Шагая в ногу со временем было принято решение продолжить тему управления ламповыми усилителями мощности. Применение цветного 3,2 дюйма графического дисплея, а также мощного 32-х разрядного микроконтроллера на ядре ARM Cortex-M3 позволяет расширить возможности в новой плате управления.

Возможности блока управления и контроля современного усилителя мощности PA-CONTROL VER.4 следующие:

1. Включение/выключение РА по таймеру с определенной последовательностью подачи напряжений на электроды лампы.
2. Защита по току анода и экранной сетки.
3. Индикация экранного и анодного напряжения.
4. Индикация выходной и входной мощности. 
5. Измерение температуры воздушного потока.
6. Блокировка передачи в случае превышения заданной температуры воздушного потока. 
7. Переключение 9-ти поддиапазонов кнопками "<" и ">" (160М, 80М, 40М, 30М, 20М, 17М, 15М, 12М, 10М). 
8. Режимы "SSB/CW".
9. Режим обхода "B.P"
10. Выключение РА по таймеру или по заданному значению температуры воздушного потока.

Все параметры настраиваются в меню и сохраняются в энергонезависимой памяти.

Схема электрическая принципиальная.

Сердце платы управления 32-х разрядный микроконтроллер STM32F103VCT6 на ядре ARM Cortex-M3 с объемом флэш-памяти 256 KБ и ОЗУ целых 48 KБ. Микроконтроллер работает на частоте 72 МГц. Дисплей размером 3.2" с разрешением 320х480 пикселей работает по 16-битной шине через FSMC-контроллер STM32F103VCT6. Дисплей с драйвером на контроллере от компании "ILITEK" ILI9481. Управление подсветкой дисплея через транзистор Q17. Так как конструктивно в данном дисплее подсветка все время подключена пришлось снова дорабатывать "напильником". Также пришлось удалить гнездо под SD-карту так как оно мешало подстроечным резисторам на плате.

Для запоминания настроек платы управления я не стал использовать флэш микроконтроллера, а применил внешнюю EEPROM М24С02 объемом 2 кбит которая обменивается данными с микроконтроллером по шине I2C. Такое решение было принято в связи с ограниченным количеством циклов записи/стирания флэш-памяти, а внутреннего EEPROM микроконтроллеры STM32 не имеют. Измерение напряжений анода и экранной сетки, а также прямой волны выходной и входной мощности обеспечивает 12-битный АЦП микроконтроллера работающий в циклическом режиме через DMA-контроллер. Входы АЦП защищены стабилитронами 3,3 В. Высоковольтные делители для измерения анодного и экранного напряжения должны обеспечивать коэффициент 1:1000, тоесть до 30 В на входе. Точное значение показаний регулируется подстроечными резисторами на плате.  Для примера фрагменты схем выпрямителей с делителями вольтметров моего РА.

Ключи для управления реле усилителя выполнены на биполярных p-n-p транзисторах BD139 с открытым коллектором и защитой диодами 1N4148. Педаль подключается к клеммнику J15, защищена от постороннего напряжения стабилитроном 3,3 В. В режим передачи переводится замыканием J15 "PTT_KEY". Защиты по токам анода и второй сетки выполнены аналогичным способом третьей версии платы управления. Для гальванической развязки от высоковольтных цепей применены оптопары. По току экранной сетки включены встречно-параллельно так как ток экранной сетки может быть как положительный так и отрицательный. По току анода одна оптопара включенная параллельно шунту в "минусе" анодного выпрямителя. Шунт нужно рассчитать таким образом чтобы обеспечить открытие отпопары при токе близкому к нужному току срабатывания защиты. Как правило 10...20 Ом для экранного напряжения и 1 Ом для анодного. Оптопары 4N35, можно аналогичные.

Оптопара защиты анода подключается к клеммнику J9, защиты экранной сетки к J10. Порог срабатывания защиты устанавливается подстроечными многооборотными резисторами R21 и R25 соответственно. Выходы компараторов защит U6 и U5 подключены к GPIO микроконтроллера и настроены на вход с внешним прерыванием. То есть, чем бы ни был "занят" микроконтроллер защита отработает в первую очередь. 

