В предыдущей статье мы рассмотрели простой ВЧ передатчик, работающий на частоте 27 МГц. В частности, мы узнали о различных шагах, необходимых для простого передатчика и собрали его для ведения непрерывной передачи. На этой неделе мы собираемся построить приемник, который является идеальной парой для передатчика с прошлой недели!
В этой статье мы создадим простой модуль ВЧ приемника, работающий на частоте 27 МГц и включающий светодиод при обнаружении любого сигнала от передатчика. Очень простая идея, но как вы скоро обнаружите, на её реализацию будет потрачено много ресурсов. Мы будем делать нашу собственную ПП для этой схемы, так что найдите хлорид железа и фольгированный текстолит.
Одиночный простой ВЧ-приемник + парный передатчик (27 МГц) – Собранный проект
Цель и обзор этого проекта
Целью этого проекта является создание конечного ВЧ приемника для приема сигнала 27 МГц, ожидаемого нами для подачи на два этапа усиления, для того чтобы затем использовать его для включения светодиода. Это процесс противоположен работе передатчика.
Конечным приемником будет старая регенеративная схема, использующаяся на протяжении десятилетий. Усилительные каскады будут одно транзисторными усилителями, которые в основном сдвигают сигнал между питанием и землей. В конце есть таймер 555, который будет использоваться в качестве компаратора, который будет говорить нам о том, делал ли что то наш сигнал или нет, зажигая зеленый светодиод.
Обзор схемы
Естественно, схема этого проекта читается слева направо. Начинается схема с антенны и конечного регенеративного приемника, потом идут усилительные каскады, а затем 555 таймер.
Особенности схемы
Конечный регенеративный приемник
Это очень распространенный конечный регенертивный приемник, который вы можете найти в схемах по всей сети. Я использовал детали, которые были у меня под рукой, вы можете немного отойти от представленных номиналов, за исключением L2 и С2, которые используются для настройки контура на 27,145 МГц.
Усилительные каскады
Два этапа усиления есть в середине схемы. Они используются для "перемещения" сигнала обратно в прямоугольную цифровую форму, либо в одно из двух состояний: +5В или 0В. Я уверен, что эти усилители могут быть переделаны для получения лучшей производительности, но текущее решение должно работать достаточно хорошо для наших требований.
Компаратор приемника на 555 таймере
Усиленный сигнал идет на таймер 555 в виде первоначальной прямоугольной волны, где 555 таймер используется для обнаружения напряжения с внутренних компараторов, чтобы создать выходной сигнал, который включает зеленый светодиод.
Обзор платы
Разводка платы для этого проекта была сделана таким же образом, как на схеме. Конечный приемник можно найти на верхней левой стороне платы, затем идут усилительные каскады в правом верхнем углу и, наконец, 555 таймер и наш светодиод в нижней правой стороне.
Особенности разводки платы
Земля
Так же, как в передатчике, довольно важно иметь землю в приемнике, для лучшего взаимодействия с антенной и защиты схемы от дополнительных шумов. Непрерывная земля была бы идеальной, но для простоты мы будем использовать одиночные дорожки.
Ширина трассировки
Я просто выбрал хорошую ширину для красоты ПП, но кажется, что менее широкие дорожки были бы лучше для ВЧ схем … Но я не верю, что на таких низких частотах будет выигрыш в производительности.
Принцип работы
Этот раздел будет посвящен 3-м основным частям простого ВЧ приемника. Сначала мы рассмотрим один из наиболее важных компонентов - катушку индуктивности, используемую для настройки, потом мы продолжим и посмотрим на выход из приемника (когда передатчик передает) в различных точках цепи вплоть до выхода 555 таймера.
