В помощь радиолюбителю. Выпуск 11

Рис. 11. Расположение элементов на печатной плате терморегулятора

При изготовлении терморегулятора можно использовать резисторы типа МЛТ-0,125. Вполне подойдут и другие малогабаритные резисторы. Конденсаторы С4 и С5 — типа К50-12 или любые другие на номинальное напряжение не менее 16 В. Конденсаторы С2 и С3 могут быть металлокерамическими или керамическими, к примеру, типа КМ-6. Исключение составляет лишь конденсатор С1, реактивное сопротивление которого обеспечивает снижение величины сетевого напряжения до уровня, необходимого для формирования напряжения питания каскадов регулятора. Величину этого сопротивления можно рассчитать по формуле:

где:

X_c — реактивное сопротивление конденсатора (Ом);

f — частота сетевого напряжения (Гц);

С — емкость конденсатора (Ф).

Так, например, для конденсатора емкостью 330 нФ эта величина составляет 9,6 кОм.

Использование конденсатора вместо резистора предпочтительнее по той причине, что для больших нагрузок при одной и той же величине падения напряжения размеры конденсатора соответствующей емкости значительно меньше, чем резистора с необходимым сопротивлением. К тому же конденсатор, в отличие от резистора, практически не нагревается. Особое внимание следует обратить на то, что используемый конденсатор должен быть рассчитан на напряжение 250 В переменного напряжения или 630 В постоянного напряжения.

Указанные на схеме р-n-р транзисторы ВС308А (Т1-ТЗ) можно заменить на импортные транзисторы ВС308В, ВС308С или ВС557А-С, а также на отечественные транзисторы КТ3107Г, КТ3107Д или КТ3107К. Вместо n-p-n транзисторов ВС238В можно установить импортные транзисторы ВС238С или ВС546В и ВС546С, а также отечественные транзисторы КТ3102В. Диод 1N4148 (D3) можно заменить на отечественные диоды КД510, КД521 или КД522, обращая особое внимание на маркировку выводов катода и анода. Вместо диода 1N4007 (D2) можно установить отечественные диоды КД105, КД208, КД209 или КД243.

Установку элементов на печатной плате следует проводить в обычном порядке, то есть сначала необходимо впаять пассивные малогабаритные детали, затем полупроводниковые элементы, а после этого — крупногабаритные детали. При этом резистор R17 временно не устанавливается, а вместо резистора R20 следует установить перемычку. Особое внимание необходимо обращать на правильное расположение выводов транзисторов, симистора и электролитических конденсаторов.

Перед тем как устанавливать на печатную плату симистор, следует решить, для включения нагрузки какой мощности предполагается использовать данный регулятор. При мощности нагрузки до 400 Вт симистор рекомендуется разместить на небольшом радиаторе, который можно установить на печатной плате. Для нагрузки с потребляемой мощностью от 400 Вт до 1200 Вт симистор необходимо установить на радиатор с большой площадью рассеивания. Не следует забывать и о том, что в этом случае предохранитель Пр1 должен быть рассчитан на более высокий ток. Так, например, для мощности нагрузки 800 Вт должен использоваться предохранитель на ток 4 А.

Поскольку в данной конструкции на некоторых участках печатной платы протекают сравнительно большие токи, контактные дорожки между контактами симистора и входными контактами сетевого напряжения, а также контактами для подключения нагрузки желательно хорошо пропаять. Это необходимо для того, чтобы уменьшить токовую нагрузку на медные проводники.

После того как все компоненты будут установлены на печатной плате, еще раз следует проверить правильность монтажа. Лишь после этого к соответствующим контактам платы можно припаять выводы термистора R22. Сам же термистор должен быть размещен так, чтобы обеспечивалось его адекватное реагирование на изменения температуры окружающей среды. В последнюю очередь к печатной плате припаиваются выводы для подключения нагрузки и сетевой провод. После этого прибор можно подключить к сети и проверить его работоспособность.

