Хотя идея создания беспроводного включателя/выключателя может быть тривиальной, разработка, внедрение и понимание происходящего намного сложнее, чем кажется на первый взгляд. На протяжении многих лет я хотел построить ВЧ-передатчик и ВЧ-приемник с нуля, но это всегда оказывалось слишком сложным. На этот раз все будет иначе!
В этой статье мы рассмотрим, что нужно для создания простого ВЧ-передатчика на 27 МГц, различные процессы, которые происходят в передатчике, как все взаимодействует, и протестируем его на некотором измерительном оборудовании. Конечная цель заключается в создании парного с этим передатчиком с приемника, чтобы при передаче на приемнике включался светодиод. Вот как все просто.
Цель и обзор этого проекта
Целью данного проекта является создание ВЧ-передатчика, который может отправить импульсы включения/выключения со своей антенны на некоторый приемник. Передатчик должен быть небольшим и помещаться в мою ладонь и должен действовать в рамках государственного регулирования выходной мощности и частотных диапазонов. Мы будем делать этот передатчик ориентируясь на то, что мы хотим сделать приемник, который включает светодиод во время передачи. Простая идея, но не простая реализация.
Передатчик должен выдавать цифровой сигнал вкл/выкл с частотой 350 Гц и использовать несущую частоту 27.145 МГц. Это должен быть непрерывный передатчик ВЧ волн, поэтому никакой модуляции нет, сигнал просто включен или выключен.
Обзор схемы
Схема этого проекта на самом деле обманчиво проста по сравнению со сложностью того, что происходит в цепи.
Особенности схемы
Задающий генератор
Первый транзистор T1 сконфигурирован так, что возбуждает кварц 27,145 МГц и заставляет его колебаться на своей собственной частоте.
Создание сигнала включения/выключения 350Гц
Таймер 555 сконфигурирован для получения сигнала 350Гц с его вывода 3 и подачи его на цепь нашего передатчика.
Смешение сигналов
Два сигнала, которые мы только что сгенерировали смешиваются на базе T2 и как только они выходят из коллектора транзистора, наш ВЧ сигнал готов для передачи.
Обзор платы
Разводка платы была сделана так, чтобы все детали были расположены очень плотно. Это трудно сделать с выводными элементами, но не невозможно.
Особенности платы
Земля
Земля охватывает всю плату (но прерывается дорожками), так что все элементы, которые должны иметь доступ к земле, легко получают ее. Земля также очень важна, т.к. действует как часть нашей антенны.
Ширина трассировки
Я просто выбрал хорошую ширину для красоты ПП, но кажется, что менее широкие дорожки быть лучше для ВЧ схем … Но я не верю, что на таких низких частотах будет выигрыш в производительности.
Сборка печатной платы
Наша плата готова, и теперь мы будем припаивать на неё все элементы. Так что соберите все элементы вместе, как у меня ниже:
Для начала паяем генератор импульсов включения/выключения на таймере 555. Его работу легко проверить нажав на кнопку питания и измерив его любым вольтметров.
Теперь, припаяйте схему генератора 27,145МГц.
Затем припаяйте схему смесителя.
Наконец, припаяйте последний индуктор 10uH и антенный провод 12"(дюймов) к плате.
Вот вид на пайку снизу:
Точно такой же вид сверху. Разве это не красиво?
Передатчик собран! Теперь давайте пройдемся по теории его работы.
Принцип работы
Вместо того, чтобы сосредоточиться на математической и сырой теоретической сторонах этого простого ВЧ-передатчика, мы сделаем упором на элементы в каждом из этапов. Математика, как/почему эта схема действительно работает, ужасно уродлива и слишком сложна... так что это интересно (для меня) просто построить и «чувствовать» что, где и как работает.
Так что давайте потратим некоторое время, чтобы пройти схему шаг за шагом, чтобы понять каждую часть цепи, её цель и вид сигнала в важных моментах. Мы пройдем через 3 раздела, в первом взглянем на то, как сигналы, которые мы хотим передать, создаются, а затем пойдем дальше, чтобы увидеть, как эти сигналы выглядят, когда мы хотим передать их, а затем, наконец, мы посмотрим на измерения выходной мощности передатчика.
