В помощь радиолюбителю. Выпуск 10

Составитель: Адаменко Михаил Васильевич

«В помощь радиолюбителю»

_{Выпуск.10}

Глава 1

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

1.1. Тестер для определения полярности элементов питания [1]

Предлагаемое устройство, без сомнения, принадлежит к самым простым конструкциям, поэтому его может собрать любой желающий. С помощью данного тестера буквально за несколько секунд можно определить полярность батареи и аккумулятора, а также сетевого источника питания, имеющего выходное напряжение от 3 В до 30 В. При этом нижний предел указанного диапазона определяется падением напряжения на соответствующих элементах: 2 х 0,6 В — на диодах и примерно 1,5–1,8 В — на соответствующем светодиоде. Верхний предел диапазона ограничен максимальным рабочим током светодиодов. При напряжении 30 В ток ограничивается сопротивлением резистора R1 и составляет менее 30 мА, что кратковременно допустимо для большинства имеющихся в продаже светодиодов.

Принципиальная схема тестера полярности приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема тестера полярности элементов питания

Проверяемый источник питания подключается к клеммам «+» и «-». Если полярность источника совпадает с обозначениями клемм, то ток будет протекать по цепи через диод D1, светодиод LD1, резистор R1 и диод D3. При этом свечение зеленого светодиода LD1 сигнализирует, что обозначения контактов устройства и полярность проверяемого источника совпадают. В том случае, если полярность источника не совпадает с обозначениями клемм, ток будет протекать по цепи через диод D4, светодиод LD2, резистор R1 и диод D2. При этом свечение красного светодиода LD2 сигнализирует об ошибочном подключении источника напряжения.

Детали тестера располагаются на плате размерами 26 х 16 мм, изготовленной из одностороннего фольгированного гетинакса или текстолита. Схема печатной платы и расположение элементов на ней приведены на рис. 2.

Рис. 2. Печатная плата (а) и расположение элементов (б) тестера полярности элементов питания

Для подключения к устройству тестируемого источника можно воспользоваться контактными зажимами или измерительными щупами от обычного мультиметра. При этом для контакта «+» рекомендуется использовать щуп красного цвета, а для контакта «-» — щуп черного цвета.

После проверки правильности монтажа и практической работоспособности тестера печатную плату с расположенными на ней элементами можно разместить в любом подходящем корпусе.

1.2. Испытатель элементов питания [2]

На рис. 3 изображена принципиальная схема простого устройства, с помощью которого можно проверить состояние батареи или элемента питания посредством сравнения его напряжения без нагрузки и при подключении нагрузки.

Испытываемая батарея В_х подключается к клеммам J1 и J2. Напряжение батареи измеряется любым цифровым мультиметром (ЦММ), который подключается к клеммам J3 и J4.

В состав устройства входят нагрузочные резисторы R1-R5, выбор одного из которых осуществляется с помощью переключателя S1. При проверке батареи в режиме нагрузки выбранный резистор к тестируемому элементу кратковременно подключается при нажатии кнопки S2.

Рис. 3. Принципиальная схема испытателя элементов питания

Резистор R1 используется в качестве нагрузки при проверке малогабаритных элементов питания, имеющих напряжение от 1,5 В до 3 В при рабочем токе до 2 мА. Резистор R2 исполняет роль нагрузки при тестировании пальчиковых батарей и аккумуляторов типов R6 и R16, имеющих напряжение 1,5 В при рабочем токе до 180 мА. В качестве нагрузки для батарей типа «Крона» и им аналогичных на напряжение 9 В при токе до около 13 мА применяется резистор R3. Резистор R4 используется в качестве нагрузки при проверке батарей, состоящих из нескольких пальчиковых элементов, имеющих напряжение от 6 В до 9 В при рабочем токе до 190 мА.

Нагрузкой для батарей напряжением от 9 В до 12 В емкостью 1 Ач при рабочем токе до 444 мА служит резистор R5.

1.3. Простой измеритель индуктивности [3]

Предлагаемое устройство представляет собой один из простейших приборов с цифровым дисплеем, предназначенный для измерения индуктивности в трех диапазонах: 4-199,9 мкГ; 40-1999 мкГ и 0,4-19,99 мГ. При этом погрешность измерений в диапазоне от 40 до 1500 составляет около 5 %, при значениях выше 1500 ошибка не превышает 10 %, а при значениях менее 40 измеренное значение не является достоверным.

