DIY um teste transmissor FM sem fio

 

A foto mostra um transmissor FM sem fio, rádio de bolso e disco amarelo para comparações de tamanho. Fale para o transmissor e outros ouvi-lo em qualquer rádio FM. O transmissor pode ser construído em uma tarde com peças simples, acessíveis e amplamente disponíveis. Construção é divertido e muito pode ser aprendido embora o desempenho é modesto, por exemplo, sua voz fica difícil ouvir a distâncias maiores que os pés 25.

 

 

Motivação e Audiência

Nossos objetivos de longo prazo com esses circuitos estão no controle remoto e aquisição de dados. DTMF pode ser transmitida para virar sem fio on / off atuadores de um robô. Dados do sensor pode ser convertido em código morse como sons e decifrado por um microcontrolador para monitorar ambientes sem fio. Público deste tutorial também seria motivada por tais aplicações. A construção de um transmissor de FM simples seria um primeiro passo em direção a esses objetivos.

Não lhe dar falsas expectativas, este transmissor FM está longe de ser perfeita oferta só o desempenho modesto. Em primeiro lugar, ajustar o transmissor pode ser frustrante. Mesmo pequenas voltas no condensador variável pode resultar em grandes alterações de frequência. Em segundo lugar, o ajuste do transmissor muitas vezes resultou em uma freqüência harmônica. Em vez da pretendida 108 MHz por exemplo, tuning capacitor rendeu uma freqüência do transmissor 216 MHz. Além de ouvir a sua voz se pode ouvir um pouco de estação de rádio transmissões.

 

Uma resposta é que muito pode ser aprendido e este tutorial é appendixed com a matemática subjacente para calcular parâmetros como (1) tranmitter freqüência, potência e alcance (2) comprimento da antena e (3) necessária bobina de enrolamento. Muitas vezes na web, apenas uma encontra um esquema. Ao adicionar a análise (com alta de matemática nível médio), pode-se conceber melhorias no desempenho do transmissor.

Público deste tutorial é, portanto, os entusiastas de eletrônicos que:

• não tenho muita experiência FM ou de rádio-frequência (RF)
• quer construir um transmissor de FM
• quer aprender tais transmissores trabalhar
• quer aprender como os componentes são selecionadas por exemplo, calcular o número de voltas na construção de uma bobina de ar, comprimento da antena, etc

 

 

Novamente este tutorial enfatiza que o desempenho do transmissor é modesto, mas é aprendido na sua construção. A repartição tutorial é como se segue:

 

• Lista Fontes e Peças
• Construção / Planta
• Teoria
• Divisão de
• Para Onde Ir a Partir de Agora
• Informação sobre o autor

 

Lista Fontes e Peças

Fornecedores norte-americanas incluem Jameco, Digikey, JDR e Radio Shack. Nota: Boondog tem nenhuma associação com estes fornecedores. Tentativas foram adquirir todas as partes de um único fornecedor. Números de peça para resistores comuns não são dadas.

 

Foi feito um esforço para encontrar um único fornecedor de todas as partes. Jameco tem quase todas as partes citadas nas tabelas. Detalhes de construção o seu indutor de núcleo de ar usando um canudo de refrigerante McDonald será descrito na próxima seção.

Construção

Uma combinação de wirewrapping e solda foi usada para construir o transmissor FM. Cartão de prototipagem de Jameco oferece espaço suficiente para (não-crítico) colocação de parte. Você deve tentar manter todas as peças juntas e manter o fio leva curto. As fotos abaixo ilustram possível colocação de parte (esquerda) e do lado da solda (direita).

 

 

esquemático

fmTx031402a.pdf é o arquivo Acrobat do mesmo esquema. Você vai precisar de leitor gratuito da Adobe Acrobat para visualizá-lo.

O esquema e construção do circuito são relativamente simples. Alguns destaques e esclarecimentos em relação a construção do circuito são dadas a seguir.

Electret microfone

Um microfone electreto tem dois pinos que ligam aos condutores positivo e negativo de uma bateria. Como mostrado no desenho, a seguir, se olha para a parte inferior do microfone electreto. O bloco que toca fisicamente carcaça do microfone se conecta ao cabo negativo da bateria.

 

 

Baterias

Você pode substituir as células de moeda, normalmente encontrados em calculadoras e relógios, com regulares 1.5V AA, C ou D-cells. As pilhas de moedas no entanto, ter menos espaço e pode soldar na protoboard.

