miniVNA vs NanoVNA

Qualche tempo fa mi è stato regalato un ripetitore radio professionale in banda VHF della Motorola. E’ composto, come potete immaginare, da varie parti e tra quelle passive ci sono i filtri per l’isolamento di TX e RX che vedete nell’immagine qui di seguito. Al di là delle sue caratteristiche costruttive, ciò che interessa in questo momento sono le due frequenze operative: 157,425 MHz per la ricezione e 162,025 MHz per la trasmissione.

Avendo di recente acquistato un nanoVNA, ho voluto metterlo alla prova confrontandolo con un altro VNA in mio possesso, in miniVNA Tiny. Li vedete entrambi nelle due immagini seguenti e possono essere acquistati in Amazon, Ebay e AliExpress per poche decine di euro il primo, per circa trecento il secondo.

NanoVNA: 2.8 Pollici LCD, HF VHF UHF Analizzatore Vettoriale di Rete 50 KHz – 900 MHz
miniVNA Tiny: Analizzatore Vettoriale di Rete 1 MHz – 3 GHz

Per poterli comparare ho voluto impiegarli ad una frequenza relativamente bassa, dove entrambi sicuramente possono lavorare. Li ho lasciati “termalizzare” per circa mezz’ora e poi ho proceduto ad effettuare le rispettive calibrazioni con i kit in dotazione. Ovviamente ho utilizzato anche gli stessi cavi coassiali per collegare gli strumenti al filtro in questione.

Di entrambi gli strumenti ho utilizzato i rispettivi software di controllo tramite computer (se il NanoVNA ha il suo display e può lavorare in modo autonomo, il miniVNA Tiny invece non funzionerebbe senza).

La scansione è stata effettuata in una porzione di spettro di 20 MHz, da 150 MHz a 170 MHz. Qui di seguito non entrerò nei dettagli dei due programmi, ma voglio semplicemente riportare i risultati delle misure sugli stessi filtri.

Le prime due sono relative al “canale” di ricezione, ovvero notch a 162,025 MHz, le seconde due sono relative al “canale” di trasmissione con notch a 157,425 MHz.

Misura con NanoVNA del notch a 162,025 MHz
Misura con miniVNA Tiny del notch a 162,025 MHz
Misura con NanoVNA del notch a 157,425 MHz
Misura con miniVNA Tiny del notch a 157,425 MHz

Cosa se ne deduce?

Entrambi gli strumenti individuano correttamente le risposte in frequenza anche se con qualche lieve ma significativa differenza.

In prima analisi il NanoVNA sembra avere una maggiore dinamica: riesce a disegnare meglio, almeno in apparenza, la curva di risposta del filtro fino ad oltre -80 dB. Anche la forma dei fianchi dei filtri è pressoché simile ma ciò che viene mostrato alla risonanza è nettamente diverso: quale dei due strumenti dà l’indicazione corretta? Bisognerà indagare con un terzo strumento, magari più costoso.

Detto fatto ho effettuato una terza coppia di test utilizzando un analizzatore di spettro con generatore tracking. La prima immagine riporta la risposta del notch a 162,025 MHz, la seconda di quello a 157,425 MHz.

Se ne deduce che il miniVNA Tiny si comporta in modo più simile ad uno strumento da banco, almeno per quanto riguarda la forma della curva. Per quanto riguarda il NanoVNA rimane infatti un po’ da capire l’origine di quel picco così marcato che si spinge ad oltre -80dB rispetto al riferimento.

Misura con analizzatore di spettro + tracking generator del notch a 162,025 MHz
Misura con analizzatore di spettro + tracking generator del notch a 157,425 MHz

Altre piccole differenze, che però potrebbero anche essere importanti, riguardano la praticità operativa e la velocità di scansione. Sicuramente lo strumento da banco li batte tutti, ma il software del NanoVNA sembra essere fatto un po’ meglio, almeno a livello di possibilità operative (ad esempio, è possibile piazzare i marker esattamente alla frequenza desiderata).

