PA3HCM ARDUİNO IAMBIC CW ANAHTARLAYICI (KEYER)

PA3HCM ARDUINO IAMBIC KEYER 

Son haliyle PA2HCM Anahtarlayıcı

Bu yılki hedeflerimden bir tanesi ses haberleşmesini bir kenara bırakıp yalnızca CW çalışmaya başlamaktı. Bu amaçla CW OPS kursuna kaydolmaya çalışırken gördüm ki katılım koşulları arasında, çift ya da tek kollu, -sanıyorum bizde "çırpma" denilen- "paddle" maniple ve anahtarlayıcı ("keyer") kullanmak da var. Ben de tek kollu bir çırpma maniple ve basit bir anahtarlayıcı yapmaya karar verdim. Sonradan bir arkadaşımın çift kollu maniplesini ödünç aldım ama, kursu da bu anahtarlayıcı ile bitirdim.  Hala da CW çalışırken onu kullanıyorum. Arduino sayesinde yapımı çok kolay, maliyeti çok düşük, ve programlamayla uğraşmayı da seviyorsanız, geliştirmeye açık. 

Soldan sağa, mesaj butonu, buzzer aç-kapa,
cihaz aç-kapa, hız ayar potu

Devreye odaklanmadan önce isterseniz şu "iambic" (okunuşu: ayembik) kavramı üzerinde duralım. Iambic aslında İngiliz-Amerikan şiirinde iki heceli bir vezin türü. Iamb da iki hecelik birim. Bu veznin farklı biçimleri var ama genelde vurgunun ikincisinde olduğu bu birimler, şiirin ahengini oluşturuyor. (size de Divan şiirini hatırlatmıyor mu?) 

Amatör telsizcilik gereçleriyle ilgili İngilizce kaynaklara baktığınızda genellikle çift kollu (ve iki kontaktlı) manipleler için "iambic key"denildiğini görmüşsünüzdür. Yukarıda sözünü ettiğimiz hece veznini hatırlatırcasına, aynı anda iki kontağı da kapatıldığında dizi halinde dit ve dah işaretlerini gönderecek şekilde bir elektronik devreyle kullanılan bu maniplelere iambic adı verilmesine şaşırmamak gerekir. Ancak bu teknik anlamda bir hatadır, çünkü eninde sonunda iki anahtardan oluşan maniple, kendi başına dit ve dah gönderemez. Kontaktlardan birinin dit, diğerinin dah üretmesi ve eğer aynı anda kapatılmışlarsa, iki farklı işaretin dizi olarak çıkması "iambic keyer" yani anahtarlayıcı olarak adlandırılan elektronik devrenin marifetidir. 

Çift kontaklı çırpma manipleler ya tek kollu (single-lever) ya da çift kollu (dual-lever) olabilir. Her ikisi de anahtarlayıcı ile kullanılabilir, önemli olan iki kontak olmasıdır. Fakat -işte başka bir teknik yanılgı- tek kollu olanlarla yapılan göndermeye iambic denilebilir mi emin değilim, çünkü bu terim, sık sık maniplenin iki kontağını da aynı anda kapatmayı gerektirecek şekilde yapılan gönderme tekniğine işaret eder (iambic sending). Bu teknik ile karakterler, düz bir manipleye göre çok daha az vuruşla üretilir. Klasik örnek "c" harfidir. Düz anatarlama ile 4 vuruşta göndereceğiniz bu karakteri, iambic bir düzenekte sadece maniplenin iki kolunu birden sıkıp bırakarak gönderebilirsiniz (elbette başka ayrıntıları da var, ama burada yalınlaştırarak anlatıyorum). Bu arada, manipleler ile ilgili bilgi veren güzel bir sayfa arıyorsanız, buraya bakabilirsiniz.

