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    Fai da te un test di trasmettitore FM wireless

     

     

    La foto mostra un trasmettitore wireless FM, radio tasca e disco giallo per i confronti dimensionali. Parlare nel trasmettitore e gli altri si sente su qualsiasi radio FM. Il trasmettitore può essere costruito in un pomeriggio con le parti semplice, conveniente e ampiamente disponibile. La costruzione è divertente e si può imparare molto, anche se le prestazioni sono modeste, ad esempio, la tua voce diventa difficile sentire a distanze superiori a piedi 25.

     

     

    Motivazione e Pubblico

    I nostri obiettivi a lungo termine con tali circuiti hanno il controllo remoto e acquisizione dati. Toni potrebbero essere trasmessi per attivare in modalità wireless on / off attuatori di un robot. Dati del sensore potrebbe essere convertito in codice morse come suoni e decifrato da un microcontrollore per il monitoraggio in modalità wireless ambienti. Questo tutorial pubblico sarebbe stato motivato anche da tali applicazioni. Costruire un semplice trasmettitore FM sarebbe un primo passo verso questi obiettivi.

    Non per dare false aspettative, questo trasmettitore FM è ben lungi dall'essere perfetta offerta solo prestazioni modeste. In primo luogo, messa a punto del trasmettitore può essere frustrante. Anche giri lievi del condensatore variabile può comportare variazioni di frequenza di grandi dimensioni. In secondo luogo, messa a punto del trasmettitore spesso portato ad una frequenza armonica. Invece del MHz previsto 108 per esempio, ha prodotto un condensatore di sintonizzazione MHz 216 trasmettitore. Oltre ad ascoltare la tua voce si poteva sentire un po 'le trasmissioni della stazione radio.

     

    Se le prestazioni sono modeste, perché dovrei costruire questo trasmettitore?

    Una risposta è che si può imparare molto e questo tutorial si è appendixed con la matematica di base per calcolare i parametri come (1) frequenza di uscita di potenza tranmitter, e gamma (2) e la lunghezza dell'antenna (3) bobina di avvolgimento richiesto. Spesso sul web, si trova solo uno schema. Aggiungendo l'analisi (con la matematica ad alto livello scolastico), si può concepire miglioramenti sulle prestazioni del trasmettitore.

    Audience Questo tutorial è quindi gli appassionati di elettronica che:

      • non hanno molto FM o la radio-frequenza (RF) esperienza
      • vuole costruire un trasmettitore FM
      • volete sapere come questi trasmettitori funzionano
      • vogliono imparare come i componenti vengono selezionati ad esempio calcolare il numero di giri quando si costruisce una bobina in aria, antenna lunghezza ecc

       

       

    Ancora una volta questo tutorial sottolinea che le prestazioni del trasmettitore è modesto, ma si impara nella sua costruzione. La ripartizione esercitazione è la seguente:

     

    • Elenco dei componenti e fonti
    • Costruzione / Schematic
    • Teoria
    • Funzionamento
    • Dove To Go From Here
    • Information Autore

     

    Elenco dei componenti e fonti

    US-based fornitori includono Jameco, Digikey, JDR e Radio Shack. Nota: Boondog non ha alcuna associazione con questi fornitori. I tentativi erano acquisire tutte le parti da un unico fornitore. Numeri di identificazione delle resistenze comuni non sono date.

     