Генерация несущей частоты
Прежде всего нам нужно сгенерировать сигнал, которые мы будем передавать. Вот часть схемы с кварцевым генератором:
Выше вы можете видеть, что схема выдает синусоидальную волну на необходимой нам частоте. Нет фильтрации многих присутствующих гармоник, что незначительно искажает наш результат, но этот сигнал будет работать.
Генерация сигналов включения/выключения
Следующий сигнал, который мы хотим генерировать, является низкочастотным «цифровым» сигналом включения/выключения. Для этого мы используем простой 555 таймер:
На его выходе наблюдаем меандр, что мы и ожидали увидеть. Теперь, давайте посмотрим, что происходит, когда эти два сигнала смешиваются.
Смешение сигналов
После того, как несущая частота 27,145 МГц выходит из конденсатора 150 пФ, она встречается с меандром 555 таймера после резистора 22кОм и эти два сигнала смешиваются (умножаются, если вам хочется). Ниже вы можете увидеть конечный результат этого смешивания и где именно на схеме это происходит:
Меандр от 555 таймера по-прежнему очень заметен и сигнал готов перейти в базу транзистора и будут выглядеть как то, что мы хотим передать.
Получающийся непрерывный сигнал
После того, как смешанный сигнал идет в транзисторе, мощное переключение включения/выключения от 555 таймера помогает делать хороший непрерывный выходной сигнал на нашей несущей частоте, готовый попасть в нашу антенну (после прохождения одного последнего блокировочного DC конденсатора).
Выходит либо гигантская синусоидальная волна с амплитудой 2В между пиками или основные 0В. Расстояние между включением/выключением соответствует нашему первоначальному сигналу 350 Гц. Итак, давайте теперь сделаем несколько измерений мощности, чтобы увидеть, как "мощен" наш передатчик на самом деле!
Анализ спектра
Чтобы убедиться, что передатчик выдает то, что мы ожидаем, прототип передатчика, построенный мной, был подключен к анализатору спектра:
Наша несущая частота, безусловно, видна с самым высоким пиком в 9dmb (около 10 мВт), а затем с обоих сторон видны частоты гармоник. Гармоники всегда ожидаемы в системах, которые не имеют фильтрации.
Последнее, что нужно сделать, это посмотреть, как выглядят наши мощности, что бы убедиться, что правительство не будет охотиться на нас для создания чего-то слишком мощного. Потребляемая мощность на одной пиковой частоте анализируется. Обратите внимание, высокая мощность была на самом деле на 27,142 МГц и не было на 27,145 МГц. На это влияют многие факторы.
Мощные выходные волны, видимые выше, выглядят как меандр, который мы хотели передать, что довольно хорошо, учитывая, что мы смотрим на смешанный сигнал. Это означает, что наш приемник должен иметь менее требовательную схему детекции включения/выключения, которые попадают на 7dBm и -25dBm. Мощность передачи находится в пределах допуска большинства стран.
Данные и наблюдения
Передатчик сам по себе скучная вещь, чтобы смотреть на него в действии. Вы включаете его, и он передает... Вы должны иметь приемник. В следующей статье мы рассмотрим, как построить парный 27МГц приемник и когда это будет, вы сможете посмотреть тестовое видео ниже:
Как только вы посмотрите видео испытания передатчика выше, все сомнения покину т вас, т.к. система работает как задумано и как требуется в целях этого проекта. Вы передаете, светодиод загорается. Вы останавливаете передачу, светодиод гаснет. Превосходно!
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | Программируемый таймер и осциллятор | ICM7555 | 1 | В блокнот | ||
| T1, T2 | Биполярный транзистор | 2N2222 | 1 | В блокнот | ||
| D1 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 1 | В блокнот | ||
| С1 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| С2 | Конденсатор | 68 пФ | 1 | В блокнот | ||
| С3 | Конденсатор | 150 пФ | 1 | В блокнот | ||
| С5 | Конденсатор | 27 пФ | 1 | В блокнот | ||
| С6 | Конденсатор | 100 пФ | 1 | В блокнот | ||
| С9 | Электролитический конденсатор | 2.2 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 100 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 100 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R5 | Резистор | 470 Ом | 1 |
Внимание. Использование данного устройства в некоторых случаях запрещено законодательством РФ и может привести к административной или уголовной ответственности.