Катушка индуктивности
Правильное изготовление 6 витковой катушки для этого проекта чрезвычайно важно. Вы должны иметь ферритовый или тороидный сердечник AL = 25, для получения правильной индуктивности. Я решил использовать тороид, потому что его легче варьировать, когда вам нужно получить правильно настроенную индуктивность. Таким образом, изготовление катушки не так сложно, как кажется, возьмите обмоточный провод и ваш ферритовый сердечник и оберните обмоточный провод вокруг сердечника 6 раз, как на картинке ниже:
Обмоточный провод покрыт жесткой изоляцией, которую вы либо сожжете паяльником, или соскребете кусачками. Как вы можете видеть выше, я решил соскрести изоляцию. На картинке ниже вы можете увидеть обмоточный провод обернутый вокруг тороида немного свободно, так, чтобы провода можно сдвинуть ближе или дальше друг от друга, чтобы изменить значение индуктивности тороидальной катушки индуктивности.
Вы можете найти формулу для тороидного ядра с AL = 25 и 6 витков обмоточного провода AWG26 и рассчитать индуктивности при помощи математики. Когда я измерил индуктивность самодельного индуктора, вышло около 0.7uH. Но это может легко варьироваться +/- 0.200uH, сдвижением обмоточных проводов ближе друг к другу, или оттягивая их дальше друг от друга.
Выход схемы колебательного контура
После колдовства сборки схемы регенеративного приемника, мы сможем увидеть некоторый начальный выход на приемнике с нашего передатчика. Точку в схеме мы будем смотреть сразу же после колебательного LC контура и блокировочного конденсатора постоянного тока:
Левая картинка с этой точки показывает момент, когда ничего не передается. Сравните её с правой картинкой, на которой показан вид этой точки при ведении передатчиком активной передачи. Вы можете посмотреть на нашу несущую частоту, чтобы настроить LC контур как надо, по сравнению с измерением фонового шума, который является просто шумом.
Выход первого усилителя
Так как наш сигнал прошел через колебательный LC контур, и, как мы и ожидали, нам нужно усиливать его, чтобы вернуть его на уровень, когда мы можем использовать его. Ниже можно увидеть выход с первого каскада усиления:
Этот выход намного больше, чем наши входные 22mv, около 218mv, но он ещё не достаточно хорош, чтобы использоваться с нашими 555 таймером, включенным как компаратор. Итак, давайте еще усиливать сигнал.
Выход усилителя (второй каскад)
Теперь мы взглянем на выход 2-го каскада усиления. Этой второй стадии должно быть более чем достаточно, чтобы наши оригинальные 22mv принимаемого сигнала обратно превратились в прямоугольную волну, которая была изначально.
Как вы можете видеть выше, меандр очень похож на тот, который передается передатчиком. Пиковые напряжения 4,69В и 0В, поэтому сигнал готов к отправке на входы 555 таймера.
Выход 555 таймера
555 таймер в качестве компаратора. Всякий раз, когда входное напряжение превышает + (2/3) Vcc или ниже + (1/3) Vcc 555 таймер меняет состояния. Он также выступает в качестве примитивного фильтра импульсных помех, но не очень эффективно.
Как вы можете видеть, выход с 555 таймера - точно такой же меандр, как полученный с 555 таймера на передатчике. В результате осталась одна любопытная вещь … частота, кажется, подскочила на 100 Гц. К сожалению, я не могу объяснить, почему это произошло.
Сборка платы ВЧ приемника
Ниже вы можете видеть все детали, необходимые для начала сборки схемы в точности, как вы видели на схеме. Начнем со сборки всех необходимых деталей и ПП:
Моим первым шагом была сборка конечного приемника.
Затем добавляется первый усилительный каскад.
Потом второй усилительный каскад.
Наконец, схема приемника/LED драйвера на 555 таймере паяется на место.
Для сборки антенны просто подключите провод к плате. Чем длиннее, тем лучше, но 30-40 см достаточно хорошо. Как вы можете видеть выше, я использовал соломинку, чтобы держать антенну прямо. Сейчас, этот момент наступил, давайте же испытаем его!
Данные и наблюдения
Таким образом, после недельного ожидания для получения ВЧ приемника, мы можем, наконец, положить пару передатчик и приемник вместе и посмотреть, как они работают. Видео ниже демонстрирует пару передатчик/приемник в действии, показывающих код Морзе для показа возможности передачи.