    TABELLA 1: le parti del trasmettitore FM
    DESCRIZIONE PARTE VENDITORE PARTE PREZZO (1999) QUANTITA'
    2N2222 (TO-18 CAN CASE) NPN TRASMETTITORE JAMECO 38236 0.39 1  
    ELETRET MIC 4.5V BASSA IMPEDENZA JAMECO 136573 0.75 1  
    4 al condensatore 30 PF VARIABILE JAMECO 32838 0.99 1  
    SPST JAMECO 76523 1.09 1  
    BR2325 3V COIN CELL JAMECO 11789 1.95 2  
    PORTA BATTERIA PER DUE CELLE CR2325 JAMECO 38543 0.66 1  
    10 KOHM RESISTENZA       2  
    4.7 KOHM RESISTENZA       1  
    47 OHM RESISTOR       1  
    10 UF ELETTROLITICA CAP JAMECO 158529 0.09 1  
    0.01 UF CERAMIC CAP JAMECO 15229 0.05 1  
    PROTOTYPING BOARD 1.6X2.7 SQ.IN JAMECO 105099 4.95 1  
    4.7 PF CERAMIC CAP RADIO SHACK 272-120 0.49 1  
    (OPTIONAL) 34.75 ANTENNA INCH TELESCOPIC RADIO SHACK 270-1402 3.99 1  
    (OPTIONAL) MAGNET WIRE GAUGE 22 RADIO SHACK 278-1345 3.99 1  
    SODA STRAW McDONALD'S   GRATIS 1  
     

    Uno sforzo è stato fatto per trovare un fornitore unico fonte di tutte le parti. Jameco ha quasi tutte le parti citate nelle tabelle. Costruzione i dettagli della vostra induttore nucleo in aria utilizzando paglia soda un McDonald sarà descritto nella prossima sezione.

    Costruzione

    Una combinazione di wirewrapping e saldatura è stato usato per costruire il trasmettitore FM. Scheda di prototipazione Jameco fornisce spazio a sufficienza per (non-critico) il posizionamento parte. Si dovrebbe cercare di mantenere tutte le parti vicine tra loro e mantenere conduttori breve. Le foto seguenti illustrano il posizionamento possibile, una parte (sinistra) e il lato saldature (a destra).

     

     

    Schema

    fmTx031402a.pdf è il file Acrobat dello schema stesso. Avrete bisogno di Adobe Acrobat Reader per visualizzarlo.

    Lo schema e la costruzione del circuito sono relativamente straight-forward. Alcune luci e chiarimenti verso la costruzione del circuito sono riportati successiva.

    Microfono Electret

    Un microfono elettrete presenta due perni che collegano ai cavi positivo e negativo di una batteria. Come mostrato nel disegno sottostante, si guarda la parte inferiore del microfono elettrete. Il pad che tocca fisicamente involucro del microfono si collega al cavo negativo della batteria.

     

     

    Batterie

    È possibile sostituire le batterie a bottone, normalmente presenti in calcolatrici e orologi, con regolare 1.5V AA, C o D-cellule. Le batterie a bottone tuttavia prendere meno spazio e può saldare sul protoboard.

    2N2222A Transistor

    Il 2N2222A è un transistore NPN molto comune. Quello qui utilizzato (Jameco # 38236) è il metallo può digitare (TO-18 involucro). I tre perni sono per la base del transistor (B), collettore (C) e di emettitore (E). Non vi è alcun pinout standard per transistor. Come tale, richiedere scheda tecnica del transistor quando ordinare per identificare la disposizione dei pin, o se si possiede un multimetro con un tester transistor, usarlo.

    Il 2N2222A è disponibile anche in un involucro di plastica nera (TO 92-style) che si può usare se si vuole. Il T0-18 è preferito perché la lattina ha una scheda di piccole dimensioni che tipicamente rappresenta il perno emettitore.

    Assicurati di identificare correttamente il pinout 2N2222A e corretto collegare l', collettore ed emettitore di base nello schema. Spesso, malfunzionamenti del circuito perché i perni sono stati mis-cablato.

    Condensatore variabile

    La porta per il condensatore variabile non rientrano nelle normali protoboards 0.1 pollici. È possibile eseguire il drill-dremel in protoboard per fare i conduttori in forma. In alternativa è possibile filo di stagno per i conduttori, ma se lo fai, tenere i fili il più corto possibile per evitare capacità parassite.

    Induttore

    Un induttore è solo una bobina di filo e avete bisogno di avvolgere uno per questo circuito. Un induttore è caratterizzato dalla sua lunghezza, raggio e il numero di spire di filo in bobina. Filo Magnet (Radio Shack parte 278-1345) è stato utilizzato per costruire il induttore ma è possibile utilizzare solido standard filone 22 un cavo da AWG in rame.

