Electronica Pascual

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Pruebas SDR – Radio Definida por Software

16 Abril, 2014

De unos años aquí, se ha puesto muy de moda la Radio SDR o en su traducción al español Radio Definida por software .

Hay cientos de miles de entradas en Internet hablando de este tema, solo hay que poner Radio SDR en un buscador y listo.

En esta entrada no voy a explicar a fondo que es la Radio SDR, lo cual nos llevaría unas cuantas paginas y hay una gran cantidad de información disponible pondré algunos enlaces al final de la entrada.

De manera muy simplificada en SDR se hace uso de la potencia de un sistema microprocesado para demodular las señales de radio.

La SDR en su forma más pura podría consistir en conectar un convertidor analógico digital a una antena todo el filtrado y demodulación de la señal estaría en el ámbito digital.

Se puede utilizar incluso la tarjeta de sonido del ordenador, si previamente mediante la utilización de un conversor adecuado, llevamos las señal de radio a la banda de frecuencias  que puede manejar la tarjeta de sonido.

Bueno no todo es tan sencillo….

Y aunque hay algunos sistemas con buenos resultados que se han simplificado al máximo, el incluir algunos elementos adicionales hace que todo funcione mucho mejor.

Una manera sencilla y económica de comenzar con el SDR es usar un receptor USB como los que se usan habitualmente en los ordenadores para escuchar la radio y ver la televisión.

Están dotados de unos conversores A/D con una velocidad tal que es posible digitalizar señales de unos 3,2Mhz.mezclador balanceado en anillo.

Es necesario que como digitalizador tengan un chip rtl2832u ya que los driver de los programas que usaremos para la decodificación están adaptados a el.

http://sourceforge.net/apps/mediawiki/drm/nfs/project/d/dr/drm/2/23/SDR2-Flow.jpg

Esquema simplificado de un receptor de radio y TV USB

Lo primero que se hace es utilizar un convertidor de frecuencia usando un mezclador para acercar la frecuencia a recibir al rango del convertidor A/D y se utiliza un mezclador en cuadratura obteniendo dos señales desfasada 90º lo que se llaman señales I/Q.

Las dos señales son iguales pero desfasadas 90º.

Una señal I/Q digitalizada a la que se le aplique el método matemático adecuado puede ser demodulada sea cual sea el método de modulación.

Regresemos a nuestro receptor USB.

Podemos recibir señales desde unos 50Mhz hasta unos 1200Mhz en algunos modelos.

En nuestro caso queremos recibir señales en la banda de radio aficionados de 40metros que cubre las frecuencias de 7Mhz a 7,2Mhz.

Utilizaremos algunos elementos de los que disponemos para realizar nuestras pruebas.

Lo primero que necesitamos es una antena que funcione bien en esta banda de frecuencias, como no disponemos de mucho espacio utilizaremos una antena que nos funciona muy bien y es de pequeñas dimensiones con respecto a la longitud de onda 40 metros.

Se trata de un lazo magnético sintonizado, lo hemos construido muy deprisa por eso no es demasiado circular pero funciona muy bien incluso en el interior del laboratorio.

La impedancia del lazo en resonancia es de unos 2Ωy tenemos que adaptarlo al resto de nuestros equipos cuya impedancia es de 50Ω.

Lo hacemos mediante un trasformador montado en un toroide de ferrita que esta insertado en el lazo magnético sintonizado.

Lo hemos medido y la mejor relación para nuestro lazo la conseguimos con unas 19 espiras, hicimos el bobinado con tomas cada  espira y medimos el nivel de salida de la antena con un voltímetro selectivo al aplicar una señal constante radiada en la habitación.

Como las señales que recibiremos serán del orden de µV necesitaremos  amplificar la un poco.

Para ello usamos un amplificador de banda ancha, con control automático de ganancia que construimos para nuestro receptor de sintonía directa de onda media.

Para limitar el rango de amplificación ponemos un filtro pasa banda entre nuestra antena y nuestro amplificador (al estar el lazo magnético sintonizado y ser su factor de calidad Q alto este paso no es absolutamente necesario)

Imagen de un sencillo filtro pasa banda, de dos polos.

Ahora ya tendríamos señales en la banda de 40 metros con el nivel necesario para ser recibidas por nuestro SDR.

Pero nuestro receptor funciona en el rango de 50Mhz a unos 1200Mhz con lo cual no podemos recibir las señales de 7Mhz.

Necesitamos un conversor que eleve la señal de 7Mhz por encima de los 50Mhz que recibe nuestro receptor USB.

Para ello utilizaremos nuestro mezclador en anillo doblemente equilibrado.

mezclador balanceado en anillo.

Solo disponemos de un oscilador a cristal de 60Mhz un poco al borde de la banda de nuestro receptor USB, recibiremos las señales de la banda de 40metros en el rango de frecuencia de 67Mhz a 67,2Mhz.

Este es el esquema de bloque del sistema que hemos montado.