Pekiyi, anahtarlayıcımıza çift kontaktlı bir maniple bağlıyoruz, iambic gönderme yapıyoruz. Başka? Anahtarlıyıcı, sizin yapmış olduğunuz hız ayarına uygun şekilde, kusursuz kusursuz gönderme yapmanızı sağlıyor (bir dah, her zaman 3 dit uzunluğunda). Ayrıca genelde bir bellek işlevi de olup önceden kaydetmiş olduğunuz mesajları da (örneğin CQ CQ CQ) siz arkanıza yaslanıp beklerken gönderiyor. Böylece bu tip mesajları elle tekrar tekrar göndermek zorunda kalmıyorsunuz.

Anahtarlayıcı -buradaki gibi- eğer bazımsızsa, maniple ile vericinin maniple girişi arasına eklenen bir devre. Yeni kuşak vericilerin ise çoğunda zaten cihazın sunduğu özellikler arasında anahtarlayıcı bulunuyor. Fakat yine de cihazın içindekinden daha fazla işlevi olan, daha marifetli anahtarlayıcılar edinen amatör de çok. 

Şimdi gelelim PA3HCM'nin devresine... Gerekli tüm bilgileri ve açıklamaları Ernest'in web sayfasında görebilirsiniz. Internette buna benzer başka devreler de var, bazıları çok daha fazla işlev sunuyor ama açıkçası ben hızlı ve kolay yapabileceğim bir devre aradığım için bunda karar kıldım. CW OPS kursunu bitirene kadar idare ederim diye düşünüyordum, o kadar ki kutulamaya bile gereksinim duymadım, parçalar 3 ay Arduino Uno'nun üzerine taktığım bir delikli karta lehimli olarak durdu. Fakat havaya çıkmaya başlayınca gördüm ki pekala bu devreyle (en azından bir süre) çalışmayı sürdürebilirim. 

Bağlantı şemasını -bu kadar basit olunca şema demek ayıp oluyor gerçi- aşağıda görebilirsiniz. Devredeki buzzer'ı kullanıp kullanmamak size kalmış. Ben kendi kendime mors çalışırken gerekli olacağı için kullandım, yalnız bir anahtara bağladım ki sürekli çalışmasın. Kutuyu çok ince, tek tarafı bakırlı plaka parçaları ile yaptım, sonra da boyadım. Bazı yerlerde kutunun iç yüzeyi Kapton bant ile kaplı ki Arduino modülü veya diğer parçalarla istenmeyen bir yerde temas meydana gelmesin, kısa devre olmasın.

Bağlantılar. Kaynak: https://www.pa3hcm.nl/?p=1010
Ben BC547 yerine 2N2222 kullandım

Neden Arduino Uno yerine daha küçük bir modül (Nano, ProMini) kullanmadığımı merak edebilirsiniz. Elimde onlardan yoktu ama 4 tane Uno vardı, nedeni bu... Sonradan DC besleme konusu biraz başıma dert oldu tabii. Kutulamayı bitirdiğimde 9V pili doğrudan Uno'ya bağlamıştım. Uno, girişindeki gerilim regülatörüyle 250-300 mAh kapasitesi olan pili kısa sürede bitirdi (Arduino 5V ile çalışıyor biliyorsunuz). Devreyi sık sık açık unutmam da bunda etkili oldu tabii (!). 

Bu nedenle bir LED gösterge ekledim. Önce "soft" bir çözüm aradım. Yazılımla biraz oynayarak gecikme sürelerini arttırdım vb. ama hala çekilen akımi 50 mA altına düşüremedim. O nedenle Arduino'nun gerilim regülatörünü söktüm, pil ile Arduino arasına minyatür bir DC-DC dönüştürücü ekledim. Böylece çekilen akım 90 mAh düzeyinden 25 mAh düzeyine kadar indi. Rahata erdim mi? Hayır. 9V piller hala gözüme pahalı gözüküyordu. Ben de en ucuz fiyattan şarj edilebilir bir 9V'luk pil aldım. Doğrusu bu pil, içinde bir şarj devresi ve DC-DC dönüştürücü bulunan bir plastik kutudan ibaret zaten. Komik olan da, muhtemelen 3,7V - 100 mAh vb. bir pil olmasına rağmen kutunun üzerinde 6800 mAh yazması...  Dikkatli bakarsanız "PLOYMER LI-ION" adında yeni bir teknoloji kullandığını da göreceksiniz :))))) 

Neyse, beni 7-8 saat -bir hafta sonu- idare ediyor. Sürekli pil satın almaktan çok daha iyi.

