Schematy III - Nowa strona 2

Schematy III
1
Detektor FM
Często profesjonalne detektory są złożone z dużej ilości elementów, a ich ceny
przekraczają każdego możliwości. Prezentuję tutaj bardzo prosty w wykonaniu i
uruchomieniu detektor FM. Potencjometr 1kΩ służy do ustawiania środkowej
częstotliwości, a rezystor seetext wynosi odpowiednio dla częstotliwości: np. 10 k
na 250 kHz, 560 na 1 MHz. Odpowiednio musi wzrastać również pojemność
kondensatora 22 pF np.: 570 pF dla 455 kHz.
Wykrywacz nadajnika podsłuchu FM
Moje strony zawierają kilka nisko prądowych nadajników różnych rodzajów, ale
dotychczas nie zawierały odbiorników. Ten układ może być używany w celu
przeszukania obszaru, pokoju wskazując działające urządzenia podsłuchowe.
Problemem w zrobieniu odpowiedniego detektora jest odpowiednia czułość. Za duża
czułość i wykrywacz będzie traktował audycje radiowe jako podsłuch, za mała czułość
może nie wykryć "pluskwy".
Działanie układu jest proste. Induktor jest kształtowany na cewce dostrojonej do
częstotliwości radiowych o wartości 0,389uH. Cewka ma bardzo wysoki
współczynnik dobroci - około 170, przystosowana jest do odbioru szerokiego pasma
częstotliwości. Na generatorze testowym układ działa na częstotliwościach od 70MHz
do 150MHz. Większość urządzeń podsłuchowych FM zaprojektowane jest do odbioru
w konwencjonalnych odbiornikach radiowych w paśmie 87 - 108MHz. Sygnał
częstotliwości radiowej AM lub FM odebrany przez cewkę jest prostowany przez
diodę OA91. Ten mały sygnał napięcia stałego jest wystarczający do wysterowania
wzmacniacza na tranzystorze FET i podany na miernik wskazówkowy. Można w tym
celu zastosować tranzystor MPF102 lub 2N3819. Pełna skala wychyłu do 250uA. Do
wyższej czułości przyrządu można zastosować miernik na 50uA lub 100 uA.
2
W celu wyregulowania urządzenia należy wyzerować miernik potencjometrem 4,7k.
Wykrywacz przenosimy wokół pokoju lub innego obszaru i sprawdzamy wychylenia
wskazówki. Mały bateryjny nadajnik będzie odchylał wskazówkę miernika z
odległości kilku stóp (około 1m).
Ładowarka akumulatorków NiCd
Prosta ładowarka wykorzystuje tranzystor jako stałe źródło prądowe. Diody 1N4148
włączają tranzystor średniej mocy BD140. Napięcie na złączu B-E oraz na diodach nie
zmienia się, więc prąd ładowania również nie ulega zmianie. Prąd ładowania wynosi
15mA lub 45mA jeśli przełącznik jest zwarty. Można więc ładować akumulatorki
1,5V - 9V. Transformator powinien mieć po stronie wtórnej 12V i 0,5A. Strona
pierwotna powinna być dostosowana do 240/220V w Europie, lub 120V w Ameryce
południowej.
UWAGA !!!!! Musisz być szczególnie ostrożnym przy tym układzie i użyć
voltomierza do sprawdzenia poprawnej polaryzacji, ponieważ akumulatory NiCd
mogą wybuchnąć przy złej polaryzacji.
Miligaussometr
Urządzenie daje prostą możliwość sprawdzenia intensywności pola wokół domu lub
miejsca pracy. Jest to podwójnie efektywne ponieważ wykrywa nie tylko
promieniowanie elektromagnetyczne emitowane urządzenia elektryczne, ale również
energie elektromagnetyczną absorbowaną przez ciało.
Na rysunku powyżej widzimy standardowe ładowanie prądem, takim jaki płynie przez
ciało ludzkie gdy znajduje się pod działaniem pola. C1 ładuje się ciągle, a napięcie z
3
niego jest odczytywane z cyfrowego (bądź innego o wysokiej impedancji wejściowej)
woltomierza.
Żeby uzyskać bardzo szkicowe tłumaczenie miliwoltów na miligausy (stara jednostka
wielkości pola magnetycznej), podzielić należy miliwolty przez 4. Na przykład
1000mV to 250 miligausów. Tabela wygląda następująca:
 Do 3 milligauss'ów - niskie promieniowanie elektromagnetyczne
 25 milligauss'ów - Znaczące promieniowanie elektromagnetyczne
 100 milligauss'ów - Wysokie promieniowanie elektromagnetyczne
 250 milligauss'ów - Maksymalne natężenie risk
Szkodliwe efekty zostały odnotowane w dawkach tak niskich jak 3 miligausy, a
podczas studiów w 1970 roku potwierdzono że zwiększanie dawek pola e.m.
podwyższa ryzyko zachorowania na raka oraz poronień. Odczyt powinien być
wówczas gdy sonda jest trzymana w jednej ręce. Bliskość źródła pola
elektromagnetycznego nie daje koniecznie najwyższych odczytów, prawdopodobnie z
powodu indukowanych prądów w ciele.