Рис. 4. Принципиальная схема простого измерителя индуктивности

Проверяемая катушка, имеющая индуктивность Ц., подключается к клеммам J3 и J4. На эти клеммы с выхода мультивибратора, выполненного на микросхеме IO1 (4047), через резистор R5 подается периодическая последовательность прямоугольных импульсов. Если бы к исследуемой катушке через диод D2 не был подключен конденсатор С5, а импульсы, формируемые мультивибратором, имели идеальную прямоугольную форму, то при поступлении фронта положительного импульса на катушке формировался бы положительный иглообразный импульс. Этот импульс имел бы амплитуду, равную амплитуде входного импульса, а также сравнительно крутой фронт и экспоненциальный спад. Временная константа экспоненты определяется сопротивлением резистора, подключенного к исследуемой катушке, и индуктивностью самой катушки. Поскольку сопротивление резистора постоянно, то указанная константа и, соответственно, ширина импульса определяются индуктивностью катушки L_x. На спаде импульса в катушке возникает ток индукции, при этом напряжение ограничивается диодом D1.

Если к исследуемой катушке через диод D2 подключен конденсатор С5, то форма импульсов будет сглажена, а конденсатор С5 будет периодически заряжаться и затем разряжаться через резистор R6. Среднее напряжение на конденсаторе С5 находится в определенной зависимости с шириной иглообразных импульсов и, таким образом, с индуктивностью измеряемой катушки. Частота импульсов, формируемых мультивибратором, и емкость конденсатора С5 выбраны таким образом, что в каждом из выбираемых диапазонов измерений напряжение на конденсаторе изменяется в пределах от 0 до 200 мВ.

Напряжение на конденсаторе С5 измеряется цифровым вольтметром с чувствительностью 200 мВ, который продается в виде готового модуля. На основании показаний вольтметра можно сделать вывод о величине индуктивности исследуемой катушки. Для того чтобы после отключения катушки напряжение на конденсаторе С5 не превысило допустимого уровня, его величина ограничивается диодом D3.

Рабочая частота мультивибратора выбирается с помощью переключателей S1A и S1B. В данном приборе при выборе первого диапазона эта частота составляет 4035 Гц, при выборе второго диапазона — 375 Гц, а в третьем диапазоне — 36 Гц.

Третья секция переключателя S1C) используется для выбора расположения точки на дисплее вольтметра. С помощью регуляторов Р1-Р3 частоту мультивибратора можно регулировать и таким образом калибровать прибор. Например, в первом диапазоне (4-199,9 мкГ) для калибровки используются две катушки с известной индуктивностью 15 мкГ и 100 мкГ. После подключения к прибору катушки с индуктивностью 100 мкГ движок подстроечного резистора Р1 следует установить в такое положение, при котором на дисплее вольтметра будет отображаться число 100,0. Затем следует подключить катушку с индуктивностью 15 мкГ и перемещением движка триммера Р1 добиться индикации числа 15 с точностью 5 %. Аналогичным образом с катушками индуктивностью 100 мкГ и 470 мкГ прибор калибруется во втором диапазоне, а с катушками индуктивностью 500 мкГ и 1 мГ — в третьем диапазоне.

Питание прибора осуществляется от сетевого источника питания, который формирует два гальванически разделенных стабилизированных напряжения. Для питания микросхемы IO1 формируется напряжение 12 В, а для питания модуля вольтметра — напряжение 9 В.

Если потребуется измерять параметры катушки, имеющей индуктивность менее 4 мкГ, то необходимо последовательно с исследуемой катушкой подключить катушку с известной индуктивностью 10 мкГ. После окончания измерений от величины, отображенной на дисплее вольтметра, следует вычесть это значение.

Глава 2

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ УСТРОЙСТВА

2.1. FM-радиомикрофон

Zdeněk Hájek [4]

Простой радиомикрофон предназначен для передачи аудиосигналов на небольшое расстояние.