Собранный без ошибок и из исправных деталей терморегулятор не нуждается в дополнительном налаживании, за исключением выбора необходимого диапазона температур и калибровки положения движка регулятора R21. Калибровку прибора можно провести с использованием какой-либо посуды с жидкостью, например с водой, нагретой до необходимой температуры. В жидкость помещаются термометр и термистор терморегулятора. Особое внимание следует обратить на то, чтобы в воде не оказались открытые контакты термистора. После этого необходимо несколько раз нагреть и охладить жидкость, контролируя ее температуру с помощью термометра. Изменяя температуру жидкости и вращением движка регулятора R21 включая и выключая терморегулятор, можно произвести достаточно точную калибровку прибора.

В случае если диапазон эксплуатационных температур не удовлетворяет предъявляемым требованиям, он может быть изменен подбором величин резисторов R17 и R20. Резистор R20 обеспечивает установку минимальной температуры срабатывания, величина его сопротивления может быть от нуля до сотен Ом. Поэтому в процессе налаживания прибора вместо установленной первоначально перемычки следует установить резистор, имеющий соответствующее сопротивление.

Резистор R17 обеспечивает установку максимальной температуры срабатывания, величина его сопротивления может составлять от сотен Ом до десятков кОм. При необходимости резистор R17 можно вообще исключить.

Если при эксплуатации терморегулятора потребуется часто менять выбираемую температуру, то подстроечный резистор R21 можно заменить на переменный резистор сопротивлением 10 кОм с линейной характеристикой.

Глава 3

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Миниатюрный FM-передатчик [5]

Передатчик предназначен для передачи сигналов на расстояние в несколько десятков метров. Частота передаваемого сигнала находится в вещательном УКВ-диапазоне, что позволяет принимать сигнал на обычный радиоприемник, имеющий соответствующий диапазон УКВ. Принципиальная схема миниатюрного FM-передатчика приведена на рис. 12.

Рис. 12. Принципиальная схема миниатюрного FM-передатчика

Основу данного устройства составляет генератор, выполненный на транзисторе Т1, включенном по схеме с общим коллектором. Рабочая точка транзистора Т1 выбирается подбором параметров делителя R3,"R4 и величины сопротивления резистора R5 в цепи эмиттера указанного транзистора.

Более точно частота генератора (в диапазоне 88-108 МГц) устанавливается резонансным контуром, образованным катушкой L1, двойным варикапом D1, а также конденсаторами С2-С5. Несущая частота передатчика регулируется растягиванием или сжиманием витков катушки L1, а при необходимости — изменением количества ее витков. На варикапы через разделительный резистор R2 подается модулирующее напряжение непосредственно с электретного микрофона MI1.

Катушка L1 содержит 3 витка медного лакированного провода диаметром 0,5 мм, намотанных на сердечник диаметром 6 мм. Двойной варикап D1 можно заменить двумя обычными варикапами, например типа КВ109. В качестве антенны А служит провод длиной в несколько десятков сантиметров, который припаивается к эмиттеру транзистора Т1. Питание передатчика осуществляется от миниатюрного алкалинового аккумулятора типа B-L1028 (размеры 10x28 мм) напряжением 12 В. Потребляемый ток не превышает 2,4 мА, поэтому с одной зарядкой аккумулятора передатчик может работать непрерывно в течение нескольких часов.

Простой радиомикрофон [6]

Конструкция, собранная в соответствии с принципиальной схемой, приведенной на рис. 13, представляет собой простой радиопередатчик с электретным микрофоном. В качестве приемника можно использовать любой вещательный радиоприемник с УКВ-диапазоном. Данный радиомикрофон предназначен для использования в закрытых помещениях, то есть там, где он не будет создавать помехи радиовещанию.

Рис. 13. Принципиальная схема простого радиомикрофона

Миниатюрный электретный микрофон диаметром 10 мм питается постоянным напряжением, величина которого определяется величиной сопротивления резистора R1 (1,5-10 кОм). Низкочастотный сигнал далее поступает на усилитель, выполненный на транзисторе Т1. На выходе усилительного каскада установлен подстроечный резистор R4, с помощью которого обеспечивается согласование усилителя со следующим каскадом. Оптимальное положение движка резистора R5 устанавливается с использованием осциллографа или в процессе эксплуатации радиомикрофона.

При работе с данным устройством, помимо сигнала от электретного микрофона, можно передавать сигнал от внешних источников, например с выхода УНЧ. В этом случае выход усилителя подключается к специальному входу радиомикрофона через разделительный конденсатор емкостью около 100 нФ. Рабочая частота генератора ВЧ, выполненного на транзисторе Т2, определяемая параметрами контура LC, составляет 80-100 МГц. Миниатюрный подстроечный конденсатор С имеет емкость 5-25 пФ. Катушка L содержит 5 витков медного провода диаметром 0,7–1,0 мм. Антенна подключается между первым и вторым выводами катушки L.

В качестве антенны можно использовать кусок провода длиной 20–40 см или штыревую антенну. Питание простого радиомикрофона осуществляется от источника напряжения 3 В, например от миниатюрных аккумуляторов, применяемых в электронных часах. Для увеличения дальности действия данного устройства до 100 м можно использовать источник напряжения 9 В при токе 8-10 мА

Глава 4

МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ

Простой транзисторный металлоискатель [7]

Предлагаемая конструкция представляет собой один из многочисленных вариантов металлодетектор типа BFO (Beat Frequency Oscillator), то есть является устройством, в основу которого положен принцип анализа биений, возникающих при смешивании двух сигналов близких частот. Принципиальная схема простого транзисторного металлоискателя приведена на рис. 14.

Рис. 14. Принципиальная схема простого транзисторного металлоискателя

В конструкции прибора использованы два простых LC-генератора, выполненных на транзисторах Т1 и Т10. Рабочая частота этих генераторов определяется параметрами контуров, включенных в коллекторные цепи соответствующих транзисторов. Контур первого генератора, который является опорным, образован конденсатором С1 емкостью 330 пФ и катушкой L1. В контуре второго, измерительного, генератора используются конденсатор переменной емкости С10 с максимальной емкостью примерно 300 пФ и поисковая катушка L10. Выходы генераторов через резисторы R1, R10 и конденсатор С4 подключены к базе транзистора Т2, который усиливает сигнал частоты биений. С коллектора транзистора Т2 усиленный сигнал подается на головные телефоны. Уровень громкости этого сигнала регулируется с помощью переменного резистора Р1.

Поскольку рабочие частоты генераторов находятся в диапазоне средних волн, их сигналы в телефонах не слышны. Когда удается добиться точной настройки каждого генератора на одну и ту же частоту, звуковой сигнал в телефонах также будет отсутствовать. Если же с помощью конденсатора СЮ настроить измерительный генератор на почти ту же частоту, что и опорный генератор, то в телефонах будет слышен сигнал частоты биений. При отсутствии в зоне действия поисковой катушки L10 металлических предметов рабочая частота измерительного генератора остается неизменной, поэтому неизменной будет и частота биений. В этом режиме возможные девиации частот могут быть обусловлены лишь нестабильной работой обоих генераторов.

При появлении в зоне действия поисковой катушки L10 металлического предмета резонансная частота контура L1 °C10 изменится. В результате изменятся рабочая частота измерительного генератора и, как следствие, частота сигнала биений. Именно эти изменения служат источником информации об обнаружении металлического предмета.

Печатная плата и расположение элементов простого транзисторного металлоискателя приведены на рис. 15.

Рис. 15. Печатная плата (а) и расположение элементов (б) простого транзисторного металлоискателя

Катушка L1 опорного генератора намотана проводом ПЭЛ диаметром 0,1–0,2 мм на сердечнике диаметром 8 мм и содержит 100 витков. Катушку L1 можно намотать на ферритовом сердечнике или на бумажной трубке без сердечника. В качестве конденсатора С10 можно использовать любой конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком с максимальной емкостью примерно 300 пФ, например конденсатор настройки от любого старого радиоприемника. Поисковая катушка L10 изготавливается отдельно. Ее конструкция изображена на рис. 16.

Рис. 16. Конструкция поисковой катушки L10

Для изготовления катушки L10 потребуется вырезать круг диаметром 100 мм из фанеры или другого материала (гетинакс, текстолит) толщиной 1,5–2,5 мм. Круг следует разбить на секторы с углом 40° и в этих местах сделать прорези к центру на расстоянии 20 мм от края. В прорези надо продеть провод диаметром 0,2–0,3 мм (например, марки ПЭЛ) и виток к витку намотать 30 витков. К изготовленной таким образом поисковой катушке можно приделать удобную ручку. Подключение катушки L10 к печатной плате осуществляется через малогабаритный разъем.

Настройку прибора следует проводить в условиях, когда металлические предметы удалены от поисковой катушки L2 на расстояние не менее 1,5 м. При первом включении в телефонах будут слышны сигналы разных гармоник. Поэтому, настраивая прибор, следует выбрать наиболее сильный сигнал с помощью конденсатора С10 и отрегулировать его громкость регулятором Р1. Выбор наиболее сильной гармоники можно осуществить на слух или с использованием осциллографа или частотомера.

При практическом использовании рассматриваемого металлоискателя следует конденсатором С10 провести дополнительную подстройку на сигнал наиболее сильной гармоники и отрегулировать его громкость с помощью регулятора Р1. Если теперь в зоне действия поисковой катушки L10 окажется какой-либо металлический предмет, то высота тона в телефонах изменится. При приближении к одним металлам частота сигнала биений будет увеличиваться, а при приближении к другим — уменьшаться. По изменению тона сигнала биений, имея определенный опыт, можно легко определить, из какого металла — магнитного или немагнитного — изготовлен обнаруженный предмет.

Металлоискатель с кварцем

Wolfgang Schuler [8]

Предлагаемая вниманию читателей конструкция представляет собой один из вариантов металлодетекторов типа FM (Frequency Meter), то есть является устройством, в основу которого положен принцип анализа девиации частоты опорного генератора под влиянием металлических предметов, попавших в зону действия поисковой катушки. Одной из главных отличительных особенностей этой конструкции является анализатор, выполненный на кварцевом элементе Q1. В качестве индикатора помимо стрелочного прибора применена схема акустической сигнализации. Принципиальная схема металлоискателя с кварцем приведена на рис. 17.

Рис. 17. Принципиальная схема металлоискателя с кварцем

Основу схемы данного металлодетектора составляют измерительный генератор, буферный каскад, детектор высокочастотных колебаний, анализатор и индикаторное устройство.

Колебательный контур генератора высокой частоты, выполненного на транзисторе Т1, состоит из катушки L1 и конденсаторов С3-С6. Рабочая частота ВЧ-генератора зависит от девиации индуктивности поисковой катушки L1, а также от изменения емкостей подстроечного конденсатора С4 и регулировочного конденсатора СЗ. При отсутствии вблизи катушки L1 металлических предметов частота колебаний, возбуждаемых в высокочастотном генераторе, должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1, то есть в данном случае — 1 MГц.

После того как в зоне действия поисковой катушки L1 окажется металлический предмет, ее индуктивность изменится. Это приведет к отклонению частоты колебаний высокочастотного генератора. Далее ВЧ-сигнал подается на буферный каскад, обеспечивающий согласование генератора с последующими цепями. В качестве буферного каскада используется эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Т2. С выхода эмиттерного повторителя высокочастотный сигнал через регулировочный резистор R7 и кварц Q1 поступает на детектор, выполненный на диоде D2. Благодаря высокой добротности кварца малейшие изменения частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления кварцевого элемента. В результате на вход усилителя постоянного тока (база транзистора Т3) поступает низкочастотный сигнал, изменение амплитуды которого обеспечивает соответствующее отклонение стрелки индикаторного прибора. Нагрузкой УПТ, выполненного на транзисторе ТЗ, является стрелочный прибор с током полного отклонения 1 мА. При замыкании выключателя S2 в цепь нагрузки включается генератор звукового сигнала, выполненный на транзисторе Т4.

