Você pode aprender muito com um manequim (carga)

Jul 25, 2023

Se você trabalha em circuitos de RF – mesmo que não seja um operador de rádio amador – você deve ter uma carga falsa. Uma carga fictícia é uma “antena” não radiativa com impedância conhecida que você pode usar para testar seu circuito de RF sem irradiar. Para trabalhar com rádio, você normalmente só precisa de um resistor de 50 ohms que não seja indutivo (pelo menos nas frequências de seu interesse) e que possa dissipar a quantidade de energia que você espera que ele suporte (pelo menos por um curto período). tempo). [VO1PWF] queria uma carga fictícia e construiu a sua própria. O Cantenna (não do tipo Pringle; veja à direita) era um famoso projeto de carga fictícia quando Heathkit estava no mercado. Era uma única haste de carbono imersa em uma lata de tinta cheia de óleo de transformador (que agora sabemos que estava cheia de PCBs perigosos; e não nos referimos a placas de circuito impresso). O design do [VO1PWF] é um pouco mais prático, usando alguns resistores em paralelo (20 resistores de 1K), um invólucro de tubo de plástico e óleo mineral para manter tudo fresco.

A razão para os resistores paralelos é maximizar a capacidade de manipulação de energia. Os resistores são unidades de 3W, então a carga fictícia – em teoria – pode suportar 60 watts. Freqüentemente, os resistores de alta potência são enrolados em fio e, portanto, possuem uma boa quantidade de indutância parasita que torna a carga fictícia reativa (o que não é bom, pois faz com que a impedância da carga varie de acordo com a frequência). Eles fabricam resistores enrolados em fio não indutivos, mas não são verdadeiramente não indutivos. O fio enrola em duas direções diferentes, então a indutância tende a se cancelar. Não confiaríamos que eles fossem uma resistência pura em um projeto de carga fictícia de alta potência.

No entanto, notamos três coisas sobre o projeto. Teríamos combinado os resistores, já que mesmo uma pequena diferença no valor (ou mesmo uma pequena diferença nas juntas de solda) fará com que o resistor de valor mais baixo consuma muito mais corrente do que os outros. Por exemplo, se todos os resistores fossem realmente de 1K, exceto um que fosse 5% baixo (950 ohms), o resistor baixo dissiparia quase 3,15 watts.

A situação piora se o restante for 5% alto, e esta é uma situação típica, já que muitos fabricantes determinam valores precisos para tolerâncias mais altas; em um lote de resistores de 5%, nenhum provavelmente estará dentro de 1% do valor nominal porque, se estivessem, teriam sido marcados como resistores de 1%. Aumente o spread (com resistores de 10%, por exemplo) e piore ainda mais. Na prática, você provavelmente desejaria reduzir a capacidade dos resistores para que, por design, eles permanecessem bem abaixo de sua potência máxima projetada para tornar o circuito mais tolerante à tolerância e às diferenças na fiação. Além disso, por curtos períodos, não é como se os resistores explodissem se excedessem ligeiramente suas classificações de potência. No entanto, provavelmente não é aconselhável tentar executar 60 W completos nesta carga por qualquer período de tempo.

O trabalho de solda foi limpo e bastante curto. Essa é a segunda coisa que notamos: em uma Cantena, a fiação adicionará reatância parasita e tornará a carga fictícia menos útil em alguma frequência alta. Seria interessante saber onde está essa frequência. O fio do barramento é bem grosso, mas usar algo ainda maior (como o material PCB no vídeo abaixo) pode aumentar a frequência útil.

A última coisa que nos perguntamos foi usar ABS para o case. Mesmo com uma Cantenna, há histórias famosas sobre operadores trabalhando DX (longa distância) enquanto acidentalmente presos a uma carga falsa e mesmo assim conseguindo passar. E a Cantenna estava numa caixa de metal. Esperamos que uma carga fictícia em PVC irradie muito mais. E embora isso ainda seja melhor do que usar uma antena, e eletricamente isso não seja um problema, adoraríamos ver algumas medições de teste da potência irradiada.

Vemos algumas cargas fictícias que são cargas programáveis ​​para drivers de LED, por exemplo. No entanto, não vemos muitas cargas não indutivas de alta potência adequadas para uso com rádio. O vídeo abaixo mostra um design semelhante com uma lata de metal e barramentos mais grossos que se aproxima do design antigo do Heathkit, embora ainda use vários resistores.