ON4CRD — Club Radio Durnal
Rue des Écoles · 5530 Purnode · BE
RK-SWR — Wattmètre / ROS-mètre QRP R2
ON4CRD-RK-R2
R2 — conception pour prototypage ; matériel non construit, mesures et ajustement à réaliser.

CONFIGURATION
Domaine proposé : 1–10 W incident, porteuse stable, 1,8–30 MHz ; pas de PEP
Détection : Tandem courant/tension, deux voies BAT43
Commande : Nano classique ATmega328P 5 V/16 MHz ; écran parallèle 16×2
Analogique R2 : TMUX1511, REF3330 3,0 V, rappel ADC 47 kΩ
Calibration : 9 profils manuels ; 6 points par sens, brouillon et journal EEPROM
Cartes : Tête 90 × 65 mm ; commande 100 × 70 mm

FONCTIONNEMENT
T1 prélève le courant avec un primaire 1 tour et un secondaire 10 tours. T2 prélève la tension avec 10 tours au primaire et 1 au secondaire. Les résistances 49,9 Ω et le point COMMON réalisent la somme/différence FWD/REV. Les débuts d’enroulements déterminent la directivité.

Les BAT43 et les condensateurs détectent une enveloppe de porteuse stable. Les diviseurs 15 kΩ/10 kΩ donnent une première atténuation de 0,4. La charge de la commande et les 47 kΩ ramènent le gain actif nominal à environ 0,348119 avant non-linéarités.

Le TMUX1511 isole les entrées quand la commande n’est plus alimentée ; D4/ADC_ENABLE est maintenu bas au démarrage et lors d’un défaut de référence. Sa protection hors alimentation est spécifiée dans une plage de signal : vérifier réellement les transitoires et le domaine de la tête, ne pas en déduire une protection contre toute RF.

REF3330 alimente AREF et le potentiomètre de bande à 3,0 V nominal. Ce matériel exige le firmware R2 et analogReference(EXTERNAL). Le contrôle grossier de bande interdite interne peut détecter une référence absente ; il ne mesure pas une précision de 3,000 V.

CALCULS ET LIMITES
Sous 50 Ω adaptés, modèle idéal : Vcrête FWD ≈2√P(W). À 10 W, cela donne environ 2,2017 V sur ADC actif avant chute de diode, contre 2,5298 V en tête déconnectée de la commande. Ce sont des estimations de choix de gamme, jamais des codes de calibration à recopier.

Avec fuite hors alimentation maximale de 2 µA et rappel ADC 47 kΩ +1 %, le calcul de borne donne 94,94 mV. La récupération d’énergie, les transitoires, les tolérances et l’état physique du Nano demandent une recette spécifique.

Γ=√(Pr/Pd), puis ROS=(1+Γ)/(1−Γ), seulement dans les plages calibrées. Le premier point réfléchi étant 50 mW, le logiciel peut seulement donner une borne nominale sous ce niveau : affichages arrondis vers le haut proches de <1,58 à 1 W, <1,23 à 5 W et <1,16 à 10 W. Ils n’incluent pas encore les incertitudes de directivité et de calibration.

L’interpolation utilise √P entre points réellement mesurés, sans extrapolation. Les ancrages reviennent exactement à leurs puissances nominales ; le point 1 W ne doit pas basculer artificiellement vers LOW à cause de l’arrondi flottant.

CÂBLAGE
BNC TX/ANT ; TX → tête J1.1, ANT → tête J2.1 ; masses → J1.2/J2.2 ; Source QRP et charge adaptées ; ne pas inverser pour l’usage courant
Détection ; Tête J3.1/.2/.3 → commande J1.1/.2/.3 ; Nappe torsadée ≤150 mm, séparée des coaxiaux
LCD J2 ; Broches 1..16 vers LCD1.1..16, RW à GND sur carte ; D0..D3 LCD inutilisés ; souder LCD-HDR sur le module nu, vérifier le sens 1..16 ; ne pas confondre LCD_D4 et GPIO D4
RV2 bande/J3 ; J3.1 référence 3,0 V → borne physique 3 (CW) ; J3.2 BAND → borne 2 ; J3.3 GND → borne 1 (CCW) du PDB181 ; Ne pas brancher ce potentiomètre sur 5 V
S1 RAW/J4 ; Contacts secs du poussoir entre BUTTON et GND ; Maintenir pour observer les codes bruts
USB ; Mini-B du Nano classique pour alimentation/programmation ; VIN laissé libre ; mesurer les rails avant RF
AREF / autorisation ; Nano AREF pastille 18 → VREF_3V0 ; GPIO D4 pastille 7 → ADC_ENABLE ; R2 uniquement ; aucune compatibilité avec le contrôleur R1