Çekilen akımı "soft" çözümlerle düşürmeye çalışırken.

İlk haliyle anahtarlayıcı kendi yaptığım tek kollu,
çift kontaktlı bir manipleyle birleştirerek alışmaya çalışmıştım.

CW OPS kursunu bu şekilde tamamladım

Kutunun parçaları

Iambic Keşmekeş

Gerçekten keşmekeş, ama çalışıyor...

Çekilen akım, 25 mA. Bir şarj ile en az bir hafta sonu...

Hız ayarı için logaritmik değil, lineer bir potansiyometre kullanmanızı öneririm. Bir tavsiye de PA3HCM'nin notlarının altındaki yorumlarda görebileceğiniz gibi, hız ayarına ilişkin satırı daha ince ayar yapmayı mümkün olacak şekilde değiştirmek. Programın kendisini buraya alıntılamaya gerek duymuyorum, fakat değişikliği yine de yazayım:

  speed = 60000 / (map(analogRead(P_SPEED), 0, 1023, 35, 10) * 44);

Programa başka eklemeler de yapabilirsiniz, ben bir düğmeye bağlı mesaj işlevi ekledim. Düğmeye bastığımda devre "CQ DX DE VA2AKG" diye benim yerime çağrı yapıyor :) Düğmeye iki kere basınca, ya da eklenen başka düğmelerle vb. çalışacak şekilde başka mesajlar da konulabilir ama benim için bu kadarı yeterli.

Son bir not, bağlantı kablolarını da RF geçmesini önlemek için ekranlı kablo ile yaptım. 

Eğer daha gelişmiş, yine Arduino'ya dayalı anahtarlayıcı devreleri arıyorsanız şu sayfaya bakmanızı öneririm.

KENT ÇİFT KOLLU MANİPLE (KİT)

 KENT DUAL PADDLE KEY KIT

Radyo amatörlüğüne başladığımda çok özendiğim, ancak geçen yıllar içinde ciddi olarak uğraşmak fırsatını bulamadığım telsiz telgrafı öğrenmek için nihayet bu yıl fırsat buldum. Üç ay boyunca, CW Ops klübünün gönüllü öğretmenler aracılığılıyla internet üzerinden ücretsiz sunduğu 'CW Akademisi'ne devam ederek telgrafçılığımı başlangıç düzeyine getirebildim. 

Bu kursa başlarken niyetim, kendi yapmış olduğum tek kollu 'çırpma' manipleyi kullanmaktı. Ancak verilen tavsiyelerden birinin 'ciddi olarak CW çalışacaksanız, işin başından çift kollu çırpma manipleye alışın' olduğunu görünce, klüpten bir arkadaşın Bencher BY-2 maniplesini ödünç aldım ve derslere Bencher ile devam ettim. Buraya bir not düşeyim, bu marka 45 yıldır var ancak artık Vibroplex markasının altında yaşamaya devam ediyor. K.Amerika'da en sık görebileceğiniz maniple de herhalde budur, bitpazarlarında 50-60 USD gibi fiyatlara bulmak mümkün. 