El software que hemos utilizado es HDSDR es un programa freeware para windows tal vez no sea el mejor, pero a nosotros nos ha funcionado muy bien.

En la banda de 40 metros se puede ver  toda la banda en la pantalla y pinchar sobre la señal que te interese escuchar y por supuesto gracias a los filtros digitales se puede limpiar la señal de audio,filtrarla y eliminar señales molestas.

Esas son para mi una de las grandes ventajas del SDR

RESULTADOS

Los resultados para un montaje realizado a toda prisa y con los elementos que disponíamos en el laboratorio han sido muy satisfactorios.

Por la tarde / noche cuando la propagación de la banda de 40 metros esta mejor entran una gran cantidad de estaciones de radioaficionado de toda España y algunas de Italia,Francia y Alemania.

Ya os iremos informando de futuras pruebas y de algunas mejoras en el sistema de recepción.

ENLACES

SDR : EQUIPOS DE RADIO DEFINIDOS POR SOFTWARE

(una buena explicación de SDR en español)

http://www.ea1uro.com/sdr1/sdr.htm

ARRL asociacion de radioaficionados americana

Radio Definida por Software

http://www.arrl.org/software-defined-radio

CHRISTOPHE F4DAN SDR: Software Defined Radio

(una gran cantidad de proyectos SDR en la pagina del radio aficionado F4DAN)

http://f4dan.free.fr/sdr_eng.html

Grabador de datos I/Q Digital de Rohde & Schwarz

(Un equipo comercial de una gran marca en equipos de medida de telecomunicacion que usas señales I/D)

http://www.tmbroadcast.es/index.php/grabador-de-datos-iq-digital-de-rohde-schwarz/

<Imágenes en el laboratorio, Electronica Pascual >

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Reparar Fuente EHQ PS3020

10 Abril, 2014

Hemos reparado varias fuentes de alimentación EHQ de distintas tensiones y corrientes de salida.

La que os mostramos es la EHQ PS3020 una fuente de alimentación regulable de 0 a 30V y con una corriente máxima de salida de 20A.

No es una fuente conmutada utiliza un trasformador con un secundario con múltiples devanados.

El uso de un sistema de múltiples devanado se hace para reducir la potencia disipada por los transistores de regulación ya que la potencia disipada sera igual a

PD=(Ventrada-Vregulada)xIconsumida

Cuanta mayor sea la diferencia entre la tensión de entrada y la tensión de salida o regulada, mayor sera la potencia que tendrán que disipar los transistores de regulación.

Algo que es mas problemático si las corrientes de salida son elevadas.

Por ese motivo se trata de ajustar la tensión de entrada próxima a la tensión de regulación, unos cuantos voltios por encima para que el circuito de regulación pueda funcionar correctamente.

Disipador de potencia y transistores de regulación.

La fuente utiliza 12 diodos rectificadores en paralelo en dos grupos de 6.

Para seleccionar la tensión de entrada al circuito de regulación de los distintos devanados del transformador, se usan 3 Reles de potencia controlados por un circuito que va haciendo conmutaciones según se varia la tensión de salida de la fuente.

Algunas averías se producen al quedarse pegados los contactos de estos reles.

Desde una vista superior podemos ver desde el refrigerador de los transistores de potencia de regulación ( a la derecha de la imagen), el conjunto de rectificación (entre el disipador y el transformador)  al otro lado del transformador están la electrónica de los indicadores de tensión e intensidad.

En un lateral se encuentra la electrónica de control de los reguladores, de limitación de corriente y el circuito que conmuta los Reles de selección de tensión de entrada.

Si nos acercamos un poco más podemos velo con mas detalle.

A la derecha en la parte inferior se encuentran unas resistencias de potencia utilizadas para el equilibrado de los transistores de regulación 2N3055.

En el centro dos operacionales LM741 se encargan de regular la tensión y limitar la intensidad.

Los potenciómetros situados debajo de los operacionales sirven para el ajuste de la tensión e intensidad de salida a fondo de escala.

A la derecha se encuentra el LM324 un cuádruple operacional que se encarga de conmutar  los Reles.

En alguna fuente hemos reparado el display de indicación de tensión al mostrar valores aleatorios siendo la tensión de salida correcta.

La fuente dispone de un sistema de refrigeración forzada situada en un lateral del disipador.

Este ventilador se enciende cuando el disipador alcanza una temperatura de 60ºC una temperatura demasiado elevada según mi opinión.

Incluso seria mejor que dispusiera de dos velocidades, una lenta en todo momento y una más rápida cuando supere un nivel de temperatura.

De ese modo los transistores de potencia trabajarían con menor temperatura lo que evitaría algunas averías.

Por ultimo unas fotografías durante las pruebas con carga.

Hemos reparado algunos otros modelos de esta misma marca.