MONTAGE
1. Monter et inspecter les petites pièces de la commande, dont TMUX1511 TSSOP14 et REF3330 SOT23-3. Vérifier leurs numéros physiques, condensateurs et résistances de rappel. Contrôler le sens du Nano et laisser les broches VIN/3V3 non utilisées selon schéma.
2. Bobiner T1/T2 sur BN43-202 : un tour complet traverse un trou puis revient par l’autre. T1 : primaire 1 tour TX→ANT, secondaire 10 tours FWD_RF→REV_RF. T2 : primaire 10 tours ANT→GND, secondaire 1 tour COMMON→GND. Marquer les débuts T1.1/T1.3 et T2.1/T2.3 avant montage.
3. Vérifier isolation et continuité de chaque enroulement avant soudage. Les quatre bornes de chaque transformateur sont des extrémités de fils distincts ; ne pas relier les enroulements en dehors des nets du schéma.
4. Fixer tête et commande de part et d’autre de la cloison. Poser la nappe et le LCD, puis contrôler toutes les connexions. Programmer seulement le Nano classique au profil indiqué, source RF débranchée.

RECETTE À EFFECTUER
1. Sans tête RF, alimenter la commande par une source USB maîtrisée. Mesurer 5 V, TP1/VREF_3V0 et la masse ; vérifier le 3,0 V au multimètre adapté et la sélection EXTERNAL dans le firmware. L’écran doit demander CAL REQUIRED tant qu’aucun profil n’est calibré.
2. Vérifier ADC_ENABLE bas pendant reset/défaut, puis son activation normale. Banc basse tension : appliquer aux voies détecteur des tensions connues dans leur domaine, contrôler monotonicité et codes bruts. Vérifier la coupure et le courant de retour lorsque l’USB est retiré, sans supposer les diodes suffisantes.
3. Qualifier la tête à faible puissance, charge 50 Ω et wattmètre de référence. Mesurer la directivité, la réponse en fréquence, les niveaux de tête et les pertes avant toute montée vers le domaine de 10 W.
4. Calibrer un profil à la fois dans les deux sens : b=0..8, points k=0..5 correspondant à 50,100,200,1000,5000,10000 mW. Retourner la tête pour le sens R et rétablir le plan de référence. Relever exclusivement des codes mesurés et contrôler la puissance réelle au point de référence.
5. Console 115200 : SET <b> F|R <k> <adc_mesuré> modifie le brouillon ; DUMP le relit ; ACTIVE relit la table active. APPLY valide en RAM, SAVE valide et conserve le journal ; DISCARD abandonne le brouillon. Une paire F/R incomplète ou non monotone est refusée. Ne jamais copier les valeurs synthétiques des simulations.
6. Couper puis remettre l’alimentation pour contrôler la sauvegarde. Tester profil absent, point hors plage, mesure bruitée, saturation et changement de bande. Relever les erreurs et incertitudes face aux références ; une indication de borne n’est pas une mesure de ROS 1,00.

DÉPANNAGE
CAL REQUIRED / CAL EDIT ; Profil absent ou brouillon non appliqué ; Relire DUMP/ACTIVE, terminer F/R, APPLY puis SAVE après contrôle
REFERENCE FAULT ; Référence absente ou diagnostic hors fenêtre ; Mesurer AREF et 5 V, vérifier EXTERNAL et la carte R2 ; REFCHECK après correction
ROS inversé ou directivité faible ; Débuts d’enroulement, sens TX/ANT ou couplage ; Reprendre T1/T2 et la mesure de tête seule
RAW instable ou saturé ; Nappe, parasites, gamme, masse ou tension excessive ; Réduire le niveau, vérifier le domaine et la protection sans désactiver les contrôles
SWR <… / borne nominale ; Puissance réfléchie sous le premier point de calibration ; Conserver la borne et l’incertitude ; ne pas afficher une précision non démontrée

FABRICATION ET MÉCANIQUE
Fabrication : FR4 1,6 mm, deux couches cuivre 35 µm, masque deux faces. Gerber et perçages Excellon dans fabrication/. Le PCB KiCad donne les dimensions, polarités et numéros de pastilles ; assembly.svg repère les composants et la broche 1.