Per quanto riguarda la velocità di scansione, il software del nanoVNA Tiny è più veloce e questo può essere un bel “plus” quando si devono effettuare tarature di circuiti RF.

In conclusione quale comprare? DIPENDE!

Dipende dal vostro budget e dalle vostre necessità. Sicuramente il miniVNA Tiny ha un valore maggiore, non solo economico, ma anche in termini di prestazioni. Poter lavorare fino a 3 GHz non è poca cosa. Anche le sue prestazioni sono più simili a quelle di uno strumento “vero”, da banco.

Se invece vi volete fermare sotto il GHz il NanoVNA può essere una valida alternativa, soprattutto per la sua estrema portatilità (ad esempio lo potete utilizzare durante l’installazione di un’antenna, si può collegarlo direttamente vicino al connettore di antenna e tenerlo in mano). Le sue prestazioni sono più che decenti, soprattutto paragonate al suo costo.

Facendo click qua e là nell’articolo trovate i link ai prodotti e da lì potete comprarli (li trovate per Amazon, Ebay ed AliExpress).

Per ora è tutto, spero che queste brevi note vi siano utili.

73 de IZ0ABD Francesco

Componenti SMD o tradizionali?

A volte mi capita di raccontare ad amici radioamatori e non che vedono i miei prodotti come faccio a saldare tutti quei minuscoli componenti SMD. Ho fatto la scelta di passare a questa tecnologia oramai nel lontano 2004 e assolutamente non tornerei indietro. I motivi sono molteplici, due tra tutti sono le dimensioni e le prestazioni.

Un componente piccolo richiede poco spazio, e questo è vitale per poter mantenere contenute le dimensioni di PCB di circuiti complessi (200 componenti a salire). All’aumentare del numero di pezzi da saldare lo spazio diventa sempre più una risorsa scarsa, una risorsa da non trascurare perché i PCB costano e si pagano anche in base all’area.

Segue poi il problema delle prestazioni. Se si lavora a bassa frequenza, specie in ambito automazione industriale, le frequenze in gioco generalmente non sono elevatissime, i segnali di I/O non hanno durate del microsecondo o inferiore, anzi. Quindi un condensatore o un resistore si comporteranno sicuramente come tali. Ma se saliamo in frequenza allora avere una autorisonanza quanto più in alto possibile diventa vitale. Per esempio, se realizzate un regolatore switching per alimentare i vostri dispositivi, dimenticatevi dei condensatori elettrolitici coi reofori, non andranno assolutamente bene per filtrare le ondulazioni (ripple) sulla tensione di uscita perché queste saranno come minimo a 50 kHz. E a queste frequenze si devono usare condensatori SMD con basso ESR e alta frequenza di autorisonanza.

Quindi come si saldano? Con una mano ferma e un po’ di pratica, non è niente di difficile. La tecnica più o meno è sempre la stessa, è alla portata di tutti e l’ho voluta raccontare in un videocorso dove si vedono tanti package diversi prima, durante e dopo la saldatura.

Per poter saldare praticamente di tutto non è necessaria chissà quale attrezzatura. Alcuni si spaventano perché pensano che sia necessario un saldatore ad aria calda, altri perché è necessario usare delle paste saldanti particolari. Sì, ma anche no, fidatevi.

Ciò che realmente serve è:

  • un saldatore a stilo con punta da 0.5 mm (esempio)
  • del filo di stagno sottile con bassi residui, 0.5 mm va bene (esempio)
  • delle pinzette curve per poter manipolare i componenti, possibilmente non appuntite ma con la punta piatta e morbile (esempio)
  • un tappeto antistatico con braccialetto (esempio)
  • un aspiratore per i fumi di saldatura (esempio)
  • una lente di ingrandimento (esempio)
  • una lampada con lente e altri accessori (esempio)

In merito al saldatore, quello che trovate suggerito è un buon compromesso, ma non ciò che utilizzo io. Per il mio lavoro utilizzo strumenti di prima qualità e soprattutto i cui ricambi sono facilmente reperibili. Ovviamente questo ha un costo abbastanza più elevato, magari per un hobbista può non avere senso, ma non è detto. La marca preferita per la saldatura è Weller e questo è un esempio di stazione saldante.