При срабатывании защиты снимается напряжение анода и второй сетки, запуск усилителя после срабатывания защиты происходит без "стартового" прогрева лампы. Время включения после срабатывания защиты устанавливается в меню(далее по тексту).

Буззер(динамик) для звукового сопровождения блока управления подключен через транзистор Q17 и работает с DAC микроконтроллера через DMA. К клеммнику J14 подключается цифровой датчик температуры для измерения воздушного потока охлаждения лампы DS18B20 по шине "1-Wire". Максимальное значение измеряемой температуры 130 градусов Цельсия(125 по даташиту). На дисплее постоянно отображается значение температуры потока и есть защиты с использованием этого датчика. Блокирование включения режима передачи при превышении предельного значения температуры, а также изменение цвета отображения при температуре близкой к максимальной. Также есть возможность отключения РА при достижении определенной температуры при "продувке" лампы перед отключением. Параметры и режим работы настраиваются в меню. Плата имеет 6 кнопок управления, они устанавливаются ниже дисплея и их назначение отображается на дисплее. "PWR" - включение/выключение, "B.P" - режим обхода(в этом режиме блокируется включение платы на передачу), "<" - диапазон вниз, ">" - диапазон вверх, "SSB" - режимы работы SSB или CW(надпись меняется в зависимости от режима) и "MENU" - кнопка входа в меню.

Меню настроек интуитивно понятно, все кнопки навигации имеют надписи. "^" и "v" - выбор пункта меню, "<" и ">" - выбор значения данного пункта меню.

1. "TIME ON" - время таймера включения от 10 до 300 секунд с шагом 10 секунд.

2. "TIME OFF" - время таймера выключения(продувки) от 10 до 300 секунд с шагом 10 секунд.

3. "TIME ON AFTER ALARM" - время таймера включения после аварии от 5 до 30 секунд с шагом 1 секунда.

4. "TIME CHARGINIG CAP" - время таймера заряда конденсатора анодного выпрямителя от 1 до 5 секунд с шагом 1 секунда.

5. "TEMPERATURE ALARM" - температура воздушного потока блокировки режима передачи от 50 до 130 градусов Цельсия с шагом 5 градусов.

6. "TEMPERATURE COOL OFF" - температура воздушного потока в режиме охлаждения перед отключением усилителя от 30 до 85 градусов Цельсия с шагом 5 градусов.

7. "COOL OFF MODE" - режим выключения усилителя: по времени таймера - "TIME"(пункт 2 меню) или по температуре воздушного потока - "TEMP"(пункт 6 меню).

8. "FORWARD POWER MODE" - максимальное значение отображения выходной мощности: 500, 750, 1000, 1500 и 2000 Вт.

9. "POWER IN MODE - максимальное значение отображения входной мощности: 30, 60 и 120 Вт.

10. "SOUND MODE" - включение/ отключение звука, "ON" или "OFF" соответственно.

Чтобы сохранить настройки нужно нажать кнопку "SAVE", в подтверждение запоминания прозвучит "ОК" азбукой морзе.

Питание платы от не стабилизированного источника напряжением 8-15 В, можно и стабилизированное. Ток потребления платы в включенном режиме около 100 мА. Рекомендую все настройки платы проводить без подачи высоких напряжений в РА.

Конструктивно блок управления выполнен на двухсторонней печатной плате размером 91 х 75 мм. Все подключения к плате осуществляются клеммниками с винтовыми зажимами, то есть паять тут ничего не нужно. 

Монтажная схема с распиновкой клеммников, вид со стороны клеммников.

Схема расположения подстроечных резисторов для настройки компараторов защит и измерения напряжений входной/выходной мощности. Вид со стороны установки дисплея.

Всем успехов, удачных РА и достойных антенн!

С ув.Александр UR4QBP