Een basisintroductie tot grid dip meter

De Grid Dip Meter (GDM) of de Grid Dip Oscillator (GDO) is een elektronisch instrument dat wordt gebruikt bij het meten en testen van radiofrequentiecircuits. Het is in feite een oscillator met een blootgestelde spoel en uitlezing van de oscillatie-amplitude. Het heeft drie hoofdfuncties:

• Het meten van de resonantiefrequentie
  • van een LC-resonantiekring,
  • een kristal / keramische resonator,
  • of een antenne,
• Inductantie of capaciteit meten,
• Het meten van de frequentie van een signaal,
• Genereren van RF-sinusgolfsignalen.

In de bovenstaande afbeelding van GDM kun je de knop zien die de afstemcondensator stuurt met een frequentieschaal en aan de linkerkant zijn er verwisselbare spoelen voor verschillende frequentiebanden en net onder de frequentieschaal is er een meter die de oscillator uitleest uitgangsspanning. Lees hier meer over verschillende soorten oscillatoren.

Wat zit er achter de naam?

Grid Dip Meters worden zo genoemd omdat ze vroeger werden gemaakt met behulp van triodes en werden gebruikt om de oscillatoramplitude te meten door de stroom te meten die door de roosterweerstand vloeit.

Moderne GDO's worden niet gemaakt met vacuümbuizen, maar met transistors - bij voorkeur JFET's of Dual-Gate MOSFET's vanwege hun hoge ingangsimpedantie die de oscillator stabieler maakt. GDO's met transistors kunnen worden genoemd als TDO of TDM (Trans dip oscillator / meter). Ze kunnen ook gemaakt worden met een tunneldiode (tunnel dip oscillator / meter) in plaats van een transistor of buis.

Het basiscircuit

Het circuit dat hier wordt getoond, komt uit een boek genaamd " Konstrukcje krótkofalarskie dla początkujących " door Andrzej Janeczek, roepnaam SP5AHT. Het is misschien wel het eenvoudigste GDM-circuit dat een BJT gebruikt,

In het hart van dit circuit ligt een VFO in een Hartley-configuratie, R1 biedt basisvoorspanning, R2 beperkt de collectorstroom, C5 ontkoppelt de stroomtoevoer die wordt geschakeld door de GF-schakelaar, C4 voorkomt dat basisvoorspanning wordt kortgesloten naar aarde door L. C3 en L-vorm een resonantiekring die de frequentie instelt, C2, P2 (afdrukfout, moet D2 zijn) en D1 vormen een spanningsverdubbelaar die het signaal gelijkricht (magnetische meters kunnen geen AC meten), dat vervolgens wordt gefilterd door C1 en naar de 50uA wordt gevoerd meter via de gevoeligheidsinstellingspot P1.

L moet buiten de behuizing op een stopcontact worden gemonteerd, zodat deze kan worden verwisseld voor verschillende spoelen voor verschillende banden. Het stopcontact en de spoelstekker kunnen een 5 of 3-pins DIN zijn, een stereo 3,5 mm-aansluiting / jack of wat je ook bij de hand hebt, dat ook voorkomt dat de spoel verkeerd om wordt aangesloten (geaard deel naar de basis en vice versa), omdat het oscillatie kan voorkomen. C3 kan een standaard variabele condensator van een transistorradio zijn, hoewel een zonder iets tussen de platen (luchttype) de voorkeur heeft voor hogere frequentiestabiliteit. T1 kan elke NPN BJT zijn met een hFE van meer dan 150 en een overgangsfrequentie van meer dan 100 MHz, zoals 2SC1815, 2N2222A, 2N3904, BF199. L hangt af van de gewenste band, voor LW en MW kan het op een ferrietstaaf gewikkeld worden maar bij SW en hoger is luchtkern beter.Voor de 3MHz - 8MHz-band is het 11uH, maar dit kan worden berekend met behulp van de vele online spoelrekenmachines voor verschillende banden

Resonantie meten van een LC-circuit

Het gebruik van een Grid Dip Meter als resonantiemeetapparaat voor inductor-condensatorresonantie is afhankelijk van het circuit. Als het gewoon een resonantiekring is, nergens op aangesloten en met de spoel blootgelegd, hoeft u alleen maar de spoel van het resonantiecircuit dicht bij de blootliggende spoel van de GDM te plaatsen, en uw GDM af te stemmen tot de meter zakt. Deze daling wordt veroorzaakt doordat de resonantiekring die is gekoppeld met de spoel in de GDM een deel van de energie in de resonantiekring absorbeert, waardoor de uitgangsspanning van de oscillator daalt en de weergegeven waarde van de meter verandert.

Als de spoel is afgeschermd (bijvoorbeeld IF-transformatoren), moet u de GDM koppelen door een paar windingen draad op te wikkelen en deze tussen

Resonantie van een resonator meten

Het meten van kristalresonatoren met GDM is eenvoudig maar niet erg nauwkeurig. Deze methode is handig om de kristalfrequentie te bepalen wanneer het label is versleten. Het enige dat u hoeft te doen, is een paar draadjes rond de GDM-spoel aansluiten en die lus met het kristal verbinden. De resonantie zal erg steil zijn, dus je moet de GDM heel langzaam afstemmen.

Antenne-resonantie meten

Om de resonantiefrequenties van een antenne (zoals een dipool) te meten, wikkelt u een paar windingen draad rond de GDM-spoel en sluit u deze aan op de antenneconnector. Stem de GDM af en verwissel de spoelen totdat je de dip op de meter ziet. U kunt ook meten hoe breed de antenne is door op te merken hoe snel de naald zakt tijdens het afstemmen.

Inductantie of capaciteit meten

Je kunt de inductantie van een inductor of een condensator meten door een resonantiekring te maken met de gemeten inductor of condensator en een bekende waarde condensator / inductor parallel en het afstemmen van de GDM en het wisselen van spoelen totdat je de dip op de meter ziet, net als bij een regelmatig LC-circuit. Voer de resonantiefrequentie en de bekende capaciteit / inductantie in een LC-resonantiecalculator in om de onbekende inductantie / capaciteit te krijgen.

We hebben eerder een op Arduino gebaseerde capaciteitsmeter en frequentiemeter gemaakt om de capaciteit en de frequentie te meten.

De frequentie van een signaal meten

Er zijn twee manieren om de frequentie te meten met de GDM:

• Absorptieve frequentiemeting
• Heterodyne frequentiemeting

Absorptiefrequentiemeting werkt wanneer de GDM is uitgeschakeld, het signaal wordt toegepast op een paar windingen van draad die rond de GDM-spoel zijn gelust, vervolgens wordt de meter afgestemd en worden de spoelen gewijzigd totdat de meteruitlezing omhoog gaat en dat is de signaalfrequentie.

De modus voor het meten van de absorptiefrequentie werkt op dezelfde manier als een kristalradio, het GDM-afgestemde circuit verwerpt alle signalen van andere frequenties dan de resonantiefrequentie, de diode verandert de hoogfrequente AC van het signaal naar DC omdat meters alleen kunnen werken met DC. Het werkt alleen met die GDM-typen waarbij de meter via een diode op de resonantiekring is aangesloten, zoals die in de Basic TDO-schakeling die eerder werd uitgelegd. De signaalamplitude moet relatief hoog zijn, niet minder dan 100mV, vanwege de doorlaatspanning van de diode. Het kan ook worden gebruikt om het niveau van harmonische vervorming in het signaal te zien, stem de GDM eenvoudig af op een frequentie die 2, 3 of 4 keer hoger is dan de gemeten signaalfrequentie en stem ook af op een frequentie die 2 of 3 keer lager is om te zien of u heeft in de eerste plaats geen harmonische gemeten.

De heterodyne frequentiemeetmodus werkt alleen met die GDM die een speciale telefoonaansluiting hebben. Het werkt volgens het principe van het mengen van frequenties, bijvoorbeeld als onze GDM oscilleert op 1000 kHz en er is een 1001 kHz signaal gekoppeld aan de GDM-spoel, de frequenties heterodyne (mix) creëren een signaal op 1 kHz (1001 kHz - 1000 kHz = 1 kHz), wat kan zijn hoorbaar als er een koptelefoon op de aansluiting is aangesloten.

Dit is een veel gevoeliger en nauwkeurigere methode voor frequentiemeting en kan worden gebruikt om kristallen voor kristalfilter te matchen.

Signaalopwekking

Om uw GDM als een oscillator met variabele frequentie te gebruiken, hoeft u alleen maar een spoel over de originele GDM-spoel te winden en er een bufferversterker op aan te sluiten. Het gebruik van een bufferversterker wordt aanbevolen, omdat het rechtstreeks opnemen van de output van de spoel die over de GDM-spoel is gewikkeld, deze zal belasten en amplitude- en frequentie-instabiliteit veroorzaakt en misschien zelfs de oscillaties zullen afnemen.

Genereren van gemoduleerde RF-signalen

Sommige netmeters zijn in staat AM-gemoduleerde signalen te genereren, ze doen het door het te moduleren met 60Hz AC van de voedingstransformator, 120Hz AC na rectificatie (de eerste twee zijn de gebruikelijke methoden in oude buis GDM) of door een ingebouwde AF-generator te hebben (vaker gevonden in mooie transistor TDM's). Als de modulatie bij de generator plaatsvindt, is er mogelijk een kleine FM-component in het AM-signaal.