    Alcuni articoli on-line e stampata descrivono l'avvolgimento del filo intorno ad una matita. Purtroppo, matite sono disponibili in diversi diametri e quindi un McDonald paglia soda è stato utilizzato, il giallo-rosso-bianco paglierino strisce, che si trova in tutti i McDonalds del mondo, è la stessa dimensione. Raggio La paglia è esattamente 0.1325 pollici (diametro = 0.2650 pollici) e 1 / 4 pollici è stato tagliato fuori dalla paglia.

     

    In seguito, un filo pezzo dritto è stato avvolto intorno a questo 1 / 4 snippet pollici sei volte e poi saldato sulla scheda di prototipazione. Il risultato finale è un induttore (noto anche come Air Core coil) con un raggio 0.1325 pollice. Se lo si desidera, è possibile applicare le unghie donna chiaro che alcuni dei polish per mantenere permanentemente il filo sul frammento di paglia.

     

     

    Antenna

    Un pezzo 30 pollice di lunghezza di cavi dal diametro di rame solid 22 stramd è una antenna adatta. Tuttavia durante il trasporto del trasmettitore, si rischia di ingarbugliare i fili. Come tale si può avvitare un antenna telescopica, come quelle trovato una radio, nella scheda di prototipazione.

    Teoria: Come funziona il trasmettitore FM?

    Il condensatore variabile e il self-made induttore vibra a frequenze nella banda radio FM (88 a 108 MHz). Il microfono electret ha una resistenza che dipende da come si parla ad alta voce in esso. Questo microfono è alimentato a batteria e secondo l' V = IR Legge di Ohm, variazioni di resistenza per la tensione fissa comporterà variazioni proporzionali corrente. Questo alimenta corrente nella base del transistore NPN 2N2222 che è collegato al condensatore variabile, e induttore antenna. L'effetto netto è che a seconda del valore della vostra condensatore variabile, la vostra voce sarà modulata a trasmettere ad una frequenza tra 88 e 108 MHz. Se un vicino radio tascabile FM è sintonizzata su questa frequenza, sarai sentito quando si parla nel vostro trasmettitore.

    I valori dei componenti del circuito sono derivati ​​per capire meglio come questo trasmettitore FM funzionerà. La matematica di base è piuttosto semplice e può essere trovato nei libri di testo universitari di laurea più fisica.

    Induttanza di una bobina con nucleo Air

    Il tuo self-made induttore ha un valore determinato dal suo raggio r, Lunghezza x e il numero di spire n.

     

    Per induttore soda tuo McDonald paglia, r = 0.1325 pollici, x = 0.25 pollici e n = 6 giri e risultati in L = 0.171 microhenry o 0.000000171 Henry.

    La frequenza specifica f generata è ora determinata dalla capacità C e induttanza L misurato in Farad Henry e rispettivamente:

     

     

    Frequenza di risonanza di un circuito parallelo LC

    Stazioni radio FM operare su frequenze tra 88 e 108 MHz. Il condensatore variabile e il self-made induttore costituiscono un circuito parallelo LC. Si è anche chiamato carro armato circuito e vibrerà ad una risonante frequenza che saranno prelevati la radio FM tascabile.

    Nei circuiti serbatoio, la fisica sottostante è che un condensatore di depositi di energia elettrica nel campo elettrico tra le piastre e una energia induttore memorizza nel campo magnetico indotto dalla bobina di avvolgimento. L'equivalente meccanico è il bilancio energetico in un volano; momento angolare (energia cinetica) è bilanciata dalla molla (energia potenziale). Un altro esempio è un pendolo dove c'è un bilancio di energia cinetica rispetto al potenziale che determina il periodo (o la frequenza) delle oscillazioni.