Эта конструкция, принципиальная схема которой приведена на рис. 5, имеет минимум деталей и обеспечивает передачу сигнала на дальность в несколько десятков метров даже в зданиях, стены которых выполнены из железобетона.

В отличие от других подобных устройств, в предлагаемом радиомикрофоне после микрофона не устанавливается низкочастотный усилительный каскад с варикапом, используемым в качестве модулятора. В данной конструкции частотная модуляция сигнала обеспечивается с помощью изменения рабочей точки транзистора генераторного каскада.

Рис. 5. Принципиальная схема FM-радиомикрофона

Подбором величин сопротивлений резисторов R1 и R2 рабочая точка транзистора Т1 выбрана так, что обеспечивается генерация несущей частоты в пределах 106–107 МГц. Катушка L1 наматывается на сердечнике диаметром 5 мм и содержит 5 витков медного посеребренного или просто луженого провода диаметром 0,8 мм. Длина катушки должна составлять около 8 мм. Вывод антенны припаивается между первым и вторым витками, считая от верхнего края катушки.

Выбранная рабочая частота генератора должна находиться в верхней части FM-диапазона. Ее точное значение должно устанавливаться вращением сердечника катушки L1. В качестве антенны можно использовать отрезок медного провода диаметром 1 мм и длиной 30 см.

Для питания радиомикрофона можно использовать батарейку или аккумулятор напряжением 9 В. Ток, потребляемый устройством, не превышает 12 мА. Прием сигналов данного радиомикрофона осуществляет любой вещательный радиоприемник, имеющий FM-диапазон.

2.2. Простой радиомикрофон

Tomáš Flajzar [5]

Любой желающий сможет по предлагаемой схеме быстро собрать миниатюрный УКВ-передатчик с частотной модуляцией, который можно использовать в качестве радиомикрофона. Для этого потребуются пара транзисторов, нескольких пассивных элементов и немного терпения. Несмотря на простоту данного устройства, его отличают сравнительно высокая чувствительность, стабильные параметры и надежность работы. Дальность действия такого радиомикрофона составляет 10-100 м и зависит от величины напряжения источника питания.

Радиомикрофон представляет собой обычный радиопередатчик, задающий генератор которого собран на транзисторе Т1. Рабочая частота генератора определяется параметрами резонансного контура, состоящего из катушки L1, конденсатора С7 и варикапа D1. На транзисторе Т2 собран буферный каскад, обеспечивающий снижение влияния емкости антенны на частоту задающего генератора. Принципиальная схема простого радиомикрофона приведена на рис. 6.

Рис. 6. Принципиальная схема простого радиомикрофона

Акустический сигнал воспринимается электретным микрофоном M1. Затем сигнал звуковой частоты через резистор R2 подается на варикап D1, который включен в цепь резонансного контура задающего генератора. Изменение управляющего напряжения на варикапе D1 приводит к соответствующему изменению его емкости и, как следствие, в небольших пределах меняется резонансная частота контура задающего генератора. Таким образом осуществляется модуляция ВЧ-сигнала радиомикрофона. Далее промодулированный сигнал подается на базу транзистора VT2 и с его эмиттера поступает на антенну.

Основное влияние на значение рабочей частоты задающего генератора оказывают параметры катушки L1 и подстроечного конденсатора С7. Если значение резонансной частоты контура обозначить как F (МГц), индуктивность катушки L1 как L (мкГ), а емкость конденсатора С7 как С (пФ), то взаимосвязь между этими величинами определяется следующей формулой:

F2 ~= 25 300:(LC)

Используя приведенное соотношение, можно рассчитать, к примеру, значение индуктивности катушки L1 при использовании подстроечного конденсатора С7 емкостью 5-25 пФ для выбранного диапазона рабочих частот в пределах 66–74 МГц. В этом случае сигналы радиомикрофона можно будет прослушивать на обычном УКВ-радиоприемнике.

Все детали радиомикрофона размещены на односторонней печатной плате размером 50 х 28 мм, изготовленной из фольгированного гетинакса или текстолита. Схема печатной платы и расположение деталей приведены на рис. 7.