Теперь вы должны быть на 100% уверены, что беспроводная система, созданная в этих двух статьях, фактически работает и достигает нашей цели беспроводного включения светодиода. На самом деле индикатор фактически включается и выключается очень быстро из-за меандра, посылаемого ему 555 таймером, и это так быстро, что наш глаз не замечает этого, что создает немного иллюзий. Тем не менее, если нам нужно, мы могли бы легко изменить этот меандр включая/выключая сигнал когда нам нужно.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | LM555N | 1 | В блокнот | |||
| IC1 | Программируемый таймер и осциллятор | LM555 | 1 | В блокнот | ||
| T1-T3 | Биполярный транзистор | 2N2222 | 1 | В блокнот | ||
| LED1 | Светодиод | Красный | 1 | В блокнот | ||
| LED2 | Светодиод | Зеленый | 1 | В блокнот | ||
| С1 | Конденсатор | 27 пФ | 1 | В блокнот | ||
| С2 | Конденсатор | 47 пФ | 1 | В блокнот | ||
| С3 | Конденсатор | 2.2 нФ | 1 | В блокнот | ||
| С4 | 4.7 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| С5, С7, С8 | Конденсатор | 100 нФ | 3 | В блокнот | ||
| С6 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 4.3 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2, R4 | Резистор | 180 кОм | 2 |
Это схема коротковолновой радиостанции содержит в своем составе всего три транзистора. Самая простая рация для повторения начинающими радиолюбителями. Конструкция была взятая из старенького журнала, но актуальности своей ни капли не потеряла. Единственное, что устарело, так это радио компоненты, которые необходимо заменить на современные аналоги, в результате характеристики радиопереговорного устройства улучшатся.
Схема радиостанции
Схема простая, особенно если понимать её работу. Предлагаю вам сразу визуально разделить её на левую сторону с одним транзистором и правую с двумя транзисторами. На транзисторе VT1 собран передатчик и приемник одновременно. Когда переключатель замыкает контакты «1», рация находится в режиме приема и этот транзистор работает в режиме сверхгенеративного детектора. А когда замыкаются контакты в режим «2» - это передача и транзистор работает как задающий генератор. С этим, я думаю понятно. На транзистора VT2, VT3 собран простой низкочастотный усилитель, который в зависимости от положения переключателя либо усиливает сигнал с микрофона и передает его на передатчик, либо усиливает сигнал сверхгенеративного детектора и передает его на громкоговоритель. Кстати, громкоговоритель и микрофон это один и тот же элемент – высокоомный телефонный капсюль ДЭМ.Детали для радиостанции
Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 8 мм с ферритовым сердечником виток к витку и имеет 9 витков провода ПЭЛ диаметром 0,5 мм. Катушка L2 намотана поверх катушки L1 и имеет 3 витка того же провода. Катушка L3 имеет диаметр 5 мм и содержит 60 витков провода ПЭЛ диаметром 0,5 мм. В качестве дросселя L4 можно использовать первичную обмотку выходного трансформатора транзисторного приемника.Конструкция антенны
Антенна сделана мной из толстого алюминиевого провода, с куском изоляции, поверх которой и намотана катушка L3.
Моя модернизация
Я делал такую рацию ещё в школе, но тогда уже поменял все транзисторы на более современные и с высоким коэффициентом усиления. К примеру, я заменил VT1, VT2 на КТ361, а VT3 на КТ315.Сейчас я бы конечно поменял полярность питания и полярность конденсаторов, заменил все транзисторы с структуры n-p-n на p-n-p, и p-n-p на n-p-n. Ну и установил бы современные транзисторы. Требований к транзисторам особо никаких нет, поэтому подойдут абсолютно любые.
Автор схемы говорит, что радиус действия однотипных радий на открытой местности – 100-200 метром. Я же разгонял такие рации до 500 метров, для этого использовал современные транзисторы, антенну увеличил до 900 мм, плюс увеличил ток генератора, заменив резистор 100 Ом на 50 Ом. Кто-то скажет, что все из-за увеличения антенны, с чем я не соглашусь и скажу, что с «родной» антенной мне удавалось связь на 300 метров.