Maggiori dettagli ovviamente li troverete nel corso di saldatura SMD.

Per ora è tutto, se avete domande scrivete.

Buon divertimento da IZ0ABD Francesco.

Riparazione TM-732E

Quando tutto sembra essere perso, quando una radio sembra spacciata e da rottamare, beh, non è detto che lo sia veramente. La prova è il mio TM-732E che non ne voleva sapere di trasmettere nemmeno 1 mW in UHF e che ora funziona egregiamente come prima. Il problema era legato alla rottura del modulo amplificatore di potenza, il Mitsubishi M57788MR. Come descritto in un mio articolo precedente, anche il ricambio acquistato sembrava indicare che non ci fosse cura per il male di cui la mia radio soffriva: aveva la piedinatura errata anche se la sigla era identica.

In questi casi allora che si fa? Bisogna assolutamente tentare l’intentabile, si getta la rete sul lato destro della barca e si tenta quello che tutti direbbero essere un’assurdità.

Nel mio caso ho tentato (con successo) di riparare il vecchio modulo, quello che non funzionava più. 2 dei 5 piedini erano rotti, letteralmente staccati, si muovevano liberamente. Quale potesse essere il problema dovevo scoprirlo e l’unico modo per farlo era aprire il modulo, cioè togliere il coperchio di plastica nera che protegge i circuiti RF. Una volta aperto il modulo si presentava come un bel circuito RF ma al quale mancavano 2 piedini. Dopo un po’ di lavoro il risultato è quello che vedete qui sotto.

Descrivere tutta la procedura richiesta per riparare il modulo, e quindi la radio, sarebbe un po’ troppo lungo per questa pagina del blog. Però ho creato un videocorso sulla Saldatura SMD e tra le varie lezioni c’è anche quella che comprende la riparazione di questo modulo di potenza. Fidati, il corso vale molto più del suo costo!

Se vuoi avere qualche informazione in più guarda il video introduttivo al corso qui di seguito, è gratis.

Per tutte le tue altre necessità contattami, vedrò come aiutarti.

73 de IZ0ABD Francesco

Misuriamo gli scaricatori

Come si comportano gli scaricatori di sovratensione dal punto di vista RF?
E’ questo l’oggetto di cui vi parlo ora, anche se il titolo poteva far pensare a tutta un’altra cosa. Invece no, qui di seguito trovate il risultato delle misure di trasmissione RF, il cosiddetto “transmission loss” o S21, su due esemplari di scaricatore per sovratensioni. Si tratta di due oggetti di origine non bene identificata, non hanno etichette, che ho acquistato ad una fiera per radioamatori. Hanno connettori SO-239 e dovrebbero lavorare fino a 3 GHz con una potenza massima di 200 W (a detta del venditore anche 1 kW).

Analisi dello scaricatore “1”
Analisi dello scaricatore “2”

Le misure sono state effettuate con un miniVNA Tiny e sono di tutto rispetto.

In pratica entrambi gli esemplari esibiscono una bassissima perdita su tutta la banda a 1 MHz a 3 GHz con alcuni picchi a circa -0.5 dB come evidenziato dalle due immagini precedenti.

Meccanicamente sono ben fatti, la lavorazione è accurata. Lateralmente c’è una vite che chiude il vano dove è alloggiata l’elemento di protezione: vedete la seguente immagine.

