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HF-Tastkopf aus der Bastelkiste return
HF-Tastkopf
Projekt: HF-Tastkopf in einfachster Ausführung bis 500 MHz
Kontakt: DL2LTO
 
Einleitende Worte:
Im Kapitel 'Signal Tracing' des Handbuchs zum K1 von elecraft ist dieser Tastkopf beschrieben. Auch Montgomery, N5ESE widmet sich ausführlich in seinem Artikel‚Classic RF Probe’ zu diesem Testequipment.
Eine Effektivwert HF-Prüfspitze gehört zu der Grundausstattung in der Bastelwerkstatt. Mit dem HF Tastkopf wird die HF-Spannung an einem bestimmten Punkt gemessen und ist ein sehr nützliches Testinstrument für Selbstbauer und genügt in den meisten Fällen den Anforderungen eines Bastlers.
Es ist ein lohnendes Projekt, das an einem Nachmittag realisiert werden kann. Man braucht nur noch einen zusätzlichen Gleichspannungsmesser mit hochohmigen Eingang.
Der einfache HF-Tastkopf wird bei vergleichenden Messungen und Abstimmarbeiten an Oszillatoren und Sendern benötigt. HF-Spannungen werden leicht durch Diodengleichrichtung und hochohmiger Messung der dabei entstehenden Gleichspannung bestimmt. Der hier einfach aufzubauende HF-Tastkopf erfüllt die Anforderungen im Kurzwellenbereich.
Noch einen Hinweis zur Verwendung.
Nach meiner Erfahrung, ist die Sonde nicht unbedingt geeignet eine genaue HF-Spannung zu messen. Sie dient aber gut zur relativen Messung. Zum Beispiel kann ich bei der Fehlersuche ein Signal verfolgen und feststellen, ob es sich erhöht oder verringert hat. Damit grenze ich das Problem ein, was mir sehr hilft.
Man kann sich auch eine Umrechnungstabelle erstellen und die gemessenen Werte den ‚tatsächlichen’ Werten gegenüberstellen. Das setzt eine Kalibrierung voraus. Ich möchte das kleine Gerätchen nicht mehr missen. Mit ein wenig praktischer Erfahrung kann man die gemessenen Ergebnisse schon instinktiv zuordnen.
Strom- Spannungskennlinie der Germaniumdiode 1N34A
Kennlinie 1N34A
Dies ist eine typische Kennlinie der 1N34A. Die Spannungsabfall bei 1 mA Vorwärtsstrom ist in der Regel bei 0,35 Volt. Daraus ergeben sich die bekannten Fragen zum Thema.
Wie linear ist die Umsetzung? Welche Dioden eignen sich besonders gut?<
Eine allgemeine Ansicht der Bezugsskalen der Tastkopf Eingangsspannung zur DVM Anzeige zeigen die vier geteilten Abbildungen. Beachte aber, dass diese Darstellung nicht mit einer kalibrierten Meßanzeige vergleichbar ist.
Schaltungsbeschreibung:
Angaben von Wechselgrößen erfolgen in Effektivwerten. Die erzeugte gleichgerichtete Spannung an der Kathode der Diode ist etwa bei dem Spitzenwert der HF-Spannung. Der Widerstandswert (4,7 MΩ wurde so gewählt, dass, wenn dieser Widerstand parallel zum Eingangswiderstand des digitalen Multimeters (ca. 11 MΩ liegt, der Spitze-Spitze-Wert etwa das 1,4 fache der Effektivspannung ist.
Effektivwert oder Peak to Peak
Es ist aber zu beachten, dass bei HF-Spannungen Ueff kleiner 0,5 V die Nichtliniarität der Gleichrichterkennlinie stärker in den Messwert eingehen. Das Messinstrument zeigt wegen der endlichen Diodenkennliniekrümmung weniger Spannung an. Dazu sollte man eine Eichkurve zur Korrektur erstellen.
Weiterhin ist die Sperrspannung der Diode zu beachten. Bei Eingansgrößen über 30 V sollte bereits ein HF-Spannungsteiler vorgeschaltet werden. Dieser Fall kommt aber nur selten vor und steht hier nicht zur Debatte. Wegen der höheren Schleusenspannung sollten keine Silizium Dioden zum Einsatz kommen.