QST, Mayıs 1978: Bencher manipleleri, W8FYO tasarımı
temel alınarak 1977'den bu yana üretiliyor

Üç ay boyunca neredeyse her gün kullandığım bu manipleyle ilgili görüşüm, ayarlanmasının çok güç bir maniple olduğu. Uzunca anlatmak istemiyorum ancak şu sayfada da görebileceğiniz gibi, temas noktaları diğer çifli maniplelerdekinin aksine iki yanda değil, önde, ve yaylarla yerinde tutulan birer 'dirseğin' sonundaki sivri uçlu vidaların, karşılık gelen yuvalara hafifçe ilerı-geri hareketiyle işliyor. Bu mekanizmayı ayarlayabilmek için yayların gerginliğini ve dirsek biçimli parçaların konumunu değiştiren vidaları sıkıp-gevşetmek gerekiyor. Temas noktalarındaki ara boşluğu ayarlamak için de iki vidayı saat yönünde veya aksine döndürmek lazım. Ben ne kadar uğraştıysam da konforlu bulduğum bir ayar konumu elde edemedim ve genel olarak pek de kullanışlı bulmadım bu manipleyi. 

Diğer yandan Bencher'la geçirdiğim üç ay, bu tip bir manipleden ne beklediğimi netleştirmeme de olanak verdi. Şu dört özelliğin benim açımdan öncelikli olduğuna karar verdim:

• Mekanizmada yumuşaklık: Fazla enerji sarfetmeden, sert hareketlere gerek olmadan parmağımın baskısını temasa dönüştürebilme ve kolların hızlı geri dönüşü
• Hızlı ve kolayca ayarlanabilme: Gerekirse görüşme sırasında bile ayarlanabilir olması bir artı
• Dayanıklılık: Fiyatı biraz tuzlu bir malzeme olacağı için makul bir işçilik kalitesi, yedek parça bulabilmek olanağı
• 'Oturaklılık' / hacim: Maniple kullanırken masanın üzerinde hareket etmeyecek kadar ağır ancak çok yer kaplamayacak kadar küçük olmalı

Kursu tamamlamama yakın, biraz da kendimi ödüllendirmek için, internetten maniple aramaya başladım. Bazı markaları kalitelerine rağmen (Begali) bütçemin üzerinde oldukları için eledim, 'arazi tipi' olarak nitelendirilebilecek olan küçükleri de (örneğin Bamatech) bir kenara bıraktım. Sahada pekala üç boyutlu yazıcıdan çıkma parçalarla yapılmış basit bir maniple de kullanılabilirdi. Geriye kalan adayları da kullanıcı sayısı / olumlu puan oranına göre sıraya dizince, çok da seçenek kalmadı. Önce fiyatı cazip gelen bir Amerikan maniplesine yöneldim (AMM) ama posta ücreti neredeyse manipleninkine yakın çıkınca, bütçemi de biraz arttırıp Kent Manipleleri'nin çift kollu çırpma maniplesinde karar kıldım. 

Kent aslında bir İngiliz imalatçı olduğu halde, Birleşik Krallığın AB'den ayrılmasından sonra vergi ve diğer konulardaki avantajlarını sürdürebilmek için Almanya'ya taşınmış. Dolayısıyla manipleler artık Almanya'da üretiliyor ve size de DHL ile gönderiliyor. Maniplenin tüm parçaları pirinç, taban ise çelik. Kollar rulmanlar üzerine oturduğu için sürtünme çok az, geri getirme için yay kullanılmış olmasına rağmen geri dönüşler hızlı ama genel olarak mekanizma yumuşak ve kullanımı rahat. Temas noktaları gümüş kaplı. Temas aralığı ve kolların sertliği dışında yapılacak bir ayar yok, onlar da kolaylıkla yapılabilsin diye büyük tırtıklı başlıkları olan vidalar kullanmışlar.

Bu manipleyi satın almanın bir avantajı da isterseniz kit halinde alıp kendiniz monte edebilmeniz. Hem merak ettiğim, hem gümrükte takılma olasılığını azaltacağı, hem de maliyeti biraz düşürüceği için ben de kit olarak edinmeyi tercih ettim. Siparişi verdikten yaklaşık üç hafta sonra paket elime geçti. Özel bir ayar vb. gerektirmediği için, yaklaşık bir saatte montajı tamamladım. Manipleyi yaklaşık 3 aydır kendi yaptığım keyer ile kullanıyorum ve çok memnunum, büyük olasılıkla uzun yıllar da kullanacağım.