Настройка
Если вы собрали рацию правильно и из исправных деталей, то вся настройка сведётся к настройке катушки L1 на частоту 27 МГц. Делать это можно подстрочным сердечником, либо конденсатором в контуре.Радиостанция работает на одной фиксированной частоте в диа-пазоне 27 МГц с амплитудной модуляцией. Дальность уверенной связи между двумя таким радиостанциями на открытой местности составляет около 1000 м. Питается радиостанция от автономного источника напряжением 9 В (две гальванические батареи по 4,5 В каждая). Принципиальная схема радиостанции показана на рисунке.
кликните по картинке чтобы увеличить
Конструктивно радиостанция состоит из трех основных узлов: при-емного тракта, построенного на микросхеме К174ХА2, передаю-щего тракта, выполненного по схеме двухкаскадного передатчика, и универсального усилителя ЗЧ, который при приеме работает как УМЗЧ, а при передаче — как модуляционный усилитель. Пере-ключение режимов «прием-передача» производится переключателем S 1. Переключатель не имеет фиксации и в свободном состоянии (как на схеме) находится в положении «прием».В режиме приема сигнал от антенны через контакты S 1.4 и конден-сатор С1 поступает на входной контур L 1 C 2, настроенный на не-сущую частоту. Выделенный сигнал через катушку связи L 2 по-ступает на вход симметричного преобразователя частоты микро-схемы А1 (выводы 1 и 2).
В гетеродине микросхемы работает контур L 3 C 4, настроенный на частоту гетеродина и кварцевый резонатор Q 1, частота резонанса которого равна частоте гетеродина или вдвое ниже этой частоты. Сигнал промежуточной частоты выделяется в контуре L 4 C 6 и с катушки связи L 5 через разделительный конденсатор С7 поступа-ет на вход УПЧ микросхемы. В данной схеме не используется пьезокерамический фильтр, это приводит к понижению селектив-ности по соседнему каналу, но дает возможность выбирать нестан-дартные значения промежуточной частоты в пределах 300— 1500 кГц, исходя из имеющихся в наличии кварцевых резонаторов для передатчика и приемника. На выходе УПЧ включен контур L 6 C 8, настроенный на ПЧ.
Детектор выполнен на диоде VD 1. УПЧ охвачен простой систе-мой АРУ через элементы R 4 и СП. 34 напряжение с регулятора громкости R 5 через S 1.2 поступает на вход УЗЧ на транзисторах VT 1— VT 3, на выходе которого включен динамик ВА1.
При передаче S 1 находится в положении, противоположном по-казанному на схеме. Через контакты S 1.2 к входу УЗЧ подключа-ется электретный микрофон ВМ1, а напряжение с выхода УЗЧ поступает в базовую цепь транзистора VT 4 усилителя мощности передатчика, осуществляя его амплитудную модуляцию.
Задающий генератор передатчика выполнен на транзисторе VT 5, его частота задается кварцевым резонатором Q 2, который может быть на частоту несущей или на частоту в два раза ниже. На тран-зисторе VT 4 выполнен усилитель мощности передатчика, на его выходе включен П-контур C 19 L 8 C 20 и антенная удлинительная катушка L 7.
Для намотки всех контурных катушек радиостанции используются каркасы с сердечниками от декодеров цветности телевизоров ЗУСЦТ. Для приемного тракта эти каркасы взяты с экранами, для передающего — без экранов. Катушки L 1 и L 3 содержат по 9 вит-ков. Катушка L 2 содержит 3 витка, намотанных на L 1. Провод ПЭВ диаметром 0,31 мм, намотка виток к витку. Катушки L 4 и L 6 со-держат (для промежуточной частоты 465 кГц) по 120 витков про-вода ПЭВ диаметром 0,12 мм, намотанных виток к витку в два слоя. Катушка L 5 намотана на L 4, она содержит 10 витков ПЭВ диаметром 0,12 мм, равномерно распределенных по длине намотки L 4. Катушка L 7 содержит 17 витков, L 8 — 8 витков, L 9 — 9 витков. Намотка производится проводом-ПЭВ диаметром 0,31 мм.
