Les ROS-mètres et wattmètres ne sont évidemment pas une nouveauté dans le monde radioamateur. On trouve depuis longtemps ce type d’appareil dans le commerce, mais aussi de nombreuses réalisations décrites dans les pages de Radio-REF.
Ces montages sont toutefois le plus souvent destinés à mesurer des puissances relativement classiques. Les archives nous ramènent ainsi jusqu’en juin 1958, avec une réalisation proposée par F8CW. Beaucoup plus récemment, en août 2002, F5BU présentait un remarquable milliWattmètre capable de travailler jusqu’à 500 MHz.
Du côté des très faibles puissances, la palme revient probablement à F5FP qui, en avril 1998, décrivait un bolomètre capable de mesurer une puissance descendant jusqu’à 5 milliwatts.
Le montage présenté ici a des ambitions plus modestes. Il reprend en réalité une idée que j’avais déjà développée dans Radio-REF en août 1983 — hé oui, ça ne nous rajeunit pas ! Son originalité résidait notamment dans la lecture directe du ROS, sans avoir à effectuer la traditionnelle manœuvre de réglage d’un potentiomètre.
Un principe suffisamment intéressant pour que je le reprenne quelques années plus tard, en novembre 1992, et qui trouve aujourd’hui encore tout son intérêt pour réaliser un ROS/Wattmètre simple et bien adapté aux faibles puissances QRP.
Caractéristiques
Le ROS/Wattmètre QRP a été conçu pour rester simple à utiliser tout en couvrant l’essentiel des besoins d’une station travaillant à faible puissance.
Caractéristiques principales :
- Mesure de puissance : une échelle unique, de 0 à 5 W
- Mesure du ROS : deux échelles permettant une lecture plus confortable :
- de 1 à l’infini
- de 1 à 2, pour une lecture plus précise des faibles valeurs de ROS
- Affichage : lecture directe sur galvanomètre
- Plage de fréquences : de 3 à 50 MHz
- Plage de puissance : de 100 mW à 5 W
- Alimentation nominale : 12 V
- Consommation : environ 5 mA
- Tension d’alimentation admissible : de 8,9 à 15 V
L’appareil peut également fonctionner à partir de 8,6 V lorsque la diode D5 est supprimée. Il devient alors possible de l’alimenter avec une simple pile de 9 V, ce qui permet de disposer d’un ROS/Wattmètre totalement autonome et facilement transportable.
Dimensions et coût
Le montage tient dans un boîtier particulièrement compact de seulement 40 × 55 × 70 mm.
Le coût des composants était d’environ 34 €, hors circuits imprimés. Cette valeur correspond au coût indiqué lors de la conception du montage et doit naturellement être réévaluée avec les prix actuels des composants.
Liste des figures :
Fig 1 : Schéma
Fig 2 : Détection
Fig “3A” : Cuivre face soudures ; “3B” face masse ; “3C” découpe ; “3D” petit circuit galva
Fig 4 : Usinage du boîtier
Fig 5 : Implantation
Fig 6 : Cadran du galva
Fig 7 : Photo du boîtier
Fig 8 : Montage du galva
Fig 9 : Photo intérieur
Fig 10 : Points de test
Description : schéma figure 1
La continuité de la liaison entre l’émetteur et l’antenne est faite par une ligne en circuit imprimé dont les dimensions donnent 50W.
La bande de cuivre centrale est interrompue pour pouvoir placer le tore.
Quand celui-ci est en place, une languette de même largeur est placée au travers du tore et soudée à la ligne.
L’alimentation des amplis analogiques requérant deux tensions, U3 stabilise 6 Volts dits positifs,
il reste environ 6 Volts dits négatifs (la masse générale).
Le pont de mesure proprement dit est classique, VC1 sera à ajuster pour le ROS.
Les diodes de détections (D1 et D2) n’étant pas linéaires, une diode similaire (D3 et D4) est introduite dans la contre réaction
de chaque ampli d’entrée.
Cette correction n’est parfaite qu’en continu (voir figure 2a et 2b) mais encore valable en HF.
U1C et U1D ont un gain de 5.
L’oscillateur U2 hache la tension DIRECT qui est filtrée par C4 et comparée à la tension RETRO.
Sur U2-6 on a un signal carré dont le rapport cyclique est le rapport entre les deux tensions.
Le rapport est de 3 pour un ROS de 2. L’amplitude est normalisée entre le +12V et le +6V.
C’est l’inertie du cadre du galva qui intègre les surfaces. Pour plus de détail, voir Radio-REF août/septembre 1983 page 928.
Bobinez le tore, 85 spires (si vous coincez à 80, çà marche encore) ; il faut 1,2 mètre de fil, commencez par le milieu du fil.
(Comme disait un OM, « YL au marché, le chien à la niche, comptez les tours « !) Enduisez le tore avec de la colle cellulosique,
qui sèchera en attendant la suite. Dénudez les sorties sur 2 centimètres avec du papier abrasif et étamez-les.
Usinage: Cliquez sur les liens rose pour afficher les docs…
Faites les circuits imprimés figures 3a, 3b, 3c et 3d.
Perforez le boîtier (figure 4 format pdf) pour recevoir les prises BNC et le jack d’alimentation. Montez les BNC.
Usinez les encoches du circuit principal, figure 3c et présentez le dans le boîtier pour ajuster les encoches et n’avoir qu’à le souder
sur les BNC sans retouche une fois « équipé « (on ne dit plus « câblé » HI !) Pour cela soudez en provisoire un bout de fil rigide,
sur la bande de masse, qui vous servira de poignée.
Percez le couvercle du boîtier (figure 4) pour recevoir les inverseurs.
Donnez un coup de pointeau au centre, qui recevra la pointe d’un compas pour tracer un cercle de 40 m/m.
