Het TMLA bouwproject van PA7WLH bij gewerkt op 18 apr 2024

Wat is een TMLA?

De magnetic loop is eigenlijk een afgestemde LC kling. L is een spoel van 1 of 2 windingen. C een afstem condensator. K een koppellus voor een 50 ohm aanpassing D is de loop diameter.

De "Transmit Magnetic Loop Antenna" Een heel andere antenne met een aantal bijzondere eigenschappen.

• + Lage afstraling als van een groundplane van ongeveer 30 graden, goed voor DX gebruik.
• + Neemt relatief weinig ruimte in ten opzichte van een dipool.
• + 8 vormig richt effect als van een dipool zodat stoorzenders weg gedraaid kunnen worden.
• + Minder last van static en andere elektrische stoor velden bij ontvangst.
• + Niet noodzakelijk om ver van de grond op te stellen ivm afstraling, moet wel vrij zicht hebben.
• + Voor de hogere banden (6-20 m band 1 meter diameter) Ideaal als kamer, zolder, balcon of SOTA antenne .
• + Met een beetje handigheid zelf te bouwen.

Nadelen zijn er natuurlijk ook.

• - Door een hoge Q moet je vaak afstemmen vanwege de beperkte bandbreedte.
  
• - Hoge spanning over de afstemcondensator, dus grote plaatafstand
  
• - Gevoelig voor stof en luchtvochtigheid.
• - Of gebruik een dure variabele vacuum capaciteit.
• - Grote HF stromen in de secudaire loop, dus zo groot mogelijke dikte voor de loop gebruiken vanwege het skin effect.
• - Wees bewust van een sterk HF magnetisch veld nabij de loop dus kies een veilige plaats.
  

Voor het bouwen van een loop moet je als eerste bedenken voor welke frequentie deze geschikt moet zijn.
Het bereik van een loop is 1 octaaf dat wil zeggen van 14 tot 28 MHz of van 3,5 tot 7 MHz
In de volgende tabel kan je de freqentie met de bijbehorende diameter en rendement zien.

Voor de preciese waarde gebruik de online calculator op https://miguelvaca.github.io/vk3cpu/magloop.html

Na wat expirimenten met de loop voor 10 tot 20 meter heb ik gekozen een loop voor 80m tot 160m te maken.
Het is niet te doen om hier een dipool op meer dan een 1/4 golflengte (40 meter) boven de grond te hangen.
En voor een vertical moet ik veel lange radialen ingraven.
Voor te beginnen aan dit project download en lees 2x de nuttige info in het 33 pagina's tellende article van Leigh Turner op
https://www.ahars.com.au/articles.html 

Open het PDF bestand: “An Overview of the Underestimated Magnetic Loop HF Antenna, by VK5KLT”

De PA7WLH 80/160m "Transmitting Magnetic Loop Antenna" constructie

De keuze om te bouwen is gevallen op de 80 / 160m versie.
Volgens de tabel hier boven is de diameter ongeveer 1/10 lambda, tussen de 8 en 16 meter dus.
Niet handig te bouwen, de keuze is een dubbel loop geworden met een kleinere diameter.

Volgens de voorspelling met de App van VK3CPU

Het Frame.

Nee, geen schommel.

Een 4,5 meter hoog TMLA frame dat is gemaakt van 70mm x 70 mm tuinpalen achter in de tuin.

Rechts de 7/8" coax (24mm cu)
Onder de vacuum afstem condensator, beide zijn een cadeau van mijn vriend Peter ON4TO

De afstem condensator

De vacuumcapaciteit loopt van minimaal 48 pF tot maximaal 1000 pF en kan 15 KV aan. (400W HF)
Steunen voor de capaciteit zijn 3d geprint door Michel PE1PTS mijn dank daar voor.

De coax loop

Uiteindelijk is de diameter van de dubbele loop van 2,80 meter geworden op een afstand van 60 cm vanwege de onderlinge capaciteit.
De uiteinden zijn afkoppelbaar gemaakt door middel van een koperen 15 mm klemkoppeling voor onderhoud en bestand tegen grote stromen.
Ik heb ervoor gekozen om bij de doe het zelf markt makkelijk verkrijgbare koperen gas/water fittingen te kopen.
Alles goed solderen gebruik vloeimiddel om goed te laten vloeien, gebruik een gasbrander.
Na het solderen en goed schoon en droog maken. Dan monteren en waterdicht af isoleren met zelf vulcaniserende tape.
Hieroverheen pvc tape ter bescherming voor ultra violet.

Van links naar rechts 15mm koperbuis, verloopsok van 15x22mm, stukje 22mm buis, 7/8" coax buitengeleider en de mantel.
Op de 15mm buis komt een 15mm klemfitting.

De andere helft van de klemfitting komt aan de outdoorbox met als contramoer een 1/2” dop met in het midden een M6 gat
voor montage van de vacuum condensator aansluitingen, een koperen strip of dkke gevlochten draad.