Он представляет собой передатчик, работающий в диапазоне 27—28 МГц с амплитудной модуляцией. Дальность действия до 100 м (рис. 3.30).
Передатчик состоит из генератора высокой частоты, собранного на транзисторе VT2 типа КТ315, и однокаскадного усилителя звуковой частоты на транзисторе VT1 типа КТ315. На вход последнего через конденсатор С1 поступает звуковой сигнал от микрофона M1 типа «Сосна».
Нагрузку усилителя составляют:
- резистор R3;
- генератор высокой частоты, включенный между плюсом источника питания и коллектором транзистора ѴТІ.
Рис. 3.30. Радиопередатчик с AM в диапазоне частот 27—28 МГц
С усилением сигнала напряжение на коллекторе транзистора VT1 изменяется. Этим сигналом и модулируется амплитуда сигнала несущей частоты генератора передатчика, излучаемая антенной.
Детали. В конструкции использованы резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы — К10-7В. Вместо транзисторов КТ315 можно использовать КТ3102.
Катушка L1 намотана на каркасе из полистирола диаметром 7 мм. Она имеет подстроечный сердечник из феррита 600НН диаметром 2,8 мм и длиной 12 мм. Катушка L1 содержит 8 витков провода ПЭВ 0,15 мм. Намотка — виток к витку.
Дроссель Др1 намотан на резисторе МТЛ-0,5 сопротивлением более 100 кОм. Обмотка дросселя содержит 80 витков ПЭВ 0,1. В качестве антенны используется стальной упругий провод длиной 20 см.
При настройке частоту устанавливают подстройкой индуктивности катушки L1. После регулировки подстроечный сердечник катушки закрепляется парафином.
Литература: Корякин-Черняк С. Л. Как собрать шпионские штучки своими руками.
Related Posts
Телевизионный передатчик с разъемом peritel снабжен усилителем мощности, обеспечивающим увеличение мощности передатчика 2 мВт, описанного в предыдущих главах, на +15,5 дБм. Таким образом, мощность на антенном выходе передатчика может достигать…….
Внимание. Использование данного устройства в некоторых случаях запрещено законодательством РФ и может привести к административной или уголовной ответственности. Схема радиопередатчика представлена на рис. 3.35. Он работает в диапазоне 140—150 МГц…….
На рис. 5 привожу свою любимую схему. Собирал ее много раз, из самых разных деталей и она всегда классно работает. Номиналы деталей некритичны и могут отличаться в ту или иную…….
Предварительную настройку передатчика производят на деревянном столе, с которого удалены все металлические предметы. При этом все сердечники вывинчивают из ВЧ катушек и подключают вместо микрофона НЧ генератор. Подают питание несколько…….
В результате технологического развития на авансцене появились небольшие, предварительно настроенные и простые в применении радиочастотные модули, упростившие изготовление систем радиоуправления и других высокочастотных приборов. На волне успеха первых компактных устройств…….
Владельцы портативных радиостанций на СВ диапазон (27 мгц) могут существенно расширить область их применения, дополнив их передатчиками для самых разнообразных целей. На рисунке 1 показаны принципиальная и монтажная схемы устройства. которое поможет преобразовать портативную радиостанцию в автомобильную радиосигнализацию. В этом случае не требуется вторую радиостанцию из комплекта устанавливать в автомобиле, её заменяет передатчик на частоту одного из каналов диапазона 27 мгц.Этот передатчик подключается параллельно звуковому сигналу автомобильной сигнализации и передаёт звуки излучаемые этим сигналом в эфир, они принимаются имеющейся у владельца радиостанцией, включенной на частотный какал этого передатчика и сообщают владельцу о срабатывании автосигнализации дистанционно с дальностью, в различных условиях от 300 метров до 5-ти километров. Особенно это удобно если радиостанция имеет шумоподавитель в этом случае а ждущем режиме она не беспокоит владельца атмосферными шумами.