    Tenuto conto gli intervalli di condensatori variabili da 4 a 34 pF, il circuito serbatoio di risonanza tra 66 e 192 MHz, ben all'interno della gamma radio FM. Per calcolare i valori per diversi valori di C, n, r ed x un semplice foglio di Excel, denominata calcFreq.xls è stato creato. Basta inserire i valori e l'induttanza e la frequenza vengono calcolati automaticamente.

     

    Antenna Lunghezza

    Hai costruito la tua antenna o con un pezzo di solido filamento pollici cavi dal diametro 22 30 lungo o ha utilizzato un antenna telescopica estensibile. La sua lunghezza dovrebbe essere approssimativamente 1 / 4 lunghezza d'onda FM; ricordare che moltiplicazione di frequenza e lunghezza d'onda uguale alla velocità della luce. Avrete probabilmente funzionare il trasmettitore vicino 108 MHz, in quanto tale:

     

     

    Condensatori fissi

    Facendo riferimento allo schema, C2 ed C4 fungono da condensatori di disaccoppiamento e tipicamente 0.01 uF (o 0.1 uF) Vengono utilizzati. C4 tentativi di mantenere una tensione costante attraverso l'intero circuito, nonostante le fluttuazioni di tensione come le matrici batteria.

    Un condensatore può essere pensato come una frequenza dipendente dalla resistenza (reattanza cd). Discorso consiste di diverse frequenze e il condensatore C1 impedisce loro. L'effetto netto è che C1 modula la corrente che passa nel transistore. Utilizzando un valore grande per C1 rafforza bassi (basse frequenze), mentre valori inferiori Treble Boost (alte frequenze).

    Le C3 condensatore attraverso il transistor 2N2222A serve per mantenere il circuito tank vibrante. In teoria, finché vi è una tensione di alimentazione ai capi dell'induttore parallelo e condensatore variabile, dovrebbe vibrare alla frequenza di risonanza indefinetely. In realtà, tuttavia, la frequenza decade causa di perdite di calore. C3 viene utilizzato per prevenire il deterioramento e il foglio 2N2222A specifiche suggerisce una capacità fra 4 a 10 pF.

    Resistenza per il Mic Electret

    Il foglio specifiche per il Jameco # 136573 microfono electret dice che la corrente massima è 0.5 mA. Quando la batteria alimentato a 6V, Quindi la caduta di tensione R1 is V1 = 1.92V. La corrente risultante attraverso il microfono è inferiore al massimo nominale dal

     

    I1 = (6-1.92) V / Ohm = 10000 0.41 mA

    Resistenze e 2N2222A

    Il transistor 2N2222A ha valutato massimi così esigenti un partitore di tensione realizzato con R2 ed R3 e corrente di emettitore limitativo con R4.

    La potenza massima nominale 2N2222A è Pmax = W 0.5. Questo potere colpisce in ultima analisi, la distanza che si può trasmettere. Travolgente il transistor si riscalderà e distruggerla. Per evitare questo, si può calcolare che il trasmettitore FM uscite circa 124 mW ed è ben al di sotto del massimo nominale. I dettagli matematici sono riportati nella rfMath.pdf.

    Il potere è intimamente legata alla portata di trasmissione. A 124 mW e 30 efficienza di radiazione%, la distanza massima tra il trasmettitore FM e una radio a batteria varierà betweem 35 ai piedi 112. I calcoli sono riportati nella rfDistance.pdf.

    Funzionamento

    In primo luogo, utilizzare un alimentato a batteria Pocket Radio come ricevitore. AC alimentato braccio-box e impianti stereo domestici (110 o 220 V) sono non consigliato; alimentati a batteria radio sono molto più bravi a ricevere trasmissioni di potenza AC-unità.

