N1RX Battery Saver
Wattmeter WM-2 return
Wattmeter WM-2
Projekt: Wattmeter WM-2 mit drei kleinen Modifikationen
Kontakt: DL2LTO
 
Einleitende Worte:
Das WM-2 vonOAK HILLS RESEARCH ist ein einfacher aber leistungsfähiger Bausatz eines QRP Wattmeters, ein Messgerät mit Laborniveau zum selber Bauen. In Deutschland kann der Bausatz auch überQRPproject bezogen werden.
Es wurde speziell für QRP entwickelt und arbeitet von 300 kHz bis 54 MHz. Es kann sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsleistungen auf einem großen, qualitativ guten Zeigerinstrument über 3 Bereiche ab 5 mW anzeigen.
Das sind 100mW, 1W und 10W. Die Leiterpatte ist mit Lötstoppmaske und Bestückungsaufdruck versehen. Der Bausatz wird komplett mit Gehäuse und allen Bauteile ausgeliefert.
Der Betrieb des WM-2 kann entweder von einer eingebauten 9-V-Batterie oder einer externe Gleichspannungsquelle erfolgen. Die Stromaufnahme mit der LED beträgt nur ca. 5 mA.
Der Bausatz ist ein leicht zu verwirklichendes Wochenendprojekt mit nur einem Spezialteil, den Richtkoppler. Aber der ist einfach aufzubauen, wenn man sich an die sehr detaillierten Anweisungen des Manuals hält, das für Anfänger geschrieben wurde.
Die Kalibrierung ist auch sehr einfach. Dazu wird nur ein Vielfachmesser benötigt, der Gleichspannung zwischen 100 mV und 3 Volt anzeigen kann. Damit erübrigt sich eine kalibrierte Hochfrequenzquelle.
Ich habe einige Modifikationen vorgenommen, um den Gebrauchswert noch weiter aufzuwerten.
WM-2 ...
Einige sehr interessante Videoclips zum WM-2 kann man sich auf YOUTUBE ansehen.Enrico, IW3FZQ hat seine ersten Tests mit dem WM-2 aufgezeichnet. Weiterhin vergleichtEnrico, IW3FZQ das Ergebnis zwischen Bird 43 und OAK Hills Research WM-2, mit Erfolg. Das Innenleben seines fertigen WM-2 und die Kalibrierung demonstriertJonathan, KC7FYS.
Schaltung:
Schaltplan mit Modifikationen ...
Die rot markierten Bauteile wurden zusätzlich in die Schaltung aufgenommen. Siehe auch 'Nützliche Zusatzschaltungen'.
Details:
Die beiden Meßleitungen des Richtkopplers werden aus Resten eines Koaxkabels RG58 gefertigt. Die angegebenen Maße sollten eingehalten werden.
Achtung beim Abisolieren!
Vorsichtig die Ummantelungen mit einer scharfen Klinge einritzen und mit dem Fingernagel herunterschieben. Es dürfen keine der Drahtäderchen zerschnitten werden.
Koaxkabel der beiden Meßleitungen im Detail ...
Die beiden Ringkerne zum Abgreifen der Richtspannung haben jeweils 12 Windungen. Bei der Herstellung der Meßleitung und der Ringkerne ist auf Symmetrie zu achten! Die Lackisolierung ist fast bis zum Ringkern zu entfernen und dann zu verzinnen.
Induktivitäten der beiden Meßleitungen im Detail ...
Die fertig bestückte Leiterplatine zeigt zwei Änderungen gegenüber dem Original. Für den Jumper JP1 habe ich eine variable Überbrückung gelötet. Das hat den Vorteil, wenn das WM-2 neu kalibriert werden sollte, ist nur die Brücke zu stecken. Bei einer Neukalibrierung einfach wieder jumpern.
Weiterhin wurden die 4 Einstellregler durch Spindeltrimmer [blau] ersetzt. Damit ist eine feinfüligere Gleichstromkalibrierung möglich.
bestückte Leiterplatine ...
bestückte Leiterplatine ...
Die benutzten Lötkontakte der beiden Drehschalter wurden zusätzlich verschrumpft. Aber den Schrumpfschlauch nur bis knapp über die Lötöse schneiden, da es sonst zur Kolision beim Einbau mit der Leiterplatine kommt.
Drehschalter im Detail ...
Nützliche Zusatzschaltungen:
'Batterie Warner' für WM-2 Wattmeter 
Das WM-2 QRP Wattmeter kann von einer externen Stromversorgung oder einer internen 9 Volt Batterie versorgt werden. Bei interner Batteriespeisung vergesse ich oft das Gerät nach der Messung auszuschalten. Das Resultat ist eine leere Batterie. Das störte mich und eine Lösung musste her.