Вместо транзисторов типа ВС108, указанных на схеме, в данной конструкции можно использовать практически любые отечественные кремниевые маломощные транзисторы, например типа КТ315Б. Вместо диода типа 1N4001 (D2) рекомендуется применять любой германиевый диод серий Д2 или Д9 с любым буквенным индексом. В качестве элемента Q1 можно использовать любой кварцевый элемент с частотой от 900 кГц до 1,1 МГц.

Конструкция поисковой катушки L1 приведена на рис. 18.

Рис. 18. Конструкция поисковой катушки L1

Поисковая катушка L1 представляет собой кольцевую рамку, изготовленную из отрезка кабеля с внешним диаметром 8-10 мм (например, кабель марки РК-50). Центральную жилу кабеля следует удалить, а вместо нее протянуть 6 жил провода типа ПЭЛ диаметром 0,1–0,2 мм и длиной 115 мм. Получившийся многожильный кабель необходимо согнуть на подходящей оправке в кольцо таким образом, чтобы между началом и концом образовавшейся петли остался зазор шириной примерно 25–30 мм. Конец провода, являющийся началом первого витка, следует припаять к экранирующей оплетке кабеля, начало второго витка — к концу первого и т. д.

В результате получится катушка, содержащая шесть витков провода. При изготовлении катушки L1 нужно особенно следить за тем, чтобы не произошло замыкание концов экранирующей оплетки, поскольку в этом случае образуется короткозамкнутый виток. Дополнительную жесткость конструкции катушки L1 можно придать, если расположить ее между двумя дисками из фанеры или гетинакса диаметром 400 мм и толщиной 5–7 мм. Поисковую катушку L1 следует установить на конце подходящей ручки длиной 100–120 см. Соединение катушки с платой прибора выполняется многожильным экранированным кабелем.

Главным условием, обеспечивающим качественную настройку данного прибора, является отсутствие крупногабаритных металлических предметов на расстоянии не менее 1,5 м от поисковой катушки L1. Непосредственное налаживание металлодетектора следует начать с установки нужной частоты колебаний, формируемых высокочастотным генератором. Частота ВЧ-колебаний должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1. Для выполнения данной регулировки рекомендуется воспользоваться цифровым частотомером. При этом значение частоты устанавливается сначала грубо изменением емкости конденсатора С4, а затем точно — регулировкой конденсатора СЗ. При отсутствии частотомера настройку ВЧ-генератора можно провести по показаниям индикатора РА1. Кварц Q1 является элементом связи между измерительной и индикаторной частями прибора, поэтому его сопротивление в момент резонанса велико. Таким образом, о точной настройке колебаний высокочастотного генератора на частоту кварца будет свидетельствовать минимальное показание стрелочного прибора РА1. Уровень чувствительности данного металлоискателя регулируется резистором R7.

При практическом использовании этого металлодетектора следует переменным резистором R7 установить стрелку индикатора РА1 на нулевое значение шкалы. При этом в определенной степени компенсируются изменения режимов работы, обусловленные разрядом батареи, изменением температуры окружающей среды или девиацией магнитных свойств грунта.

Если в процессе работы в зоне действия поисковой катушки L1 окажется какой-либо металлический предмет, стрелка индикатора РА1 отклонится. В этом случае при замыкании контактов выключателя S2 в головных телефонах появится звуковой сигнал.

Глава 5

НИЗКОЧАСТОТНАЯ ТЕХНИКА

Усилитель низкой частоты для ПК

Michal Slánský [9]