Czujnik. Kawałek metalu (np. miedź) co da dobry kontakt z ręką.
Nadajnik AM
Przed wykonaniem jakichkolwiek układów nadajnikowych, należy się zapoznać z
prawem obowiązującym w tej dziedzinie. Układ ten jest specjalnie ograniczony mocą
wyjściową, ale będzie przenosił głos z modulacją amplitudy na falach średnich.
Układ zbudowany jest z 2 części: wzmacniacza audio i generatora (oscylatora)
częstotliwości radiowej. Oscylator zbudowany jest na tranzystorze Q1 i
współpracujących elementach. Układ rezonansowy (tzw. tank), czyli cewka L1 i
kondensator zmienny C1 pozwala nadawać na częstotliwości od około 500kHz do
1600kHz. Cewka i kondensator strojeniowy można wykorzystać ze starego odbiornika
fal średnich, jeśli mamy dostęp do tych części. Tranzystor Q1 potrzebuje dodatniego
sprzężenia zwrotnego do wprowadzenia w drgania. Realizowane jest ono przez
połączenie bazy i kolektora tranzystora Q1 do przeciwnych końców układu C1 L1.
Kondensator C7 wartości 1nF przenosi sygnał z bazy do górnego podłączenia cewki
L1, a kondensator C2 przenosi oscylację z kolektora do emitera i przez rezystancję
wewnętrzną emiter-baza, powraca do bazy. Rezystor R2 spełnia ważną rolę w
4
układzie. Zabezpiecza przed przedostawaniem się oscylacji do masy układu przez
bardzo małą rezystancję wewnętrzną emitera (Re) tranzystora Q1, a także zwiększa
impedancję wejściową, przez co także sygnał modulowany nie przechodzi do masy.
Częstotliwość drgań jest regulowana kondensatorem C1. Tranzystor Q2 jest
wzmacniaczem pracującym w układzie wspólnego emitera. Kondensator C5
podłączony równolegle do rezystora emiterowego stanowi przejście dla składowej
sygnału, co zapewnia realizację większego wzmocnienia. Sygnał z mikrofonu
elektretowego wzmocniony tranzystorem Q2 jest regulowany przez rezystor nastawny
P1 o wartości 4,7k. Układ nie wymaga anteny zewnętrznej, ale w celu zwiększenia
zasięgu nadajnika może być podłączone 30 cm kabla do kolektora tranzystora Q1.
2 tranzystorowy nadajnik na częstotliwosci VHF
Tranzystor T1 pracuje jako przedwzmacniacz sygnału audio. Wzmocnienie sygnału na
poziomie mniej więcej 100 ustalone jest za pomocą dzielnika R2/R1. Wejście audio
podłączane jest do punktu oznaczonego na schemacie LF in. Potencjometr P1 służy do
regulacji wzmocnienia. Po wzmocnieniu sygnał audio modulowany jest na
tranzystorze T2. Regulacja częstotliwości odbywa sie za pomocą trymera CT1 w
połączeniu z cewką L1. Cewka posiada 3 zwoje nawinięte obok siebie drutem
miedzianym 1mm na średnicy 5mm. Zmodulowany sygnał przechodzi przez
kondensator C6 do anteny. Antena dipolowa może być wykonana z 2 rurek
miedzianych o długości 65cm. Nadajnik wymaga zasilania prądem stałym w zakresie
napięć 3-16V.
Przedwzmacniacz mikrofonowy
Wzmacniacz mikrofonowy może być użyty dla mikrofonów elektretowych (ECM) lub
dynamicznych, wykonany jest na elementach dyskretnych.
5
Obydwa tranzystory powinny być niskoszumne. Ja wykorzystałem BC650C, który jest
ultra niskoszumny. Są one jednak ciężkie do kupienia, dlatego BC549C lub BC109C
są dobrym rozwiązaniem. Stan spoczynkowy równy jest ok. połowie zasilania na
emiterze ostatniego tranzystora. Pojemnościowe mikrofony elektretowe są bardzo
czułe i to dlatego wewnętrzny przedwzmacniacz na FET'cie jest konieczny dla
zasilania 2 - 10V. Wkładki ECM są dostępne w katalogu Maplin. Rezystor 1k
ogranicza prąd mikrofonu. Rezystor powinien być zwiększony do 2k2 jeśli zasilanie
podniesiemy powyżej 12V, oraz jest w ogóle nie potrzebny jeśli używamy mikrofonu
dynamicznego. Impedancja wyjściowa jest niska dlatego kable nie powinny być
dłuższe niż 50 metrów. Ekranowanie kabli jest konieczne. Pasmo przenoszenia
częstotliwości wynosi ok. 10kHz podczas symulacji, przy zasilaniu 12V.
