görmek istiyorsanız, bunu da kullanabilirsiniz. Küçük halkanın çevresi, büyüğün beşte biri uzunluğunda olacak. Çevreden yola çıkarak çapı hesaplama zahmetini size bırakıyorum.
Işıyan parçalar - Bu antenin ışıyan parçaları, büyük halka için RG-213 vb., küçük halka için RG-58 vb. eşeksenli RF kablosundan yapılıyor. Ben dış kılıfı daha sert olduğu ve asıldığında sarkmadığı için büyük halkada LMR-400 kullandım. Dikkat: Büyük halkada kablonun ışıyan kısmı olarak sadece ekranını kullanıyoruz, iç (merkez) iletkenin hiçbir işlevi yok. Kabloyu uygun boyda kestikten sonra iç iletkeni olabildiğince dipten kesin. PL-259 konnektörleri geçirdikten sonra yalnızca kablo ekranıyla konektörlerin şaşesini lehimleyin. Küçük kablo ise biraz daha 'alengirli', bunda bir yerde iç iletkenle ekranı bağlamak durumundayız. Aşağıdaki şekle dikkat ederseniz kablonun iki ucundaki BNC konnektörlerden birinin pini yok! Diğer uçta ise kablo kesilmiş, cihaz tarafından canlı uç geliyor ve karşı tarafta blendaja lehimleniyor. Bu kablo bir BNC 'T' konnektörde birleşerek küçük halkayı tamamlıyor.
Aslında yukarıda oluşturduğumuz yapı bu. İsterseniz konnektör vb. kullanmadan, ister yumuşak bakır borudan, ister eşeksenli kablodan doğrudan doğruya yapabilirsiniz. Konnektörleri kullanmamın nedeni, gerektiğinde küçük halkayı da parçalara ayırabilmek. Kaynak: https://www.nonstopsystems.com/radio/frank_radio_antenna_magloop.htm#top-of-page
Kondansatör - Kondansatör, ayar yapılabilecek şekilde uygun bir kutuya yerleştirilecek, sabit ve döner bölümleri kutuya monte edilecek iki adet PL-259 şasi tipi konnektörle iritibatlandırılacak. Kullanılacak sığanın seçiminde genel olarak üç unsura dikkat etmek gerekiyor bunlar (1) antenin kullanılacağı frekans aralığı, (2) sığanın maksimum gerilim dayanımı, (3) anteni 'tune' ederken kullanılacak ayar mekanizması. Bunları sırayla açalım:
(1) Bu anten nihayetinde 3-5 metre uzunluğunda bir iletkenden oluşuyor. Kondasatörün değerini değiştirerek elbette bu iletkeni farklı frekanslarda rezonansa getirebilir, SWR ölçerimizde muhteşem (!) değerler görebiliriz ama bu durum, antenimizin o frekansta verimli olacağı anlamına gelmez. O nedenle en çok 2 bant düşünmenizi (mesela 20m ve 30m) ve bu bantlarda ayar yapmaya yetecek aralıkta bir kondansatör almanızı öneririm. Fazlası hem işe yaramıyor, hem daha pahalı, hem de ayar sorununu büyütüyor bkz. madde 3;
(2) ML antenlerde çok yüksek gerilim ve akım meydana geliyor -zaten bu nedenle QRP düzeyinde bile asla gönderme anında bir ML antene dokunmamalısınız- bu nedenle 5W ve altı uygulamalar dışında, örneğin eski radyo alıcılarından cıkan, plaka aralıkları çok dar olan kondansatörlerden uzak durun;
(3) Ayar mekanizması konusu, ki bu konu da yine sığanın en düşük ve en yüksek değeri ile ilgili aslında. Sığanın değerini ne kadar küçük miktarlarda değiştirebilirseniz, o kadar kolay ve hassas ayar yaparsınız. Bu nedenle şu ya da bu şekilde ML anten tasarınlarında mutlaka bir redüktör mekanizması, Vernier kadran vb. görüyorsunuz.