Bruce, N1RX beschreibt auf seiner Webseite eine einfache aberwirkungsvolle Schaltung.

Durch einen kurzzeitigen Druck auf den Taster der Frontseite ist das WM-2 für ca. 150 Sekunden betriebsbereit was durch eine grüne LED signalisiert wird. Diese 2 Minuten reichen fast immer aus, eine Messung auszuführen. Wenn nicht, einfach noch mal draufdrücken oder durch Kondensator bzw. Widerstandsveränderungen den persönlichen Gegebenheiten anpassen. Anschließend schaltet sich das WM-2 automatisch aus.
Über den ‚Ladewiderstand’ von 100 Ω der nicht kritisch ist wird der relativ große Kondensator von 100 μF aufgeladen. Diese Spannung öffnet das Gate vom 2N7000, der einen Drainstrom von 200 mA steuern kann. Damit ist die Stromversorgung für das WM-2 und der LED kein Problem.
Wird der Taster wieder losgelassen beginnt sich der 100 μF Kondensator über den 1 MΩ Widerstand nach Masse zu entladen.
Wird die Schwelle der Gate-Spannung unterschritten, sperrt der FET wieder. Die LED ist eine grüne 3mm low cuurent LED, die bereits bei 2mA gut zu leuchten beginnt, der 2,2 KΩ Widerstand begrenzt den Strom.
Wie lange das Gerät eingeschaltet bleibt, wird durch die Zeitkonstante des Kondensators und Entladewiderstands bestimmt. Mit 1 MΩ und 47 μF erreicht man ca. 1 Minute, mit 100 μF ca. 2,5 Minuten. Die Werte sind nicht kritisch und regen zum experimentieren an.
Bei externer Spannungsversorgung leuchtet die grüne LED immer und einen zeitlich begrenzten Betrieb gibt es nicht.
Schaltplan Batteriewarner ...
Es bietet sich an, diese simple Schaltung auf einer Lochrasterplatine unterzubringen.
Lochraster Batteriewarner ...
Batteriewarner im Detail ...
Integrierter Festspannungsregler 
Ein integrierter Festspannungsregler vom Typ 7809 erfüllt die Bereitstellung der 9 Volt aus einer externen Spannungsversorgung. Der IC enthält eine interne Strombegrenzung, die bei Überlastung und Kurzschluss einsetzt. Bei einem Kurzschluss regelt der Festspannungsregler seine Ausgangsspannung automatisch herunter. Wird der Kurzschluss aufgehoben, stabilisiert sich die Ausgangsspannung wieder auf ihren festen Wert. Eine thermische Schutzschaltung verhindert die Zerstörung des ICs durch Überhitzung.
Einzige notwendige Beschaltung des Festspannungsreglers sind zwei Kondensatoren. Jeweils am Eingang und am Ausgang sollten sie auf kurzer Strecke mit dem Festspannungsregler verbunden sein. Die beiden Kondensatoren sind induktionsarme Keramikkondensatoren, dienen als Tiefpass und verhindern durch Ableiten hochfrequenter Ströme, dass der Regler anfängt zu schwingen. Die 1N4007 ist eine Schutzdiode gegen Verpolung und kann eigentlich entfallen.
Die Schaltung wurde auch auf einer Lochrasterplatine bestückt und direkt mit der Niedervoltbuchse verbunden.
Lochraster Festspannungsregler ...
9V Festspannungsregler im Detail ...
‚Peak Power’ Anzeige zum WM-2.
EinArtikel von W1HUE, Larry Osten, machte mich sehr neugierig. Larry veröffentlichte sein Vorhaben in der Januar Ausgabe 1995, QRP Quarterly.
Das Wattmeter hat keine ‚Peak-Leistungs’ Anzeige bei SSB Nutzung. In Anbetracht dessen, dass es einen unbeschalteten operativen Verstärker U2:B im WM-2 gib, lag eine Realisierung ganz nah. Der nicht benutzte Verstärkerteil wird für die Anzeige ‚Peak-Leistung’ benutzt.
Der DC-Ausgang des U2:A lädt über die Diode 1N34A einen Kondensator auf, und U2:B ist arbeitet als hochohmiger Spannungsverstärker. Hauptsächlich über den 1 MΩ Widerstand kann sich der Kondensator entladen.
Ein zusätzlicher Kippschalter verbindet das Meßinstrument einmal für die Ausgabe von U2:A als ‚Normale Leistungsanzeige’, oder aber die Ausgabe von U2:B für ‚Peak Leistungs' Anzeige.