Przedwzmacniacz UHF
Przedwzmacniacz zaprojektowany jest do pracy na paśmie UHF w zakresie
częstotliwości 450 - 800 MHz. Posiada wzmocnienie około 10dB i może być
zastosowany do wzmacniania sygnału telewizyjnego. Układ pokazany jest poniżej:
6
Użyty w układzie tranzystor MPSH10 dostępny jest w Maplin Electronics pod nr kat.
CR01B. Jako zamiennik może być użyty BF180 lub BCY90. Dostrojenie układu
zapewnia cewka 15nH i kondensator 2,2pF. Takie wartości dostrajają układ w środku
zakresy UHF. W celu poprawienia rezultatów kondensator 2,2pF może być
wymieniony na 4,7pF lub trymer 2 do 6 pF. Przybliżona odpowiedź częstotliwościowa
pokazana jest poniżej na rysunku. Nawiasem mówiąc jest to symulacja zrobiona
programem TINA o zadanym wejściu 20uV, obejmująca zakres 400 - 800 MHz.
Wyjście sygnału mierzone było na źródle 1k impedancji 75Ohm generatora
częstotliwości.
Budowa: Cewka powietrzna nawinięta jest drutem miedzianym 18-20 zwojów na
rdzeniu o średnicy 1 cala. Zapewnia to niską dobroć Q i szerokie pasmo dostrojenia.
Wysokie częstotliwości pracy wymuszają zastosowani specjalnej budowy w celu
uniknięcia niestabilności układu (niepożądane oscylacje) spowodowanego sprężeniem
zwrotnym wyjścia z wejściem sygnału. Nie wskazane jest zastosowanie płytki
uniwersalnej z uwagi na pojemności między ścieżkami rzędu 0,2pF. Lepiej
zaprojektować płytkę PCB lub zastosować ?tag-strip?. Układ powinien być zamknięty
w metalowej obudowie oraz ekranowane wejście i wyjście. Tranzystor pracuje w
układzie wspólnej bazy, co daje niską impedancję wejściową, odpowiednią do
podłączenia kabla koncentrycznego o impedancji falowej 50 ? 75 Ohm, a zarazem
daje pełne napięcie wzmocnienia do wysokich częstotliwości ograniczonych przez to
urządzenie. Wejściowy induktor 15nH mający niską impedancję dla prądu stałego, ma
impedancję 56 Ohm dla częstotliwości 600MHz. Cewka ta i kondensator 2,2pF tworzy
układ rezonansowy w kolektorze tranzystora zapewniając maksimum wzmocnienia i
rezonans. Jednakże napięcie wzmocnienia będzie zredukowane poniżej początkowego,
gdy zastosujemy zbyt długi kabel łączący układ z wejściem telewizora. Powyżej
wydruk symulacji wykonanej programem TINA.
Przenośny wzmacniacz
Mały wzmacniacz 325mW ze wzmocnieniem napięciowym równym 200 może być
użyty jako przenośny wzmacniacz (np. do słuchania na ławce w parku), lub
wzmacniania sygnału o przenośnych radyjek.
Urządzenie bazuje na wzmacniaczu LM386 firmy National Semiconductor. Pracuje on
jako nieodwracający wzmacniacz ze wzmocnieniem napięciowym 200. Karta
katalogowa w formacie pdf dostępna jest tutaj. Układ scalony, dostępny jest w 87
pinowej obudowie DIL oraz różnych wersjach: LM386N-1 ma 325mW na wyjściu
(przy 8 omach), LM386N-3 ma 700mW, a wersja LM386N-4 oferuje 1000W na
wyjściu, każda z nich będzie mogła pracować w tym urządzeniu.
Wzmocnienie LM386 jest kontrolowane poprzez kondensator pomiędzy pinami 1 i 8.
Dla wartości 10uF wzmocnienie napięciowe wynosi 200, pomijając ten kondensator
wzmocnienie to wynosi 20.
Układ scalony pracuje z zasilaniem z przedziału 4 - 12VDC, 12V jest wartością
maksymalną. Wewnętrzna impedancja wejściowa wynosi50k, Ponieważ równolegle
podłączony jest potencjometr logarytmiczny 22k, więc impedancja wypadkowa
spadnie do ok. 15k. Wzmacniane jest również ewentualne napięcie stałe z
podłączonego urządzenia, co może uszkodzić głośnik. Kondensator wstawiony w
szereg z potencjometrem 22k zlikwiduje zaistnienie takiej możliwości.