Дроссель DL 1 намотан на резисторе МЛТ-0,5 более 100 кОм, он содержит 100 витков провода ПЭВ диаметром 0,12 мм, намотанных внавал. Дроссель DL 2 намотан на ферритовом кольце 400НН диа-метром 7—8 мм, содержит 300 витков ПЭВ диаметром 0,12 мм. Антенна используется телескопическая, с полной длиной 0,5 м от переносной магнитолы.
Каждая функ-циональная часть радиостанции (приемник, передатчик, УЗЧ) вы-полнена на отдельной плате. Размеры печатных плат 52x76 мм, 40x73 мм и 30x42 мм соответственно.
Каравкин В., Радиоконструктор 2001 №1
Задумав сделать радиостанцию на диапазон 27 МГц, радиолюбитель из «глубинки» сталкивается с массой проблем, - где взять необходимые кварцевые резонаторы, фильтры, микросхемы и транзисторы. Частично эту проблему решают различные «посыл-торги», размещенные в интернете или рекламируемые в периодике, но покупка деталей по почте очень длительный процесс, могущий растянуться на несколько недель. А как быть, если радиостанция нужна, как говорится, - уже вчера?
Ниже предлагается хорошо опробованная схема радиостанции, предназначенной для работы в «глухих местах», - во время рыбалки, охоты, сбора грибов. С ее помощью можно осуществлять уверенную связь, например, между лесной сторожкой и привалом, рыбацкой лодкой. Радиостанция питается от источника напряжением 10-18V, - автомобильного аккумулятора, дизель генератора. малогабаритного аккумулятора для «шуруповерта».
Но главное достоинство радиостанции в том, что в ней нет ни одной дефицитной детали. Все что нужно можно найти в запасах любого радиолюбителя.
Недостаток - в относительно невысокой стабильности частоты, как следствие параметрической установки частот LC-контурами. Поэтому. радиостанцию нельзя эксплуатировать в городах и густо населенной местности, чтобы не создавать помех радиосвязи. Мощность передатчика может достигать 3W.
Принципиальная схема показана на рисунке. Схема передатчика состоит из автогенератора на транзисторе VT1 и модулятора на VT2. Автогенератор на VT1 выполнен по схеме индуктивной трехточки. Частота генерации зависит от контура L3-C9-C6-VD2-VD1. Предварительную установку задают конденсатором С6, а частотная модуляция осуществляется изменением емкости VD1-VD2. Сигнал выделяется на дросселе L2 и поступает в антенну через «П»-фильтр C2-L1-C3.
Для осуществления частотной модуляции служит усилитель на транзисторе VT2, на вход которого поступает сигнал от электретного микрофона М1, расположенного в трубке радиостанции. Усиленный сигнал через резистор R4. служащий для снижения взаимного влияния ВЧ и НЧ сигналов, поступает на варикапы, включенные в частотозадающий контур. Выходное сопротивление передатчика 50 Om, на этой нагрузке он, при напряжении питания 12V, дает около 2,5 W мощности. Трубка подключается к основному блоку через разъем Х3.
В трубке содержится микрофон, динамик и переключатель режимов «прием-передача». - кнопка без фиксации. При ее нажатии включается передача. В качестве приемного тракта используется УКВ-ЧМ радиовещательный приемник, собранный из радионабора (сейчас в стране очень много продается наборов для сборки аналогичных приемников). Тракт состоит из 8Ч-НЧ тракта на микросхеме KC1066XA1 и низкочастотного усилителя на К174УН14. Схема почти типовая.
Раньше это и был УКВ-ЧМ приемник, собранный из набора, но когда срочно понадобилась радиостанция было решено на его основе сделать приемный тракт для радиостанции, перестроив его на диапазон 27 МГц. Для этого потребовалось только увеличить число витков катушки гетеродинного контура. После того, как были получены положительные результаты, были приобретены еще три таких радионабора (нужна была переговорная система на четыре абонента).