Les schémas R2 sont organisés en blocs fonctionnels avec fils et types de broches critiques. Des vues de lecture vectorielles détaillent ces fonctions ; les six populations PRE sont renseignées individuellement et le câblage hors carte est dessiné. Le rapport ERC décrit les hypothèses de sources par PWR_FLAG. ERC, DRC et parité netlist/PCB contrôlent les fichiers ; ils ne mesurent ni les performances ni les interfaces physiques.

Boîtier : base, couvercle 3 mm et lèvre de positionnement 2 mm, jeu nominal 0,4 mm. Les STL fermés ont été vérifiés numériquement ; aucune pièce n’a été imprimée ni ajustée. Faire un coupon avec le matériau et l’imprimante choisis avant impression complète.

front.svg/front.dxf sont les plans de perçage ; panel-art.svg est l’habillage, distinct du gabarit. Imprimer à 100 % et contrôler une cote au réglet. Vérifier les pièces achetées avant perçage. preview.svg est une illustration de conception.

Le PETG n’assure pas un blindage RF. Voir cases/README-fr.txt pour cloisons, isolation et liaisons conductrices. Aucune qualification secteur, CEM ou certification de sécurité n’est fournie.

NOMENCLATURE
swr-head.J1 ; 1 ; 2 x 2.54 mm ; Samtec TSW-102-07-G-S ; Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical
swr-head.J2 ; 1 ; 2 x 2.54 mm ; Samtec TSW-102-07-G-S ; Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical
swr-head.T1 ; 1 ; 1:10 courant ; Amidon BN43-202 + bobinage indiqué ; ON4CRD:BN43_202
swr-head.T2 ; 1 ; 10:1 tension ; Amidon BN43-202 + bobinage indiqué ; ON4CRD:BN43_202
swr-head.R1 ; 1 ; 49.9R 0.5W ; Vishay CRCW120649R9FKEAHP ; Resistor_SMD:R_1206_3216Metric
swr-head.R2 ; 1 ; 49.9R 0.5W ; Vishay CRCW120649R9FKEAHP ; Resistor_SMD:R_1206_3216Metric
swr-head.D1 ; 1 ; Vishay BAT43-TR ; Vishay BAT43-TR ; Diode_THT:D_DO-35_SOD27_P7.62mm_Horizontal
swr-head.D2 ; 1 ; Vishay BAT43-TR ; Vishay BAT43-TR ; Diode_THT:D_DO-35_SOD27_P7.62mm_Horizontal
swr-head.C1 ; 1 ; 10nF ; KEMET C0805C103J5GACTU ; Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric
swr-head.R3 ; 1 ; 15K ; Yageo RC0805FR-0715KL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-head.R5 ; 1 ; 10K ; Yageo RC0805FR-0710KL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-head.C2 ; 1 ; 10nF ; KEMET C0805C103J5GACTU ; Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric
swr-head.R4 ; 1 ; 15K ; Yageo RC0805FR-0715KL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-head.R6 ; 1 ; 10K ; Yageo RC0805FR-0710KL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-head.J3 ; 1 ; 3 x 2.54 mm ; Samtec TSW-103-07-G-S ; Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x03_P2.54mm_Vertical
swr-head.TP1 ; 1 ; FWD_HALF ; Pastille de mesure intégrée au PCB ; TestPoint:TestPoint_Pad_D2.0mm
swr-head.TP2 ; 1 ; REV_HALF ; Pastille de mesure intégrée au PCB ; TestPoint:TestPoint_Pad_D2.0mm
swr-head.TP3 ; 1 ; GND ; Pastille de mesure intégrée au PCB ; TestPoint:TestPoint_Pad_D2.0mm
swr-head.PCB ; 1 ; 90 × 65 mm ; FR4 1,6 mm ; 2 couches 35 µm ; ON4CRD-RK-R2 ; Gerber + Excellon
swr-control.U1 ; 1 ; Nano classic ATmega328P 5V 16MHz ; Arduino A000005 ; Module:Arduino_Nano
swr-control.J1 ; 1 ; 3 x 2.54 mm ; Samtec TSW-103-07-G-S ; Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x03_P2.54mm_Vertical
swr-control.U2 ; 1 ; TMUX1511PWR ; Texas Instruments TMUX1511PWR ; Package_SO:TSSOP-14_4.4x5mm_P0.65mm
swr-control.R1 ; 1 ; 1K ; Yageo RC0805FR-071KL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-control.R2 ; 1 ; 1K ; Yageo RC0805FR-071KL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-control.C1 ; 1 ; 100nF ; KEMET C0805C104K5RACTU ; Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric
swr-control.C2 ; 1 ; 100nF ; KEMET C0805C104K5RACTU ; Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric
swr-control.R4 ; 1 ; 47K ; Yageo RC0805FR-0747KL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-control.R5 ; 1 ; 47K ; Yageo RC0805FR-0747KL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-control.R6 ; 1 ; 100K ; Yageo RC0805FR-07100KL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-control.C4 ; 1 ; 100nF ; KEMET C0805C104K5RACTU ; Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric
swr-control.U3 ; 1 ; REF3330AIDBZR ; Texas Instruments REF3330AIDBZR ; Package_TO_SOT_SMD:SOT-23
swr-control.C5 ; 1 ; 1uF ; KEMET C0805C105K5RACTU ; Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric
swr-control.C6 ; 1 ; 1uF ; KEMET C0805C105K5RACTU ; Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric
swr-control.D1 ; 1 ; Vishay 1N4148-TAP ; Vishay 1N4148-TAP ; Diode_THT:D_DO-35_SOD27_P7.62mm_Horizontal
swr-control.D2 ; 1 ; Vishay 1N4148-TAP ; Vishay 1N4148-TAP ; Diode_THT:D_DO-35_SOD27_P7.62mm_Horizontal
swr-control.D3 ; 1 ; Vishay 1N4148-TAP ; Vishay 1N4148-TAP ; Diode_THT:D_DO-35_SOD27_P7.62mm_Horizontal
swr-control.D4 ; 1 ; Vishay 1N4148-TAP ; Vishay 1N4148-TAP ; Diode_THT:D_DO-35_SOD27_P7.62mm_Horizontal
swr-control.J2 ; 1 ; 16 x 2.54 mm ; Samtec TSW-116-07-G-S ; Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x16_P2.54mm_Vertical
swr-control.RV1 ; 1 ; 10K ; Bourns 3296W-1-103LF ; Potentiometer_THT:Potentiometer_Bourns_3296W_Vertical
swr-control.R3 ; 1 ; 100R ; Yageo RC0805FR-07100RL ; Resistor_SMD:R_0805_2012Metric
swr-control.J3 ; 1 ; 3 x 2.54 mm ; Samtec TSW-103-07-G-S ; Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x03_P2.54mm_Vertical
swr-control.J4 ; 1 ; 2 x 2.54 mm ; Samtec TSW-102-07-G-S ; Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x02_P2.54mm_Vertical
swr-control.C3 ; 1 ; 100nF ; KEMET C0805C104K5RACTU ; Capacitor_SMD:C_0805_2012Metric
swr-control.TP1 ; 1 ; VREF_3V0 ; Pastille de mesure intégrée au PCB ; TestPoint:TestPoint_Pad_D2.0mm
swr-control.TP2 ; 1 ; GND ; Pastille de mesure intégrée au PCB ; TestPoint:TestPoint_Pad_D2.0mm
swr-control.TP3 ; 1 ; ADC_FWD ; Pastille de mesure intégrée au PCB ; TestPoint:TestPoint_Pad_D2.0mm
swr-control.TP4 ; 1 ; ADC_REV ; Pastille de mesure intégrée au PCB ; TestPoint:TestPoint_Pad_D2.0mm
swr-control.PCB ; 1 ; 100 × 70 mm ; FR4 1,6 mm ; 2 couches 35 µm ; ON4CRD-RK-R2 ; Gerber + Excellon
BOX1 ; 1 ; Base et couvercle PETG R2 avec lèvre de positionnement ; enclosure.scad ; voir plans cotés ; Fabrication locale
FIX-LID ; 4 ; Vis M3x12 + rondelle M3 ; ISO 7045 / ISO 7089 ; Couvercle 3 mm
FIX-PCB ; 8 ; Vis M3x6 + rondelle isolante ; ISO 7045 M3 ; Ne pas dépasser les avant-trous
INS1 ; 1 ; Feuille PET isolante 0,25 mm sous cartes ; Découpe selon plan intérieur ; Ne remplace pas une isolation secteur
BNC1-BNC2 ; 2 ; BNC femelle panneau 50 Ω à souder ; Amphenol RF 031-10-RFX ; Trou Ø9,8 mm, rondelle éventail ; vérifier la pièce
SOCK1 ; 2 ; Support femelle Nano 1×15, pas 2,54 mm ; Samtec SSW-115-01-G-S ; Nano classique A000005, jamais Every/33/ESP32/R4
LCD1 ; 1 ; LCD parallèle 16×2, 5 V, 80×36 mm ; Winstar WH1602B-TMI-JT# ; 16 broches ; fenêtre 66×16
RV2 ; 1 ; Potentiomètre linéaire 10 kΩ, panneau ; Bourns PDB181-K420K-103B ; Trou Ø7,2 mm ; sens à contrôler au câblage
S1 ; 1 ; Poussoir normalement ouvert, panneau ; E-Switch PS1024ABLK ; Trou Ø7,2 mm ; bushing M7×0,75
USB1 ; 1 ; Câble USB-A vers Mini-B ; StarTech USB2HABM1 ; 1 m
WIRE1 ; 1 ; Coaxial RG316, environ 0,4 m ; Belden 83284 ; 50 Ω
WIRE2 ; 1 ; Cuivre émaillé 0,4 mm + 0,8 mm ; Double émail classe 155 ; Longueurs à ajuster selon bobinage
FOIL1 ; 1 ; Cuivre adhésif conducteur, environ 0,15 m² ; 3M 1181 ; Blindage à vérifier
PART1 ; 1 ; Cloison cuivre FR4 109×50 mm ; FR4 cuivré 1,6 mm ; Passage protégé des fils
LCD-FIX ; 4 ; Vis M2,5x20 + entretoise 10 mm + écrou ; ISO 7045 / ISO 4032 ; Quatre ensembles
LCD-HDR ; 1 ; Barrette mâle 1×16 à souder sur le module LCD nu ; Samtec TSW-116-07-G-S ; Pas 2,54 mm ; distincte de J2 déjà sur la carte de commande
CABLE1 ; 1 ; Nappe 16 fils 150 mm + deux supports femelles ; Samtec SSW-116-01-G-S ×2 ; Pas 2,54 mm