Zasilacz 5V z zabezpieczeniem nadnapięciowym
Napięcie zasilania dla układów TTL i serii 74LS musi być bardzo precyzyjne i może
tylko nieznacznie się wahać. Układy te mogą być łatwo zniszczone poprzez krótki
skok napięcia. Bezpiecznik zabezpiecza lecz zadziała dopiero po kilkuset
milisekundach, natomiast zmiany mikrosekundowe są usuwane w tym układzie
poprzez wyzwalanie wyższym napięciem na wyjściu niż napięcie zenera.
Uruchomiony tyrystor powoduje zwarcie na zasilaniu i przepalenie bezpiecznika.
Trwa to kilka mikrosekund, lub nawet mniej, więc daje to większą ochronę niż sam
bezpiecznik. Jeśli napięcie wyjściowe podniesie się do 5,6V wówczas dioda zenera
zacznie przewodzić włączając tyrystor (w kilka mikrosekund), napięcie wyjściowe
spadnie do 0, i układy scalone zostaną ochronione. Przepalenie bezpiecznika zajmie
kilkaset milisekund, ale nie jest to ważne ponieważ zasilanie spadło do zera. Napięcie
na wejściu stabilizatora musi być o kilka voltów większe od napięcia stabilizowanego.
Dla 5V polecam by transformator dawał 8-10V prądu przemiennego. Dobierając
stabilizator i diodę zenera możesz budować zabezpieczenie nadnapięciowe na różne
wartości.
8
Zasilacz symetryczny +15V i -15V
W układzie stabilizator 7815 troszczy się o stabilizację napięcia dodatniego, a 7915 o
napięcie ujemne. Transformator powinien mieć uzwojenie pierwotne na 240.220V w
Europie, lub 120V w Ameryce Północnej. Transformator powinien mieć w środku
odczep, natomiast każde z jego uzwojeń po stronie wtórnej powinno dawać 18V przy
1A lub więcej, które to będzie tracone na stabilizatorze.
Zasilacz UPS
Urządzenie jest prostą wersja komercyjnych UPS'ów, Układ daje stabilizowane
napięcie 5V oraz niestabilizowane 12V. Jeśli zabraknie napięcia z sieci
elektroenergetycznej, wówczas zasilanie pobierane jest z akumulatora, bez zakłóceń
na stabilizatorze.
Układ ten może być wykorzystany dla różnych napięcie zarówno stabilizowanych, jak
i niestabilizowanych, przy użyciu różnego rodzaju akumulatorów. Dla napięcie
stabilizowanego 15V użyj dwóch akumulatorów 12V połączonych w szereg, oraz
stabilizatora 7815. Jest więc duża elastyczność tego układu.
Transformator TR1 po stronie wtórnej musi być dostosowany do napięcia sieci
elektroenergetycznej, występującej w danym kraju. Uzwojenie wtórne powinno dawać
12V i 2A, ale może i więcej, na przykład 15V. Bezpiecznik WS1 jest zwłoczny i
ochrania przez zwarciami na wyjściu, oraz rozładowanym akumulatorem. LED1
9
świecy tylko wtedy gdy układ jest zasilany z sieci, gdy nie świeci oznacza to że
napięcie pobierane jest z akumulatora. Układ poniżej pokazuje wartości napięć.
Pomiędzy zaciskami VP1 i VP3 występuje zwykłe napięcie niestabilizowane, a
pomiędzy VP1 i VP2 napięcie stabilizowane 5V. Rezystor R1 i D1 ładują akumulator
B1. D1 i D3 powodują że dioda LED1 świecy tylko przy obecności napięcia
sieciowego. Akumulator jest tak umiejscowiony ze może być doładowywany, prąd
ładowania jest zależny od:
(VP5 - 0.6 ) / R1
gdzie VP5 to napięcie niestabilizowane
D2 musi być w tym układzie, bez niej akumulator będzie ładowany bez ograniczenia
prądowego, które spowoduje uszkodzenie niektórych akumulatorów.
Zauważ że napięcie stabilizowane nie zmienia się, podczas gdy niestabilizowane różni
się o kilka voltów.
Przy braku zasilania z sieci układy zasilane będą z UPS'a, a czas trwania zależy od
pojemności akumulatora (ilość amperogodzin). Jeśli używasz akumulatora 12V 7Ah, a
stabilizator pobiera 0,5A (nie wykorzystujemy napięcia niestabilizowanego) Wówczas
wystarczy nam na około 14 godzin. Im większa pojemność, tym dłuższy czas działania
UPS'a.
10