     

    1. Sintonizzare la radio aria morti, Ossia le frequenze all'interno della banda radio FM che sono in silenzio o hanno solo qualche sibilo. Frequenze vicino 108 MHz sono in genere l'aria morta. Il Radio-Locator pagina web contiene le stazioni radio locali nella vostra zona. Questo può aiutare a identificare le frequenze d'aria morti.
    2. Accendere il trasmettitore FM, estendere la sua antenna e mantenere il trasmettitore circa 2 metri di distanza dalla tua radio FM. Parlare nel microfono, mentre lentamente regolando il tappo variabile. Usa la tua unghia o non metallico cacciavite finché non ti sente alla radio. Questo processo è frustrante noioso, che richiede un'attenta messa a punto condensatore. Si sono accordate una volta che si sente ululare (noto anche come mic hot) Che indica trasmettitore-ricevitore feedback.
    3. Aumentare il trasmettitore-to-radio a distanza. Congratulazioni - avete un microfono wireless!

    Dove To Go From Here

    Come detto in precedenza, le prestazioni sono modeste. Operativo l'esperienza dell'autore in una grande città (Philadelphia, USA) con la batteria radio sintonizzata a 108 MHz prodotto circa 25 metri al chiuso e piedi 50 all'aperto. Inoltre, in aggiunta alla voce dell'autore, trasmissioni di stazioni radio potrebbe essere leggermente sentito.

    Per ottimizzare le prestazioni, un analizzatore di spettro può essere utilizzato. Si tratta di un apparecchiatura che mostra visivamente frequenze sono predominanti. L'autore ha scoperto il circuito stava trasmettendo a circa 200 a 220 MHz, piuttosto che la MHz desiderato 108! 216 MHz è una armonica, essendo il doppio della MHz desiderato 108. Raggio di trasmissione è così ridotto e suscettibile di rumore (le trasmissioni della stazione radio).

    Per trasmettere al desiderato 108 MHz, l'autore considerato il seguente:

     

    • Una mano-made bobina che è 0.1 uH è difficile da testare. Induttanza metri per misurare la gamma di micro Henry sono costosi.
    • Metri di misurazione della capacità picoFarad sono anche costosi.
    • A 0.111 uH bobina con nucleo di aria è stato acquistato da Coilcraft, un produttore induttore.
    • Analizzatori di spettro costa migliaia di dollari. Una valida alternativa è un $ 130 USD Elenco F-2800 contatore di frequenza. Si tratta di un'unità bello acquistare se avete intenzione di costruire trasmettitori FM più seriamente.

    Per la maggior parte, il contatore di frequenza visualizzata approssimata 200 MHz anche con l'induttore Coilcraft! Quindi molto probabilmente il condensatore variabile non è veramente dando un 4-to-34 gamma pF. Dal momento che la frequenza di trasmissione rimasto chiuso al 200 MHz, calcFreq.xls rivelano che condensatore variabile rimane in realtà vicino pF 4 piuttosto che andare fino alla 34 nominale pF. Questo dovrebbe essere previsto in quanto a capacità di tolleranze raramente sono precise. L'effetto netto è che senza la capacità di risoluzione picofarad sarete trasmettere ad una MHz 216 armonica gamma di snervamento ridotta e sensibili al rumore.

    Le parole finali

    Questo tutorial con dettaglio appendici completamente un singolo transistor costruzione trasmettitore FM e la matematica sottostante. Il circuito può essere costruito in un pomeriggio con meno di $ USD 10 delle parti comuni, con un conseguente 25 a portata di trasmissione 50 piedi.

    Come l'autore, i lettori potrebbero essere entusiasti delle prospettive di costruzione di trasmettitori FM. Molti progetti di circuiti e schemi esistono on-line e sulla stampa, ma spesso non forniscono molte analisi. Questo tutorial cerca di colmare questa lacuna, soprattutto per la prima volta costruttori trasmettitore FM. L'analisi consente di imparare ciò che i ruoli ei relativi valori giocare nel circuito. Tale analisi fornisce un lettore di un punto di lancio verso il miglioramento o la personalizzazione del circuito.

    Illustrando l'operazione matematica e mondo reale è il valore del tutorial. Alcuni materiali verso l'apprendimento di più potrebbe essere acquisito dai riferimenti riportati di seguito. Buon edificio!

     

     

     

     

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