FICHE DE RÉSULTATS
Constructeur / date / numéro de carte : __________________________________
Instruments / étalonnage : __________________________________
Alimentation / fréquence / charge / température : __________________________________
Contrôle / critère visé / résultat mesuré : __________________________________
Incertitude / écart / correction / nouvelle mesure : __________________________________
Conclusion / réserves / signature : __________________________________

SOURCES
Point de départ de la réflexion fonctionnelle uniquement : https://radio-kits.ucoz.ru/index/universalnyj_kontroller_quot_swr_uni_quot_izmeritelja_ksv_i_moshhnosti/0-117
Conception indépendante ON4CRD : exigences, dimensionnement, interfaces et procédures de recette sont définis dans ce dossier. Les fiches Radio-kits ne constituent pas une validation de cette réalisation. Aucun schéma, image ou firmware du site source n’est redistribué.
TLC555 CMOS, brochage et astable : https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlc555.pdf
T50-2 AL=4.9 nH/tour² : https://www.amidoncorp.com/2-material-iron-powder-toroids/
Nano classique : https://docs.arduino.cc/hardware/nano
Nano numérotation physique : https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoNanoManual.pdf
TMUX1511 — brochage et protection hors alimentation : https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tmux1511.pdf
REF3330 — référence 3,0 V et stabilité : https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ref33.pdf
AQY221R2SZ — PhotoMOS rapide : https://industry.panasonic.com/global/en/products/control/relay/photomos/number/aqy221r2sz
2N3904 — E/B/C et saturation : https://www.onsemi.com/download/data-sheet/pdf/2n3904-d.pdf
WH1602B : https://www.winstar.com.tw/zh-tw/products/lcd-display/character-lcd-display-module/lcd-display-16x2.html
BNC 031-10-RFX, dessin de montage : https://www.amphenolrf.com/en-us/assets/file/4065787930/
Jack 35FM3, dessin de montage : https://www.switchcraft.com/assets/1/24/35FM3_Series_CD.PDF
Commutateur CK : https://lorlinelectronics.co.uk/?product=ck

Mention de non-responsabilité

Ces dossiers sont fournis en l’état, à des fins pédagogiques et expérimentales. Les calculs, simulations et contrôles des fichiers ne constituent ni des performances mesurées, ni une certification, ni la qualification du montage réalisé.

La personne qui construit ou utilise le montage doit vérifier les schémas, composants, connexions et protections, respecter les notices des fabricants et la réglementation applicable, et faire valider sa réalisation avant utilisation. Selon le montage, les tensions électriques, la radiofréquence et la chaleur peuvent provoquer électrocution, brûlures ou incendie. Les essais doivent être réalisés par une personne compétente, en commençant à faible puissance et avec les protections adaptées.

Dans les limites autorisées par la loi, ON4CRD et les contributeurs ne garantissent ni l’aptitude à un usage particulier ni les résultats, et déclinent leur responsabilité pour les dommages résultant de la construction, de la modification ou de l’utilisation. Cette mention ne limite aucun droit impératif ni aucune responsabilité que la loi interdit d’exclure.