Рис. 7. Печатная плата (а) и расположение элементов (б) простого радиомикрофона

Емкость конденсатора С4 должна составлять 6,8–8,2 пФ, а емкость конденсатора С5 может быть в пределах 22–33 пФ. Сопротивление резисторов R1, R3 и R4 должно составлять 10–15 кОм, резистора R2 — от 22 кОм до 47 кОм, резистора R5 — от 3,3 кОм до 4,7 кОм, а сопротивление резистора R6 может быть 1,5–3,3 кОм. В задающем генераторе радиомикрофона используется р-n-р транзистор типа BF414. При необходимости можно установить транзисторы BF440 или BF441. В буферном каскаде n-p-n транзистор BF240 можно заменить транзистором BF241.

Индуктивность катушки L1, как указывалось ранее, зависит от выбранной рабочей частоты задающего генератора и емкости подстроечного конденсатора С6. После того как параметры катушки L1 будут рассчитаны в соответствии с приведенной выше формулой, ее конструктивные особенности (диаметр, число витков, марка провода и т. п.) можно определить по любой из многочисленных методик, приводимых в специальной литературе. При наличии определенных навыков катушка L1 может быть изготовлена и печатным способом.

Антенну рекомендуется изготовить из отрезка изолированного медного провода длиной около 30 см. При желании можно установить и небольшую телескопическую антенну от малогабаритного переносного радиоприемника, в этом случае разъем X1 обычно не устанавливается.

В качестве источника питания В1 можно использовать, например, батарейку «Крона» или две батарейки типа 3336Л, соединенные последовательно. Применять сетевые преобразователи напряжения в качестве источника питания данной конструкции не рекомендуется, поскольку потребуется принять дополнительные, не всегда оправданные и эффективные меры для фильтрации помех.

Собранный без ошибок в монтаже и из исправных деталей радиомикрофон почти не нуждается в налаживании, за исключением подбора рабочей частоты задающего генератора с помощью подстроечного конденсатора С6.

Глава 3

САМОДЕЛКИ ДЛЯ ДОМА

3.1. Индикатор состояния телефонной линии [6]

Во многих квартирах в настоящее время на одну телефонную линию параллельно подключаются два и более телефонных аппарата, а кроме них факс и/или модем. При этом определить, свободна линия или занята кем-либо из членов семьи, можно только после снятия трубки. Предлагаемое простое устройство позволяет визуально определить состояние телефонной линии. Индикатор питается от источника напряжением 1,5 В, который обеспечивает работу схемы в течение не менее одного года.

Принципиальная схема индикатора состояния телефонной линии приведена на рис. 8.

Рис. 8. Принципиальная схема индикатора состояния телефонной линии

К телефонной линии индикатор подключается через контактную колодку К1. Для того чтобы полярность подключения не влияла на работу устройства, на входе установлен мостик из диодов D1-D4. Влияние индикатора на телефонную линию компенсируется резистором R1, установленным после стабилитрона D5. Первый инвертор IC1A микросхемы 74НС14 включен как буферный каскад. Если на входе этого инвертора будет положительное напряжение, то генератор импульсов, выполненный на инверторе IC1B, будет заблокирован. При изменении напряжения на входе инвертора IC1A с высокого логического уровня на низкий генератор начнет формировать короткие импульсы длительностью 4 мс с частотой 2 Гц. Эти импульсы усиливаются четырьмя параллельно включенными каскадами, выполненными на оставшихся инверторах IC1C–IC1F. К общему выходу усилителей через резистор R5 подключен индикаторный светодиод LD1.

Пиковый ток светодиода составляет около 15 мА, поэтому общий ток, потребляемый устройством в режиме индикации, не превышает 150 мА. Поэтому даже при постоянном свечении индикатора одна батарея обеспечит работоспособность устройства в течение не менее 6 месяцев, а при обычной нагрузке — в течение нескольких лет.

Все детали индикатора состояния телефонной линии размещены на печатной плате размером 51х29 мм, изготовленной из одностороннего фольгированного гетинакса. Схема печатной платы и расположение элементов на ней приведены на рис. 9.

При использовании исправных деталей и правильном монтаже индикатор не требует дополнительной регулировки и готов к работе сразу после подключения источника питания. В процессе эксплуатации мигание светодиода сигнализирует о том, что телефонная линия занята.