Montajın tamamlanmış hali, sonradan kollardaki bakelit
 parçaları uçları aşağıya dönük olarak taktım

UCUZ LC-METRENİN YAHNİSİ

TAMING A CHEAP LC-METER

Birçok malzemem gibi kendi yapmış olduğum hassas LC metreyi de Türkiye'de bırakmış olduğumdan en sonunda kendime en azından bir süre işimi görecek bir LC metre almaya karar verdim ve nispeten makul bir fiyata AliExpress sitesinde sık sık gördüğüm bir modeli ısmarladım. İsimleri farklı olabiliyor, benim aldığım LC-100A modeli idi. Zaten bunların hemen hepsi aynı ilkeye dayalı, devrede 50-60 kHz civarı bir frekansta çalışan bir osilatör var. Bağladığınız bobin ya da sığaya göre, bir mikro işlemci frekanstaki değişmeye bakarak parçanın değerini veriyor. 

Kendi yapmış olduğum LC metreden çok memnun olduğum için bunu ısmarlarken de pek tereddüt etmedim. Fakat aygıt elime ulaşıp da ilk denemeleri yapınca şaşırdım kaldım: Ölçüm sonuçları özellikle küçük değerli sığalarda % 40'a kadar hatalı çıkıyordu. Bu nedenle internette biraz araştırma yaptım ve bu devreyi ısmarlamış olan bir çok kişinin aynı sorunu yaşamış olduğunu anladım. Genelde sorunun kaynağı, üreticinin kullanış olduğu sarı toroid nüve oluyordu. Bu nüve (ve tabii üzerine sarılmış olan endüktör) osilatörün parçası olduğu için bir anlamda devre, referansından mahrum kalıyor, hesaplama yanlış sonuç veriyordu. Bu nedenle bu sarı nüveyi bir T-37-43 nüve ile değiştirdim, endüktörü de biraz deneme yanılma yaparak 19 tur olarak sardım. Sonuçta yine kendi yapmış olduğum LC metre kadar doğru ölçüm yapan bir aygıt da elde etmiş olmadım, onu da belirteyim. Ancak pF değerlerinde hata % 3-5 civarına indi. Şimdilik yeterlidir.

Bu arada, konunun teknik yönüyle ilgili daha fazla bilgi almak isterseniz şu sayfaya göz atmanızı tavsiye ederim: https://ludens.cl/Electron/LC100A/LC100A.html

LC-100 "klon" LC-Metresi, ölçtüğü sığanın değeri 150 pF (% 1 tolerans)

Kabahatli endüktör

 T-37-43 halka nüve üzerine farklı sayılarda sarımlarla denemeler yaparken

Endüktör sorunu hallolunca büyük mavi kondansatörü de
kaşla göz arasında arka tarafa geçirdim

K1FM MANYETİK LOOP ANTEN: VERSİYON 3 - ELLE UZAKTAN KOMUTA

 

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. 

Versiyon 3 (şema VE1CEN'in şemasından uyarlanmıştır)

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.

MFJ-904 H ANTEN TUNER AYDINLATMA

ADDING LIGHT to MFJ 904 H ANTENNA TUNER  

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.

EŞEKSENLİ KABLO ve FERRİT NÜVEYLE RF ŞOK BOBİNİ

RF CHOKE COIL WITH COAXIAL CABLE and FERRITE CORE

Kutulama

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. 

Şok bobinin kullanmaya başladığımdan beri yukarıda değindiğim RF girişim sorunlarını yaşamıyorum. 

Denemeler sırasında

Şok bobininin zayıtlatması (40m, 30m ve 20m banlarında) 33-37 dB arası 

Kutulama

K1FM MANYETİK LOOP ANTEN - VERSİYON 2 (UZAKTAN KONTROLLÜ - OTOMATİK)

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.