Quindi, in conclusione, dal punto di vista RF possono essere tranquillamente utilizzati, non daranno fastidio al nostro sistema ricetrasmittente. Per quanto riguarda l’efficacia nella protezione da fulmini, onestamente preferisco non scoprirla, hi!

73 de IZ0ABD Francesco

M57788MR: trova le differenze.

Sto cercando di riparare un vecchio veicolare bibanda Kenwood, in particolare la parte di potenza UHF (tutto il resto è ok). Cerco il pezzo in internet, lo trovo in uno store cinese, lo ordino e mi arriva.

Sembra tutto ok tranne qualche piccolo dettaglio. Lascio a voi scoprirli tramite una semplice foto.

La foto che vedete è stata inviata anche al venditore, vedremo cosa risponderà.
Vi terrò informati 😉

73 de IZ0ABD Francesco

Filtro per fumi di saldatura

Chiunque si diletti, o lo faccia per lavoro, con la saldatura di componenti elettronici avrà più volte avvertito la necessità di rimuovere dal punto di lavoro quei fastidiosi fumi che compaiono quando si fonde lo stagno con il saldatore.

Esistono tante possibili soluzioni per trattare questi fumi, anche se la più semplice delle quali è ventilare l’ambiente. Ma dato che questo non è sempre possibile, o almeno con continuità, una semplice alternativa è quella di dotarsi di un aspiratore con filtro a carbone. Io me lo sono costruito utilizzando una ventola a 12 V da 12×12 cm (che avevo già) e dei filtri a carbone forniti come ricambio dalla Weller (modello WSA350F), nota azienda leader della saldatura.

Il risultato si commenta da solo vedendo le foto qui di seguito riportate.

Reperire il materiale necessario è molto facile. La cosa importante è trovare dei filtri a carbone veri, non delle semplici spugnette nere. Qui di seguito vi suggerisco qualche articolo dal catalogo di Amazon, fate click sulle foto.

Per chi volesse una soluzione già pronta, ovviamente nel mercato ci sono tanti prodotti più o meno validi e più o meno economici. Io ve ne segnalo uno ancora una volta dal catalogo di Amazon: fate vobis!

Ah, dimenticavo, il mio, oltre costare poco, funziona anche!!!

Buona saldatura a tutti.

73 de IZ0ABD Francesco

FT-450D: porta TUNER e PTT

Un mio amico mi ha recentemente chiesto quale è il carico massimo che si può applicare al pin PTT della porta TUNER del FT-450D.

La risposta non è scritta nel manuale, altrimenti la domanda avrebbe trovato subito risposta. In questi casi bisogna andare a vedere il service manual e, analizzando lo schema elettrico, è possibile ricavare le preziose informazioni.

La porzione dello schema elettrico che ci interessa è riportata qui di seguito.

Il pin 2 della porta TUNER è collegato in parallelo al pin 2 della porta LINEAR (stesso segnale).

Dallo schema elettrico si vede chiaramente che il pin 2 (PTT) della porta TUNER è pilotato da un transistor NPN in configurazione open-collector. Ciò significa che con questo potremo pilotari carichi chiudendo a massa il circuito. Ma quanta corrente si può far circolare attraverso questo pin? Cioè, quanto grande può essere il nostro carico, ad esempio un relay?

La risposta si ha andando a studiare il datasheet del transistor Q2057, un 2SD2211. Riporto qui di seguito i dati che ci interessano.

Si può notare chiaramente che il transistor in oggetto è in grado di tollerare una corrente continua di 1.5 A, più che sufficiente per tantissime applicazioni. Ma la condizione per cui lavorerà in saturazione è garantita? Se sì fino a quale corrente?

Per rispondere a questa domanda dovremmo fare qualche piccolo calcolo andando a trovare la corrente applicata in base e da questa ricavare quella di collettore affinché il dispositivo resti in saturazione.