< Imágenes Electrónica Pascual >

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Reparar MagnaFlux ZB100F

4 Abril, 2014

Nos han traído a reparar una lampara de inspección de ultravioletas UV de la marca Magnaflux modelo ZB 100F

Magnaflux es una empresa Norte Americana especialista en la inspección de materiales mediante partículas magnéticas fluorescentes y líquidos no penetrantes  con métodos no destructivos, mas información en Magnaflux

En el caso de nuestra lampara sabemos que se utiliza en las instalaciones de mantenimiento de Airbus.

El sistema esta compuesto por una unidad de alimentación y la lampara de inspección UV.

El problema que presenta es que la lampara no enciende.

Empezamos a revisar la unidad de alimentación.

Compuesta por un trasformador adaptador de tensiones con una salida de 12V que se rectifica y se filtra para alimentar el sistema de refrigeración forzada para refrigerar la lampara y aumentar su vida útil.

Otros elementos de esta unidad son una reactancia y un condensador para compensar la corriente reactiva.

Se comprueban, uno a uno, todos  los elementos.

La lampara esta montada sobre un mango en un alojamiento metálico.

En la parte frontal dispone de un filtro que permite pasar la luz ultravioleta y filtra la emisión residual de luz visible emitida por la lampara.

En la parte posterior del alojamiento de la lampara esta situado un ventilador que se utiliza para refrigerarla.

La lampara fabricada por Spectronics Corp modelo BLE-100S/M, es una lampara de vapor de mercurio con una potencia de 100W (5,000 µ/cm2) con una longitud de onda de 365 nanómetros.

En el interior del recinto esta el casquillo justo delante del ventilador.

Los trabajos realizados fueron:

En la unidad de alimentación:

Verificación de todos sus elementos y limpieza de los contactos de conexión.

En el alojamiento de la lampara:

Limpieza de las conexiones del casquillo, limpieza del sistema de ventilación.

Del mismo modo se limpio el casquillo de la lampara.

Otra verificación fue la de la integridad de las conexiones entre el la unidad de alimentación y la lampara.

Se realizaron medidas ohmicas, y de caída de tensión con corriente de 4A en los cables de conexión.

Una vez verificado todo el conjunto se probo la lampara.

Para la prueba de la lampara se utilizo una tela fluorescente, que es sensible a la radiación ultravioleta.

Situando la lampara encima de la tela se enciende la unidad de energía.

Hay que esperar un tiempo ya que las lamparas de vapor de mercurio no generan su potencia de emisión hasta pasado unos minutos.

Esta es la emisión de la lampara en el primer instante del encendido.

Emisión de la lampara pasados unos minutos.

<Imágenes de la reparación Electrónica Pascual>

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Reparar Mitsubishi FX1S-30MR-ES/UL

1 Abril, 2014

Nos traen a reparar de manera muy urgente la fuente de alimentación de un autómata Mitsubishi FX1S-30MR-ES/UL.

El autómata esta instalado en una maquina de la linea de producción de una fabrica alimenticia, la linea esta parada.

La avería:

En una reestructuración de la instalación eléctrica por un error en el cableado han aplicado 360VAC al autómata que tiene una alimentación de 230V.

Como consecuencia se han producido los siguientes daños:

El fusible de 1 amperio se ha fundido, pero no lo suficientemente rápido (se usan fusibles lentos para que soporten la carga de los condensadores de filtrado de entrada) como para no dañar los siguientes elementos:

Se daña el rectificador de entrada y se queda en corto.

Se daña el condensador de filtrado, explotando.

El daño en el rectificador se produce por la excesiva carga de corriente que presenta el condensador.

Reparación:

Comenzamos a sustituir los componentes dañados y verificamos que el transformador del circuito conmutado esta bien.

Confiamos en que la energía destructiva no haya llegado al integrado de conmutación / regulación que se encuentra justo después del condensador de filtro.

Si el integrado estuviese dañado no podríamos reparar rápidamente la fuente ya que no disponemos de uno para reponerlo.

En la imagen ya se han sustituido los componentes dañados.

Se sustituyen: El fusible de 1A – El puente rectificador – El condensador de filtrado, un electrolítico  de 100 µF a 400V

Si se preguntan por que se deterioro el condensador electrolítico si es de 400V y se alimento la fuente a 360V AC,  hay que tener en cuenta que la tensión rectificada seria de 360Vx √2= 509,11V

Una vez sustituidos los componentes probamos la fuente con una tensión de red que aplicamos gradualmente con un Variac.

Imagen del conector de entrada y salidas de tensiones.

Aparte de nuestra reparación sustituyendo los componentes dañados, esta vez los dueños del autómata han tenido un poco de suerte y no se daño el integrado de control, la reparación ha sido rápida.

Por ultimo se prueba la fuente, con y sin carga.

Pruebas de la unidad de alimentación reparada.

Por ultimo el cliente final recogió la fuente, la instalo en el autómata y la linea de producción continuo procesando alimentos.

< Imágenes de la reparación Electrónica Pascual>

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