De afstemming

De afstem Capaciteit is aangedreven door een 3,3V stappen motor 17HS3401
De overbrenging is met kunststof V snaar voor isolatie.
Aansturing is dmv een Arduino Mega2560 en drivermoduul A4988

Op de aandrijfas is een kunststof M6 draadeind met een door PE1PTS 3D geprint blokje over het draadeind voor de bediening van de
de beide eindschakelaars. Bedankt Michel :-)

De loop bediening (indoorbox)

Het frontje is getekend met Autocad en uitgeprint op een A4 tje. Even door het lamineerapparaat en uitknippen. Met een beetje bisonkit blijft het geweldig zitten.

Bediening van links naar rechts.

12VDC Power on/off,

Uitlezig van rotor richting via de rotor klok of via USB op de PC

< Afstem freqentie lager (motor links om)

> Afstem freqentie hoger (motor rechts om)

Overige bediening via het menu.

De indoorbox van binnen, met rechts boven de micro controller Ärduino Mega 2560 met de CNC shield er op.
In het midden de print met een buck converter voor 5V en een converter voor de stepper van 3V3
Links de 2 relais om met de zelfde kabel de rotor te bedienen

De koppelloop met de balun.

De Faraday in-uitkoppel loop gemaakt van RG213 coax komt in de secundaire loop aan de kant tegenover afstem condensator van de dubbele secudaire loop.
De diameter van de primaire loop (koppelloop) is 1/5 diameter van de secundaire loop. Op de uiteinden komen 2 PL259 connectorren die worden aangesloten op de aluminium
Balunbox, een kuststof box kan ook, alleen moeten er dan de chassis delen en de aard aansluiting doorverbonden worden.
De buitenmantel van de coax is in het midden onderbroken, snij daar 1 cm van de gevlochten mantel weg zodat het geen kortgesloten winding is.
Expirimenteer voor de juiste vorm en plaats van de primaire loop voor de beste SWR, dit is op 80 anders zijn dan op 160 meter, Dus een voorkeur of compromie zoeken.
De balunbox kan met de aardelektrode verbonden worden voor afvoer van ladingen.

De inkoppel loop. Stuk RG213 coax van 178 cm. (54 cm diameter) In het midden is het koperen vlechtwerk onderbroken. Op de uiteinden een PL259 connector monteren. De beide uiteinden zijn met de kast verbonden. De kast zit aan de coax naar de TX en aan aarde.

De soldeerveer, gebruikt in de balunbox. Niet te koop maar hoe maak je die?. Meet de te verbinden draad diktes op en gebruik een overeenkomende spiraalboor. Span het boortje op de kop in een boormachine. Neem dun blank montagedraad en stop het uiteinde in de kop tussen de bekjes, zie foto. Zet de boormachine in de laagste stand en draai het montagedraad strak om de boor. Door de veer met de hand iets links om te draaien waardoor de diameter iets groter is geworden komt deze vanzelf los. knip de veertjes op de juiste lengte en stop de te verbinden draden er in. Soldeer de veer zodanig dat deze vol met tin zit. Een super goede verbinding is het resultaat. Heb ik ooit eens geleerd toen ik bij Peekel instruments werkte in 1968. Is niet nieuw dus, maar wel super handig :-)

Schema van de electronika

Tijdens het testen bleek, corrigeren van de SWR niet handig, ook na een frequentie verschuiving van een paar KHz.
Dus....
De Arduino, een stappen motor, uitlezen van de CAT aansluiting van de FT920 voor de SWR en de VFO freqentie.
Het moet mogelijk zijn om de Loop af te stemmen met behulp van de CAT gegevens.
Weer een hele klus om dat uit te zoeken en software voor te schrijven.
Ik ben weer even van de straat zullen we maar zeggen.

Via RS232 (CAT) aansluiting kan de Yeasu FT920 uitgelezen worden door de Arduino.
De mogelijkheden zijn nu legio. op de club vertel ik er meer over.

=== Lekkage in de shack ===

Nu eerst dit oplossen ............

Inmiddels ziet mijn shack er weer piekfijn uit.
geen spoor meer te vinden van de watersnood HI

De hardware voor de indoor unit is nu af.
De onderdelen van de outdoorunit zijn binnen
Het idee staat op papier nu nog fff bouwen en de software testen.

Een kunststof waterdichte kast van 50 x 35 cm met rechts onder de stappenmotor.
Een M6 draadeind als as en een blokje met schroefdraad dient voor de eindstops.
De overbrenging is met een slipvrije kunststof (ter isolatie) pianosnaar.
Links onder de 2 relais voor het omschakelen van rotor naar afstem mode.

Hier nog een foto van de vacuumcap-montageplaat in testopstelling.

Verder ben ik begonnen een handleiding te schrijven voor de TMLA bediening.
Hier onder de voorlopige versie in pdf

voorlopige manual