In base al transistor è presente un resistore da 470 Ohm e questo, con un segnale di pilotaggio di 5 V, determina una corrente di circa 10 mA. Considerando il guadagno di corrente tra collettore e base otteniamo che dovremmo essere in grado di pilotare un carico da circa 1.2 A senza problemi. In genere non è bene arrivare al limite, quindi il consiglio è di non superare 1 A di carico.

Se ne vuoi saperne di più, vuoi capire come interipretare correttamente i datasheet e come effettuare queste analisi con disinvoltura, forse potresti prendere in considerazione un video-corso di elettronica, dai un’occhiata qui.

Best 73 de IZ0ABD Francesco

Pro e contro dell’energy harvesting

In un mio primo articolo sul sito All About Circuits introduco cosa è l’energy harvesting da vibrazioni. Oramai è un argomento scientificamente ben noto e approfondito, le basi della conoscenza sono solide. In oltre otto anni di ricerca presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Perugia anche io ho dato il mio contributo e per questo ho preparato un secondo articolo.

In questo si parla, sinteticamente di vantaggi e svantaggi di tali tecnologie. Ovviamente non è un documento che ha la pretesa di racchiudere tutto lo scibile sull’argomento, ma per molti può essere un buon punto di partenza per comprendere meglio, e quindi non cadere vittima di falsi miti, cosa si può e cosa non si può fare.

Trovate l’articolo facendo click qui, sempre sul sito di All About Circuis.

Buona lettura.

Proteggersi dai fulmini

Una “normale” serata di pioggia dal mio QTH.

A volte può accadere che le nostre apparecchiature elettroniche possano subire danni durante un temporale. La fulminazione, per dirla sinteticamente, può essere diretta o indiretta: nel primo caso è complicato (ma non impossibile) evitare danni, l’energia di un fulmine è davvero tanta, nel secondo qualcosa si può fare perche l’energia in arrivo è sicuramente minore. Occupiamoci di questo caso, ovvero di quando un fulmine cade in prossimità della linea elettrica che alimenta le nostre apparecchiature o della linea telefonica che ci collega col resto del mondo.

Utilizzando degli appositi dispositivi (SPD – Surge Protection Devices) si può ridurre l’energia che si andrà a dissipare sui nostri circuiti elettronici producendo danni. Ciò che si verifica quando siamo colpiti da un fulmine è un eccesso di cariche sulla linea, ovvero un eccesso di corrente che si manifesta in un picco di tensione (ricordate che V=Z·I e Z è pressoché costante, dipende da tutte le apparecchiature collegate e dalla rete che le collega).

Quindi appare chiaro che proteggersi richieda la capacità di limitare la corrente in transito, di dissiparla in qualche modo. Questo si può fare in con diverse tecniche, per esempio con dei dispositivi a scarica in un gas (spinterometri – SPD a commutazione o innesco) e/o allo stato solido (varistori – SPD a limitazione di tensione). Fondamentalmente questi oggetti entrano in uno stato di bassa impedenza quando ai loro due terminali la differenza di potenziale supera una certa soglia (variabile a seconda del dispositivo). In sintesi tali componenti creano un corto circuito dissipando su di loro l’eccesso di energia. Lo schema applicativo di base è il seguente.

Dal documento ” Scaricatori di sovratensioni ” di ABB
Dal documento ” Scaricatori di sovratensioni ” di ABB

Come si collegano all’impianto elettrico?

In generale si collegano in parallelo come mostrato dallo schema seguente. Alcuni dispositi si possono invece inserire in serie, dipende da come realizzati.

Per le linee dati (ex. linea telefonica o reti Ethernet, RS485, ..) la modalità è pressoché analoga, cambiano ovviamente il dispositivo da impiegare ed il numero delle linee da proteggere.

Dal documento ” Scaricatori di sovratensione ” di Finder.