Percez les quatre trous de fixation du galva. Le perçage du trou de 40 m/m se fera à la scie Abrafil, l’usage d’une bête à corne est proscrit,
trop dangereux.
Percez un trou de 4 m/m à l’intérieur du cercle pour enfiler la scie.
Vérifiez que les trous du petit circuit imprimé tombent en face de ceux du couvercle en mettant provisoirement les inverseurs en place.
Vérifiez que le galva s’emboîte bien, sauvez les écrous et gardez les quatre petites protections des prisonniers pour plus tard.
Démontez avec précaution le devant du galva, qui est seulement emboîté. Retirez le cadran (gare aux vis qui veulent sauter sur le cadre),
dessoudez le fil qui va à la résistance qui le transforme en voltmètre et soudez le fil sur la borne de sortie. Cela fait un galva de 200µAmp.
Mettez le nouveau cadran (figure 5 format pdf) en place avec deux points de colle dans les coins hauts et refermez le galva.
Montage du couvercle :
Fixez le galva, patience pour les écrous !!
Équipez le petit circuit imprimé des 3 potentiomètres en pliant leurs pattes à 90° (voir photo figure 8 format pdf).
Soudez 2 fois 3 petits bouts de fils de 1,5 centimètres prêts à être reliés aux 2 inverseurs.
Soudez 2 fils pour aller au galva et les 3 fils de 10 centimètres pour aller vers le circuit principal.
Glissez le circuit à sa place, fixez-le à l’aide des inverseurs. Reliez le galva. Reliez les inverseurs au circuit par les fils préparés.
Circuit imprimé principal :
Soudez tous les éléments CMS sur le circuit imprimé, puis les diodes et VC1 en dernier car ils cachent des CMS.
Le petit strap du +6V sera fait avec une queue de résistance pliée en II. soulevé du circuit pour y accrocher les grip-fil lors des mesures.
Le tore sera monté plus tard.
Soudez les Tantales, U3, et vérifiez qu’il y a bien +6 Volts entre le +12V et le +6V et la masse (si votre alimentation fait 12 V)
N’oubliez pas les liaisons au travers avec le plan de masse, deux pour les BNC, trois par pastilles, pattes de C6, C8 et de U3.
Premiers réglages :
Le circuit hors du boîtier, en cas de nécessité, un échange d’élément sera plus facile.
Ajustez votre alimentation pour avoir +12,00 volts (si possible) au point V du schéma,
la diode D5 est là pour se protéger des inversions de tension ( HI! )
Test1 :
Reliez les points A et B par un petit strap volant
Reliez, le point B par une résistance de 10KW au +12V. Vérifiez les tensions suivantes à partir du +6V (petit strap)
Point A=B= 0,84V; Point C=D= 0,83 V; E=F= 3,95V
Ces valeurs sont à mesurer de préférence avec un voltmètre numérique. Les vôtres seront peut-être un peu différentes.
Ce qui compte c’est la correction des diodes de détection et l’égalité entre la chaîne DIRECT et le chaîne RETRO.
Reliez le galva en volant, SW2 sur ROS=20 et ajustez RV3 pour avoir ROS= infini (pleine échelle).
Test2 :
Supprimez le petit strap volant. Le point B toujours relié au +12V par une résistance de 10KW
reliez le point A par une résistance de 100W au +6V.
Vérifiez les tensions suivantes à partir du +6V ( petit strap )
Point A = 0,052 ; Point C = 0,51 ; Point E = 0,236
Point B = 0,158 ; Point D = 0,158 ; Point F = 0,747
Basculez SW2 sur 2 Ajustez RV2 pour avoir ROS = 2 (pleine échelle).
Le signal vu à l’oscilloscope sur RV2 à un rapport cyclique de 1/3.
Montage du circuit principal :
Glissez le circuit sous les BNC, soudez les conducteurs centraux puis les cosses de masse.
Bloquez les BNC avec leur écrou, il ne faut pas qu’elles tournent.
Descendez le tore dont vous avez dénudé et étamé les sorties.
Glissez la languette (prélevée sur la chute du circuit principal en l’étamant et la chauffant pour la décoller) au travers du tore et soudez-la.
Glissez une des protections des vis du galva sous le tore pour le centrer verticalement
Soudez les sorties du tore. Reliez l’embase alimentation au circuit.
Réglages en HF :
Mettez SW2 sur 20. Branchez à l’entrée un générateur HF de 1 Watts par exemple.
Branchez une charge de 100W non selfique en sortie. Mettez SW2 sur 20 et SW1 sur W.
Si vous n’avez pas de déviation, et si en mettant SW1 sur ROS l’aiguille dévie à fond, pas de panique, inversez les fils du tore.
Mettez SW2 sur 20 et ajustez RV3 pour lire ROS= 2 sur l’échelle 20.
Basculez SW2 sur 2 et réglez RV2 pour la déviation totale.
Dans cette position vérifiez que vous pouvez descendre la tension d’alimentation à 8,6V au point V sans que l’aiguille
ne descende au-dessous de ROS = 1,9
Branchez une charge de 50W non selfique en sortie et vérifiez que vous avez ROS = 1,1 environ
Branchez une charge de 150W non selfique en sortie, vous devez avoir ROS= 3.
La mesure du ROS n’est valable que pour un signal sinusoïdal.
Mettez SW1 sur W. Si vous avez un Wattmètre, intercalez-le avant la charge.
Si non, faites la mesure à l’oscilloscope de l’amplitude crête à crête du signal sur le conducteur central.
sur la charge et réglez RV1.
C’est fini.
Bonne réalisation…!
tres bien concu et tres bien realise tres utile pour des petite puissance peut on le reproduire facilement ???
je cherche schema tosmetre de 500w à 10kw vhf et uhf réalisable