Передатчик состоит из двух каскадов - на транзисторе Т1 выполнен задающий генератор. Его частота определяется частотой резонатора Z1, который выбирается на частоту одного из каналов радиостанции. Напряжение несущей выделяется в контуре L1 С2 и через катушку связи 1,2 поступает на выходной каскад на транзисторе Т2, который является усилителем мощности.
Усиленный ВЧ сигнал выделяется на дросселе Др1, и затем через "П" образный контур L3 С5 C6, не пропускающий в антенну гармоники, и удлинительную катушку L4 поступает в антенну. Передатчик имеет мощность в пределах 0,7-1 Вт и излучает не модулированный сигнал. Но это в том случае, если на него подать напряжение 12В непосредственно от автомобильного аккумулятора.
В данном случае система питания выполнена иначе. Передатчик через диод Д1 подключен параллельно автомобильному сигналу, который работает в паре с автомобильной сигнализацией. Питание на сигнал в этом случае подается через резистор R5 на 0,5-2 Ома. Автомобильный сигнал, как известно работает до принципе квартирного звонка.
При подаче тока мощный электромагнит притягивает к себе металлическую пластину, которая размыкает контакты питания электромагнита, в этот момент ток через его намотку прекращается и пластина возвращается в исходное положение, чтобы замкнуть цепь питания электромагнита снова. В результате пластика двигается с частотой механического резонанса и приводит в движение мембрану, которая издает звук. Таким образом через катушку сигнала протекает импульсный ток, частота импульсов которого равна частоте звука, излучаемого им.
В данном случае у нас катушка сигнала и резистор R5 представляют собой делитель напряжения, а поскольку сопротивление сигнала меняется от номинального значения до бесконечности, на аноде Д5 возникают импульсы положительного напряжения, которые и питают передатчик. В результате в антенне получается ВЧ сигнал промодулированный смешанной амплитудно-частотной модуляцией, который может принять как AM так и ЧМ радиостанция.
Передатчик смонтирован на печатной плате, которая помещена в водонепроницаемый корпус. С помощью проводов он соединяется с дополнительным сигналом, который расположен под капотом возле аккумулятора, там-же резистор R5. Антенна - стальная спица, длиной 600 мм, которая просунута через небольшое отверстие в приборной панели, из бардачка наружу и прижата к ветровому стеклу.
Можно использовать более длинную телескопическую антенну, которую выдвигать на стоянке и располагать по диагонали ветрового стекла. Не исключен вариант и с антенной расположенной в пластмассовом бампере (если такой есть)
Катушки намотаны на КВ каркасах транзисторных карманных радиоприёмников. L1 - имеет 7 витков, 1,2 - наматывается не неё и содержит 5 витков, L3 - 16 витков, L4 - 7 витков. Используется провод ПЭВ-0,23. Дроссель Др1 намотан на постоянной резисторе с номиналом 50-500 кОм. Он содержит 100 витков ПЭВ-0,12, резистор-МЛТ-0,5, Транзистор Т1 - КТ316, КТ312, КТ603, КТ608. Т2 - КТ630, КТ606 или КТ610 при соответствующем изменении разводки платы.
Настройка традиционным способом при помощи ВЧ милливольтметра и волномера. Сначала настраивают контур L1 С2 (предварительно выпаяв R4) на частоту резонатора (или несущей, если используется резонатор с кратной частотой). Затем восстанавливают R4 и подключив ту антенну, с которой передатчик будет работать, настраивают L3 и L4 по максимальной мощности сигнала несущей частоты, важно следить, чтобы не настроить на гармонику. Удобнее для этого пользоваться ВЧ осциллографом с объёмной катушкой на входе. В этом случае видна форма сигнала.
Рис.2
Радиостанцию можно использовать и в паре с подслушивающим жучком для прослушивания телефонных разговоров с расстояния до 50-ти метров. Принципиальная схема этого устройства изображена на рисунке 2.