2N2222A Transistor

O 2N2222A é um transistor NPN muito comum. O utilizado aqui (Jameco # 38236) é o metal pode digitar (TO-18 caixa). As suas três pinos são para a base do transistor (B), o colector (C) e do emissor (E). Não há pinagem padrão de transistores. Como tal, solicitar folha de especificações do transistor quando encomendá-lo a identificar a pinagem, ou se você possui um multímetro com um provador de transistor, usá-lo.

O 2N2222A também vem em uma caixa de plástico preto (estilo TO-92) que você pode usar se você quiser. O T0-18 é preferido porque a lata tem uma pequena aba que tipicamente representa o pino emissor.

Certifique-se de identificar corretamente pinagem do 2N2222A e conectar corretamente a base, coletor e emissor no esquema. Muitas vezes, as avarias do circuito, pois os pinos foram mis-fio.

Capacitor variável

O leva para o capacitor variável não se encaixam em protoboards polegadas 0.1 normais. Você pode Dremel-furar o protoboard para fazer as ligações ajuste. Alternativamente, você pode arame de solda para as ligações, mas se você fizer isso, manter os fios o mais curto possível, a fim de evitar capacitâncias parasitas.

Indutor

Um indutor é apenas uma bobina de fio e você precisa relaxar um para este circuito. Um indutor é caracterizado pelo seu comprimento, o raio e o número de voltas do fio na bobina. Magnet fio (Radio Shack parte 278-1345) foi usada para construir o indutor, mas você pode usar fio 22 AWG fio de cobre sólido bitola standard.

Alguns artigos on-line e impresso descrevem enrolando o fio em torno de um lápis. Infelizmente, lápis vêm em diferentes diâmetros e, portanto, foi utilizado um canudo de refrigerante McDonald, a palha listrado amarelo-vermelho-branco, encontrado em todos os McDonalds no mundo, é do mesmo tamanho. Raio da palha é exatamente 0.1325 polegadas (diâmetro = 0.2650 polegadas) e 1 / 4 polegadas foi cortou a palha.

 

Em seguida, um pedaço de fio reto estava enrolado ao redor deste 1 / 4 trecho polegadas seis vezes e depois soldadas na placa de prototipagem. O resultado final é um indutor (também conhecido como um núcleo de ar bobina) com um raio polegadas 0.1325. Se desejar, você pode aplicar unha clara de alguns mulheres polonês para manter permanentemente o fio no trecho de palha.

 

 

Antena

A 30 longo pedaço de 22 calibre sólido fio de cobre stramd polegadas é uma antena adequada. No entanto, ao realizar o transmissor, o risco de emaranhamento do fio. Como tal, você pode estragar uma antena telescópica, como os encontrei rádios, na placa de prototipagem.

Teoria: Como funciona o transmissor FM?

O capacitor variável e seu indutor self-made vai vibrar em frequências na faixa de rádio FM (88 para 108 MHz). O microfone de eletreto tem uma resistência que depende de quão alto você falar para ele. Este microfone é alimentado por bateria e de acordo com o V = IR Lei de Ohm, alterações na resistência de tensão fixa irá resultar em alterações proporcionais no actual. Isso alimenta corrente na base do transistor NPN 2N2222 que está ligado ao seu capacitor variável, indutor e antena. O efeito líquido é que, dependendo do valor do seu capacitor variável, sua voz vai ser modulada para transmitir em uma freqüência entre 88 e 108 MHz. Se uma rádio próxima bolso FM está sintonizado com essa frequência, você vai ser ouvida quando se fala em seu transmissor.

Os valores dos componentes do circuito são derivados para entender melhor como este transmissor FM vai funcionar. A matemática subjacente é bastante simples e pode ser encontrado na maioria dos livros didáticos de física de graduação da universidade.

Indutância de uma bobina de núcleo de ar

Seu indutor self-made tem um valor determinado pelo seu raio r, Comprimento x e número de voltas de fio n.

 

Para refrigerante indutor de palha de seu McDonald, r = 0.1325 polegadas, x = 0.25 polegadas e n = 6 voltas e resulta em L = 0.171 microHenry ou 0.000000171 Henry.

A freqüência específica f gerado é agora determinado pela capacitância C e indutância L medido em Farads e Henry, respectivamente:

 

 

Freqüência de ressonância de um circuito LC Paralelo

Estações de rádio FM operam em frequências entre 88 e 108 MHz. O capacitor variável e seu indutor self-made constituem um circuito LC paralelo. É também chamado um tanque circuito e vibrará numa ressonante de frequência que serão captados seu rádio FM de bolso.