In der ‚Peak Leistungs' Anzeige folgt das Meßinstrument schnell der mittleren Spitzenleistung und kehrt auf Null zurück, wenn die HF Quelle entfernt wird.
Die durchschnittlich Zeit wird durch eine Vielzahl von Faktoren, wie den Widerstand der Diode, die Ausgangsimpedanz von U2:A [beide nicht-lineare Funktionen] und der RC-Zeitkonstante am Eingang von U2:B mitbestimmt.
Die RC-Zeitkonstante, geprägt von den 4.7 μF Kondensator und dem 1 MΩ Widerstand am Eingang von U2:B, liefern recht gute Resultate.
Die neu hinzugefügten Bauteile werden im Schaltbild rot dargestellt. Die zwei gestrichelten Linien mit dem Kreuz weisen auf die Unterbrechungen gegenüber der originalen Schaltung hin.
Diese Änderung wirkt sich nicht auf die Kalibrierung aus. Eine erneute Kalibrierung laut Manual ist anstrebenswert, da sich elektrische Parameter bei dem Umbau verändert haben könnten.
Überprüfe den Unterschied in der Anzeige, wenn zwischen ‚normalen’ und ‚Peak’ Anzeige bei SSB umgeschaltet wird. In der 'Peak' Stellung zappelt der Zeiger vom Meßinstrument nicht so sehr und beruhigt die Anzeige bei SSB Leistungsmessungen. Du wirst begeistert sein!
Peakanzeigeschaltung ...
Die drei zusätzlichen Bauelemente passen ganz gut auf die Unterseite der Platine. Die drei Verbindungskabel, S4/A, S4/B und S4/C enden jeweils am zusätzlichen Schalter S4 auf der Gehäuserückseite. Beachte die richtige Polung des Tantalelkos, Strichmarkierung ist Pluspol.
geänderte Leiterplatine der Peakschaltung im Detail ...
Fertiges WM-2 mit Modifikationen in einigen Ansichten
Front- und Rückseite des modifizierten WM-2. Links ist der Taster und die LED für den Batterie-Warner gut zu erkennen. Rechts der zusätzliche Kippschalter für die Peakumschaltung auf der Rückseite.
Achtung beim Aufkleben der beiden Folie für die Front- und Rückseite. Bevor das Papier von der Rückseite abgezogen wird unbedingt das Auflegen trocken testen, um ein Gefühle für das spätere fixieren zu bekommen. Wenn die Klebeseite freigelegt wurde, vorsichtig auf die Löcher fixieren und den Aufkleber nur an den Ecken seicht anpappen. Ein nachträgliches Verschieben ist bei mir unmöglich gewesen. Das Zeug klebt einfach zu fest, ein Verschieben war nicht mehr möglich.
Vorder- und Rückseite des WM-2 ...
Innenleben des WM-2. Gut zu erkennen ist die Platzierung der zusätzlichen Baugruppen.
Innenleben des WM-2 ...
Der integrierte Festspannungsregler wurde direkt an die Niedervoltbuchse für externe Spannungsversorgung gelötet. Links daneben ist der zusätzliche Schalter S4 für die Peakumschaltung zu sehen. Und noch weiter links der Umschalter zwischen Batterie und externer Spannungsversorgung. Gut zu erkennen ist die zusätliche Benutzung der unteren Schaltebene.
9V Festspannungsregler im Detail ...
Der Batterie- Warner wurde auch direkt auf den Taster gelötet. Zusammen mit der LED wurde der Taster mittig auf der Frontseite unter dem Anzeiginstrument gesetzt.
Batteriewarner im Detail ...
Jumper JP1 wurde nicht als Drahtbrücke gestaltet, wie im Handbuch beschrieben. Links im roten Kreis JP1 gesteckt als geschlossene Brücke zur Kalibreirung. Rechts wurde JP1 geöffnet und quer auf den Mittelstift gesteckt. Das empfand ich als einfachste Möglichkeit, damit der Kurzschlussjumper nicht verloren geht.
Jumper JP1 variabel ausgeführt ...
Die Kalibrierung wird gemäß Anleitung im Manual durchgeführt.
Man sagt ja, 'Wer misst misst Mist' oder wozu brauch ich so genaue Werte. Verglichen mit anderen Meßinstrumenten bestätigen sich diese aber. Im OHR Manual sind folgende Kalibrierungswerte vorgegeben:
10 W R6 = 2,560 V 1 W R6 = 0,800 V 100 mW R6 = 0,251 V