Come si può vedere dallo schema elettrico qui sopra (relativo ad una rete RS485), sostanzialmente sono presenti 3 varistori: uno tra la linea A1 e B1, uno tra la A1 ed il terminale di terra (PE), uno tra la linea B1 ed il terminale di terra (PE). In aggiunta è presente uno scaricatore a gas tra le linee A1 e B1.

Analogamente in applicazioni monofase il circuito è praticamente lo stesso e i terminali prendono nome L (A1) e N (B1) e PE.

Appare scontato il motivo per cui sia necessario impiegare 3 varistori: possiamo avere una sovratensione tra le linee A1 e B1, tra le A1 e PE e tra B1 e PE.

Quale scegliere?

In commercio sono presenti tanti dispositivi realizzati per rispondere ad esigenze diverse a seconda delle necessità. Dare un consiglio su quale scegliere diventa quindi difficile. Nella scelta dell’SPD è importante tenere in considerazione la tenuta all’impulso delle apparecchiature da proteggere. Tale livello viene stabilito dalla norma IEC 60664-1 che, per un impianto 230/400 V, prescrive:

  • cat. 1 – 1.5 kV per apparecchi “particolarmente sensibili” (ad esempio apparecchiature elettroniche come PC o TV);
  • cat. 2 – 2.5 kV per apparecchi “utilizzatori” dalla tenuta ad impulso “normale” (ad esempio, apparecchi elettrodomestici);
  • cat. 3 – 4 kV per apparecchi facenti parte dell’impianto fisso (ad esempio, quadri di distribuzione, interruttori);
Da https://www.zotup.com/it/classificazione-degli-spd.html

L’immagine qui sopra mostra il livello di proteziona offerto dai diversi dispositivi: come si può notare un cat. 1 deve rispondere a dei requisiti di assorbimento di energia ben più elevati degli altri.

La scelta quindi va fatta in base al rischio che si corre e alla possibile applicazione da proteggere. Uno schema riassuntivo che può semplificare la scelta è mostrato nella seguente immagine.

Da https://www.zotup.com/it/selezione-e-ubicazione.html

Considerazioni finali

Ovviamente quanto qui sopra riportato non è assolutamente una guida alla scelta ed all’installazione degli SPD ma solo una piccola introduzione alla problematica della protezione da sovratensione.

Ogni radioamatore, ad esempio, dovrebbe prevedere simili protezione per l’impianto di alimentazione delle sue radio. Adeguate protezioni dovrebbero essere installate anche lungo le linee di antenna, ma in questo caso i dispositivi da utilizzare sono “leggermente” diversi.

Proteggersi ovviamente ha un costo, anche non trascurabile, ma tutto è poi da comparare ai possibili danni a cui si può essere soggetti (prevenire in genere è meglio che curare). Se volete farvi un’idea di un possibile SPD di categoria 2 da utilizzare fate click qui. Ovviamente un categoria 1 costerà qualcosa in più.

Per un’ulteriore protezione si potrebbero usare anche delle prese multiple filtrate tipo quella che vedete qui: proteggono sia dal lato alimentazione che quello comunicazione (sono da utilizzarsi come protezione aggiuntiva).

Per ora è tutto.

Buona protezione da IZ0ABD Francesco.

Cosa è l’Energy Harvesting?

Da un po’ di tempo collaboro con All About Circuits ed ho avuto modo di scrivere per loro qualche articolo.

Adesso ve ne voglio segnalare uno introduttivo all’Energy Harvesting, ovvero una serie di tecniche e tecnologie che permettono di recuperare energia dall’ambiente. In particolare si vuole generalmente convertire l’energia che altrimenti andrebbe “sprecata” in energia elettrica utilizzabile per alimentare apparecchiature elettroniche.

La fonte di energia può essere una qualunque tra la luce, la radiofrequenza, un gradiente termico e le vibrazioni.
L’articolo che vi segnalo ora parla proprio di questa ultima fonte: lo trovate facendo click qui.

Buona lettura (in inglese ovviamente).