Передатчик маломощный, однокаскадный выполнен на транзисторе T1. Контур, включенный в коллекторной цепи этого транзистора настроена на частоту резонатора Z1, а резонатор выбран на частоту одного из каналов диапазона AM 27 мгц. С катушки связи L2 сигнал поступает в антенну, роль которой выполняют телефонные провода. Дроссель Др1 служит для разделения постоянной и переменной составляющих.
Передатчик включается параллельно телефонной трубке, таким образом, до тех пор, пока трубка не снята напряжение питания на передатчик не поступает. Как только трубку снимают к линии подключается разговорная часть, состоящая из последовательно включенных угольного микрофона и электромагнитного телефона, а вместе с ними и передатчик.
Во время разговора ток через разговорную часть меняется в такт с речью, и соответственно изменяется и напряжение на передатчике. Изменение напряжения питания приводит к соответствующему изменению амплитуды генерируемых колебаний. В результате разговор можно услышать через радиостанцию настроенную на канал передатчика-жучка. Радиостанция должна работать на приём ДМ сигнала.
Рис.3
Схема подключения жучка к стандартному электромеханическому телефону показана на том-же рисунке, ниже. При подключении нужно учитывать полярность, сделать это помогает светодиод Л1. Если при снятой трубке он горит, значит подключение правильное.
Катушки намотаны на таком-же каркасе как и в автомобильном передатчике (рис.1). 1,1 содержит 12 витков, 1,2 наматывается не неё, и содержит 3 витка провода ПЭВ-0,23, Др.1 намотан на ферритовом кольце размерами К7х4х2 марки 400НН - 300 витков ПЭВ-0,09.
Настройка
Необходимо настроить L1 С2 на несущую частоту.
Предлагаемый набор позволит радиолюбителю собрать простое беспроводное переговорное устройство-игрушку Радиопереговорные устройства и радиоуправляемые игрушки, работающие в полосе радиочастот 26.957-27.283 МГц, с допустимой мощностью излучения передатчика до 10 мВт не требуют сертификации. Технические характеристики: Напряжение питания: 9 В. Ток потребления в режиме приема: 30 мА. Ток потребления в режиме передачи: 50 мА. Мощность передатчика: 10 мВт. Частота излучения: 27,0000 МГц. Дальность связи (прямая видимость): до 150 м. Размеры печатной платы: 60x60 мм. Принцип действия 1. Режим передачи В данном режиме динамическая головка служит микрофоном. Через регулятор громкости VR1 и разделительный конденсатор С9 сигнал поступает на усилитель низкой частоты, выполненный на транзисторах VT2 и VT3. С коллектора транзистора VT3 усиленный сигнал поступает в высокочастотный тракт. При нажатии на кнопку S1 в каскад усиления вводится глубокая обратная связь, каскад VT2- VT3 возбуждается и генерирует тон низкой частоты (сигнал «Вызов»), поступающий в ВЧ- тракт. Генератор высокой частоты выполнен на транзисторе VT1. Частота генерации стабилизирована кварцем (27 МГц). Каскад генератора питается от напряжения с коллектора транзистора VT3. Это напряжение меняется в зависимости от интенсивности звука в микрофоне SP. Таким образом, сигнал высокой частоты 27 МГц оказывается промодулированным по амплитуде сигналом низкой (звуковой) частоты. Через высокочастотный трансформатор L1, L2 cигнал поступает на удлинительную катушку L3, а далее – в антенну. Катушка L3 служит для согласования выхода передатчика с антенной. 2.Режим приема В этом режиме каскад на транзисторе VT1 является первым каскадом приемного тракта. Принятый антенной сигнал усиливается транзистором VT1, а затем через конденсатор С8 поступает на регулятор громкости VR, а с него – на усилитель мощности VR2-VR4. Через согласующий трансформатор Tr сигнал поступает на динамическую головку SP. Конструкция Конструктивно приемопередатчик выполнен на печатной плате из фольгированного текстолита размерами 60x60 мм. В комплекте – две печатные платы. Порядок подключения и настройки Настройку приемопередатчиков лучше проводить с помощником на открытой местности, вдали от железобетонных зданий и металлических конструкций. 1.Расположите платы на некотором расстоянии друг от друга (начните с нескольких метров). 2.Подключите к платам антенны. Оптимальная длина антенны определяется опытным путем. Лучшие результаты будут достигнуты с длиной антенны, равной четверти длины волны излучения (для частоты 27 МГц это около 2,6 м), но по понятным причинам для достижения мобильности устройств, длину антенн приходится уменьшать до 20 – 30 см. Несколько компенсирует вынужденное уменьшение длины антенны катушка L2, меняя число витков которой, можно настроить для совместной работы с приемопередатчиком антенну любой длины. 3.Подключите динамические головки и напряжение питание к обоим платам, соблюдая полярность. 4.Переведите переключатель одного из приемопередатчиков в режим «Передача» и говорите в динамик. Переключатель другого приемопередатчика в это время должен находиться в положении «Прием», и в его динамической головке должна прослушиваться передаваемая речь. Нажмите кнопку S1 – в приемнике должен раздаться сигнал («Вызов»). 5.Удалите приемник от передатчика на максимальное расстояние, на котором связь еще устанавливается. В режиме «Передача» медленно вращайте тонкой отверткой (лучше с диэлектрическим жалом) сердечник катушки L1, а также сдвигайте-раздвигайте витки катушки L2. Добившись улучшения, переместите приемник еще дальше и повторите манипуляции с L1 и L2. Действую таким образом, добейтесь максимального радиуса действия, после чего зафиксируйте сердечник и витки катушки несколькими каплями парафина. 6.Аналогичные настройки проведите и для второй платы приемопередатчика. 7.В процессе эксплуатации переменными резисторами можно установить желаемый уровень громкости. По поводу сверхрегенератора DVM конечно прав с учетом высказывания: "Шутка с долей шутки". Хочу лишь высказать свое мнение. Простота схемы сверхрегенератора обратно пропорциональна сложности процессов, в нем происходящих. Слишком много функций возлагается на бедный несчастный единственный транзистор. Другими словами, когда начинающий радиолюбитель, очарованный "простотой" схемного решения, но не имеющий опыта в создании радиоприемных устройств, берется за его создание, его часто поджидает разочарование. В лучшем случае, приемник будет иметь чувствительность, гораздо хуже заявленной. И он (для себя) делает категоричный вывод: говно, наверное конкретная схема - плохая. Схема то может и плохая, но главное в том, что любая схема, взятая из радиолюбительской литературы, вследствие своей "капризности", нуждается в отладке и доводке. Чтобы грамотно "настроить" сверхрегенератор, необходимо четко представлять себе все процессы, которые в нем происходят и иметь, как минимум 2 прибора: ВЧ генератор и осцилограф. Без приборов, т. е. "на слух" может настроить только опытный человек, да и то не всегда оптимально. Что же касается повторяемости параметров при серийном производстве - да, здесь нужны определенные, выверенные схемные и конструктивные решения. В таких решениях часто жертвуют чувствительностью в пользу стабильности и повторяемости. Вообще, нормальной литературы по сверхрегенераторам практически нет. Если заинтересуешься более глубоко, могу порекомендовать книгу: "СВЕРХРЕГЕНЕРАТОРЫ под ред. М. К. Белкина - М.: Радио и связь, 1983. - 248 с., ил." Книга очень хорошая, но редкая. Был ряд переводных статей в журнале "Схемотехника" за 2002 год (не помню номера) - эти ты найдешь с большей вероятностью (еще встречаются в продаже). Но там теория освещена довольно кратко и на мой взгляд небесспорно (писал радиолюбитель, хотя и грамотный).
И последнее, если вообще не хочешь геморроя при создании радиоканала - применяй готовые законченные узлы. Сейчас их выпускают много разных фирм. Если надо, могу порекомендовать подборку, правда все они на более высокие частоты (433 мГц и выше).
Успехов.