Kondansatör plastik kutusunun içinde. Konektörlerin yalnızca şaselerinin kondansatöre bağlı oluşuna dikkat edin
Kullandığım malzelerin listesi aşağıda. Unutmayın, bunlarla aynı işi görecek başka malzemeler kullanabilirsiniz. Zaten sabit bir
Çubuğun altına vidalanacak ve onu yere dik tutacak olan üçayak
Antenin büyük halkasını oluşturacak kalın koaks parçası
Antenin küçük halkasını oluşturacak ince koaks parçası
2 adet PL-259 (erkek) konnektör
2 adet BNC (erkek) konnektör
1 adet BNC T (dişi) konnektör
Kondansatörün sığacağı boyda bir kutu
Eğer tercih ederseniz: Çubuğun ucundaki GoPro adaptörünün ucuna, büyük ve küçük halkaları tutacak parça (üç boyutlu yazıcıda bastırmak gerekiyor). K1FM'nin tasarımına buradan ulaşabilirsiniz.
K1FM'in selfie çubuğunun ucundaki GoPro adaptörüne göre tasarladığı parça
Bu parça iki halkayı kuplaj halinde taşıyor
Çalışma odasında dinleme yaparken
Anteni bu ilk haliyle birkaç hafta denedikten sonra iki şeyi anladım: Birincisi, gerçekten boyutlarına kıyasla çok iyi iş görüyordu; ikincisi ise, evet çok iyi iş görüyordu ama ancak düzgün ayarlanırsa!
Elimdeki kondansatör, 13-300 pF gibi büyük bir değer aralığı sağlıyordu. Hareketli plakalar, sabit plakalara göre 180 derece dönebildiğine göre kondansatörü çevirirken (300-13)/180= yaklaşık 1,6 pF/derece gibi bir değişim meydana geliyordu. Elle ayar yapmaya çalışırken en az 5-10 derece çevirdiğinizi düşünürseniz, bu kadar az hassasiyetle ayar yapmanın ne kadar zor olduğunu tahmin edebilirsiniz. Bu nedenle, kondansatörü daha küçük adımlarla çevirebilmemi sağlayacak çözümler düşündüm. Kayış, kasnak gibi fikirleri çabucak bir kenara bıraktım. Kondansatörün kutusuna monte edebileceğim büyüklükte bir redüktör mekanizması aradım. Icinde kendinden redüktörü olan Vernier (verniye) skalalı redüktörlerden satın almak mümkündü ama hem indirgeme oranları çok küçüktü, hem de pahalıydılar.
Lego Technic set 856, Buldozer (1979). Her çocuğa kısmet olmaz!
Derken aklıma çocukken oynadığım Lego setlerinin çarkları geldi. Aks, dişli gibi parçaları, aktarma oranı gibi kavramları o setlerle öğrenmiştim. Klüpte, yakınlardaki bir ilkokulda fen öğretmeni olan bir arkadaşım vardı. Elinde fazladan birkaç parça Lego olup olmadığını sordum. Her yıl yeni teknik lego setleri almak için bütçe ayrıdıkları için 3-4 yılda bir eski setleri dağıttıklarını, istediğim kadar parça alabileceğimi söyledi. Ondan aldığım çarklarla önce 5:1, istediğim sonucu bulmayınca da 25:1 bir redüktör yaptım ve kondansatörün aksına bağladım.
25:1 Redüktörle
Bu şekilde istediğim şekilde hassas ayar yapabilir hale geldim, ama bu durum da beni ancak geçici olarak memnun etti. Hassas ayar yapabilmek birşeydi, yerinden kalkmadan ayar yapabilmek, başka birşey. Her frekans değiştirdiğimde, antenin yanında gidip bağladığım VNA'ya bakarak ayar yapmak zorunda kalıyordum. WSPR yaparken çok farketmiyordu ama SSB, CW gibi farklı bantlarda ve frekanslarda dolaşmanın şart olduğu modlarda bu durum ciddi bir zahmet oluyordu. Sonuçta ben de dönüp dolaşıp başka ML kullanıcılarının geldiği noktaya gelmiştim. Sürekli kullanacaksanız, bir uzaktan kumanda mekanizması şarttı bu anten için. Uğraşa uğraşa onu da yaptım zaten, şurada okuyabilirsiniz.