Mit Amateurmitteln kann bei gutem Aufbau eine Eigenkapazität des Tastkopfes von 8 pF erreicht werden, was recht akzeptabel ist. Im Kurzwellenbereich reicht es oft, mit dem Tastkopf an den Messpunkt zu tippen, da die Handkapazität von Tastkopf und Kabel bereits für ausreichende Erdung sorgt. Eine zusätzliche Erdung des Tastkopfes durch eine kurze Masseleitung mit Krokoklemme an einen Erdungspunkt ist optimal.
Schaltung und Platinenlayout:
Schaltung und Platinenlayout
Details:
Bauteile auf einen Blick
Die Abbildung zeigt alle Teile, die erforderlich sind, um den HF-Tastkopf zu bauen. Der Faserstift aus Plaste sollte einen Innendurchmesser von ca. 8 mm haben, damit der doppelseitige Leiterplattenstreifen von ungefähr 60 mm Länge und 5 mm Breite rein passt.
Auf der Materialliste stehen:
[1] ein ausgedienter Faserschreiber
[2] ein schmaler Streifen doppelseitige Leiterplatine aus dem Abfall
[3] eine Stopfnadel
[4] ein Stück Schrumpfschlauch
[5] 30 cm langes abgeschirmtes Kabel und zwei Bananenstecker
[6] ein stück Massedraht und eine Krokoklemme
[7] ein Streifen dünne Kupferfolie
[8] eine Germaniumdiode
[9] ein SMD Kondensator
[10] ein SMD Widerstand
Bestückte Streifenplatine
Aus der Mitte des Platinenstreifens ist eine Aussparung von 8-10 mm Länge zu feilen, so dass die Diode 1N34A dazwischen Platz findet. Die beiden Trennkerben auf dem Leiterplattenstreifen werden mit einer Reißnadel gezogen oder gefräst. Die Diode passt genau in die Einkerbung. Der 10 nF SMD Kondensator und der 4,7 MΩ SMD Widerstand sind neben der Diode die einzigen schaltungsrelevanten Bauelemente.
Eine Stopfnadel ohne Spitze wird zentriert als Tastspitze fest gelötet. Damit bekommt der Tastkopf professionelles Aussehen. Als Verbindung zum Voltmeter habe ich abgeschirmter Lautsprecherlitze genommen. Koaxkabel, RG174 ist vielleicht sogar besser, war aber nicht vorrätig. Das Verbindungskabel sollte nicht länger als 30cm sein. Die Seele wird auf die oberen Platinenseite gelötet und die Masse mit der unteren Kupferfolie verbunden.
Eingeschrumpfte Streifenplatine
Wenn die Bauelemente fertig bestückt sind, die Diode in der richtigen Polarität ist und die Nadel guten elektrischen Kontakt hat und mechanisch fest ist, bekommt der Platinenstreifen einen Schrumpfschlauch übergezogen. Zu sehen ist hier noch der Massedraht, der später mit der Kupferfolie verlötet wird.
Abgeschirmte Streifenplatine
Zum Schluss wird eine Kupferfolie, aus einem 20 mm Rest Aircell 5 Koaxkabel, als Abschirmung auf den Schrumpfschlauch um die elektronische Baugruppe gewickelt. Diese Abschirmung ist mit der Masseseite der Streifenplatine zu verbinden. Aber Achtung, keinen Kurzschluss wickeln!
Fertiger HF-Tastkopf
Ein flexibler, kurzer, isolierter Draht mit einer Krokoklemme, wird als Masseverbindung an die untere Kupferfolie gelötet. Die bestückte und mit Kupferfolie ummantelte Streifenleiterplatine wird nun in das innere des Faserschreibers geschoben. Die Stopfnadelspitze schaut vorn ca. 15 bis 20 mm raus und wird mit Zweikomponentenkleber fixiert.
Vor jedem Massvorgang ist diese Krokoklemme mit dem nächstgelegenen Erdungspunkt der messenden Schaltung zu verbinden, meist wird es das Cassis sein.