Em circuitos tanque, a física subjacente é que as lojas de um capacitor de energia elétrica no campo elétrico entre as placas e um indutor armazena energia no campo magnético induzido pela bobina de enrolamento. O equivalente mecânico é o balanço de energia em um volante, momentum angular (energia cinética) é equilibrada pela mola (energia potencial). Outro exemplo é um pêndulo, onde há um equilíbrio de energia cinética em relação potencial que determina o período (ou freqüência) de oscilações.

Dadas as suas gamas de capacitores variáveis ​​de 4 para 34 pF, o circuito tanque ressonante entre 66 e 192 MHz, bem dentro da faixa de rádio FM. Para calcular esses valores para diferentes valores de C, n, r e x uma planilha Excel simples, chamado calcFreq.xls foi criado. Basta digitar os valores e a indutância ea freqüência são calculados automaticamente.

 

Comprimento da antena

Você construiu sua antena ou com um pedaço de sólidos vertente 22 bitola polegadas 30 longo ou usou uma antena telescópica extensível. O seu comprimento deve ser de aproximadamente 1 / 4 o comprimento de onda FM; recordar que multiplicação de frequência e comprimento de onda igual à velocidade da luz. Você vai provavelmente estar operando seu transmissor perto 108 MHz, tais como:

 

 

Condensadores fixos

Referindo-se ao esquema, C2 e C4 atuar como capacitores de desacoplamento e, normalmente, 0.01 uF (ou 0.1 uF) São utilizados. C4 tentativas para manter uma tensão constante ao longo de todo o circuito, apesar das flutuações de tensão, como as matrizes de bateria.

Um capacitor pode ser pensado como uma resistência dependente da frequência (chamado reactância). Discurso consiste em diferentes freqüências eo capacitor C1 impede-os. O efeito líquido é que C1 modula a corrente que passa no transistor. Usando um grande valor para o C1 Reforça os graves (baixas freqüências), enquanto os menores valores impulsionar agudos (altas freqüências).

A C3 condensador através do transistor 2N2222A serve para manter o circuito tanque vibratório. Em teoria, contanto que haja uma tensão de alimentação através do indutor em paralelo e o condensador variável, deve vibrar à frequência de ressonância indefinetely. Na realidade, porém, a freqüência decai devido a perdas de aquecimento. C3 é usado para prevenir a cárie ea folha de especificações 2N2222A sugere uma capacitância entre 4 para 10 pF.

Resistor para Mic Eletreto

A folha de especificações para o Jameco # 136573 microfone de eletreto diz que a corrente máxima é de 0.5 mA. Quando alimentado por bateria de 6V, Então a queda de tensão através R1 is V1 = 1.92V. A corrente resultante através do microfone é abaixo do máximo nominal desde

 

Resistores e 2N2222A

O transistor 2N2222A foi classificado máximos exigindo assim um divisor de tensão, feitos com R2 e R3 e limitar a corrente de emissor com R4.

Potência máxima nominal do 2N2222A é Pmax = 0.5 W. Este poder acaba afetando a distância que você pode transmitir. Dominando o transistor vai aquecer e destruí-lo. Para evitar esta situação, pode-se calcular que o transmissor FM emite cerca 124 mW e está bem abaixo da máxima. Os detalhes são apresentados na matemáticas rfMath.pdf.

O poder está intimamente relacionado com o alcance da transmissão. Em 124 mW e 30% a eficiência de radiação, a distância máxima entre o transmissor FM e um rádio de pilhas variam betweem 35 para 112 pés. Os cálculos são dadas na rfDistance.pdf.

Divisão de

Em primeiro lugar, o uso de um rádio de bolso com bateria como um receptor. Alimentação AC lança caixas e aparelhos de som em casa (ou 110 220 V) são não recomendado; rádios movidos a bateria são muito melhores em receber transmissões do que as unidades AC-powered.

 

1. Sintonize seu rádio para ar morto, Ou seja, freqüências dentro da banda de rádio FM que estão em silêncio ou apenas alguns silvo. Frequências próximas 108 MHz são tipicamente ar morto. A página web Radio-Locator lista estações de rádio locais em sua área. Isso pode ajudá-lo a identificar as freqüências ar morto.
2. Ligue o transmissor FM, estender a sua antena e manter o transmissor aproximadamente 2 metros de distância do seu rádio FM. Fale para o microfone enquanto lentamente ajustando a tampa variável. Use a unha ou chave de fenda não metálica até que você se ouvir no rádio. