Watímetro direccional con instrumento reciclado por Jorge LU1DA

Uno de los instrumentos más utilizados en nuestra estación, es el roímetro, indispensable para el ajuste de nuestras antenas. Por ello es también el más buscado por los aficionados que recién comienzan en la actividad.

El problema que se les plantea es cuál elegir, roímetro? watímetro? cuál me conviene ?...y también los altos costos de la mayoría de las marcas de cierta calidad. En realidad es un instrumento de fácil fabricación por parte del aficionado promedio, sólo siendo necesario el uso de otro instrumento de buena precisión para calibrarlo; pero siempre vamos a encontrar un amigo en el club que nos preste el suyo y nos ayude, para realizar estos ajustes.

La teoría de funcionamiento de un roímetro o un watímetro escapa a este artículo, pueden encontrarla en cualquier handbook o manual de antenas, solamente aclararemos que el roímetro nos da una idea de la potencia que vuelve a nuestro TX, en relación a la que va hacia nuestra antena, sin darnos demasiada exactitud. Por eso son más económicos. En cambio un watímetro direccional nos indicará con detalle la potencia directa (del TX a la antena) y la reflejada (de la antena al TX)

La gran mayoría de los instrumentos de marcas populares (Daiwa, Diamond, MFJ, etc) se basan en un circuito similar y de probado resultado en las bandas de HF, dándonos unas mediciones aceptables para el aficionado promedio.

Aclaremos este punto: cuando mido mi antena y mi TX, no tengo problema si el instrumento me da un error del 3% (3 W para una potencia promedio) no estoy calibrando ni reparando el equipo, por lo tanto no necesito comprar un Bird (eso se lo dejo a un profesional).

Si abrimos nuestro instrumento nos vamos a encontrar con un circuito similar al siguiente :

La parte central y más importante del circuito es la unidad captora, compuesta por un transformador cuyo primario es una línea coaxil, y el secundario una bobina toroidal, con un punto medio conectado a masa. En esta parte reside el secreto del medidor, y la vamos a encontrar, casi idéntica, en todos los instrumentos. Este tipo de circuito es el que permite poder medir en un rango de frecuencias amplio, tipicamente de 3 a 60 mhz, y en algunos medidores el fabricante asegura llegar hasta 150 Mhz. El resto es diodos rectificadores, un divisor resistivo y un miliamperímetro, o dos en el caso de querer tener las medidas de directa y reflejada simultáneas.

Detalle: el trimer y los capacitores asociados se utilizan para balancear el captor, es decir, que la sensibilidad sea la misma en ambos sentidos.

En la práctica, se ve de esta manera:

 

Es un circuito fácilmente reproducible, sólo debemos tener cuidado en la elección del toroide, y tratar de ser prolijos en la construcción mecánica.

Hay muchos ejemplos prácticos en los libros y en la web de cómo construir este captor; una vez armado, pasamos a elegir el instrumento de medida. Generalmente será un micro o miliamperímetro, entre 100uA y 1mA.

El problema es que estos instrumentos son caros y difíciles de conseguir.

Por suerte en el club teníamos un hermoso medidor bastante antiguo, con caja de baquelita muy grande, unos 20 cm de ancho, que nos donaron, y Héctor, LU6DLR se tomó el trabajo de limpiar y poner en condiciones de funcionamiento. Originalmente lo utilizaron como voltímetro de corriente continua, para unos 800V, por lo que tenía en su interior las corresppondientes resistencias divisoras de tensión.

Después de mucho tiempo de dar vueltas sin un uso a la vista, se nos ocurrió que justamente por su tamaño, era ideal para un watímetro de fácil lectura, para instalar fijo en la sala de radio del Club.

 

Al medir la sensibilidad, encontramos que era era un miliamperímetro de 10 mA fondo de escala, muy duro para esta aplicación. Pero con el agregado de un circuito amplificador,se podría resolver el problema.

Esta solución la utilizan muchos fabricantes ( Yaesu, MFJ ) por lo que tomamos prestado el diseño de uno de estos medidores, y le agregamos un transistor para asegurarnos la deflexión del miliamperímetro. Todo el circuito se alimenta con 9V, que nos entrega un regulador 7809, esto nos garantiza que no se afecten las mediciones, si varía la tensión en la fuente de 13V.

Circuito básico del medidor

El circuito captor se alojó en una pequeña caja blindada, con sus conectores, lo que permite ubicarla alejada del medidor, donde resulte más cómodo. Un cable blindado estéreo trae las señales de directa y reflejada, con una ficha de audio de 1/4, también estéreo. En este cable se enhebró un ferrite de los que traen los cables de los monitores de PC, para evitar corrientes de RF en la malla, que puedan afectar las mediciones.

Captor

La caja de baquelita fué mecanizada para acomodar el botón de encendido y las llaves de 120/1200 W, DIR/REF y AVG/PEP.

Como el medidor es completamente desarmable, se quitó el frente para tener acceso a la carátula que deberemos reemplazar por nuestras escalas. En este caso optamos por dos, una hasta 120 W y otra hasta 1200W. Pero podríamos elegir cualquier otro valor, variando los divisores de tensión.

El circuito se armó en una placa perforada para prototipos y se la ubicó detrás del medidor, el gabinete es muy grande y sobra el lugar.

Una vez armado llega la parte más importante, calibrarlo. Para eso utilizamos un instrumento lo más exacto posible, cómo no estaba muy seguro de mi viejo Daiwa, pedí socorro a LU6DLR, que me prestó un watímetro R&S sumamente preciso.

Para relizar el ajuste, conectamos ambos instrumentos en serie, entre un equipo y una carga fantasma. Las calibraciones se realizan en 14,2 Mhz, centro de HF. Luego se verifica que en 3 y en 30 mhz no tengamos error. Si lo hubiese por encima de 20 Mhz quiere decir que el material del ferrite que usamos en el captor no sirve. Este toroide podemos encontrarlo en muchos elementos descartados: fuentes de PC, viejos monitores, impresoras, hasta en lámparas bajo consumo. Les aconsejo guardar todos los que puedan, porque tienen muchísimas aplicaciones en radio.

Como debíamos hacer una escala desde cero, fuimos anotando los valores sobre un papel provisorio, y luego la copiamos en la PC con un programa de dibujo.

Una de las máscars de prueba del medidor

Se hicieron un par de pruebas hasta conseguir la máscara definitiva. Luego la imprimimos sobre una cartulina y la ubicamos en su lugar.

Se le agregaron un par de leds para iluminar la escala, en la parte superior. En la foto final se puede observar el plug de audio macho que trae la señal del captor.

Medidor terminado

Tenemos un instrumento de uso contínuo,único, de acuerdo a nuestro gusto y por muy poco dinero, reciclando material de descarte.

Si no consiguen ningún miliamperímetro, pueden reemplazarlo por un vúmetro a leds en forma de barra, o mejor dos, teniendo lectura simultánea de directa y reflejada ( me acordé del vúmetro del FT-707). Me viene a la mente el viejo integrado UAA180, un vúmetro ya listo (sólo hay que conectarle los led), y mucho más barato que un miliamperímetro.

También, pueden ir un paso más adelante, y agregarle un display digital, con un control basado en PIC, AVR o Arduino, hay muchos en la red par investigar.

Cambiando de captor, podemos tener un medidor para VHF o incluso para UHF, el concepto es idéntico, sólo cambia la estructura mecánica del transformador.

Espero que se animen a construir el propio. A enchufar el soldador !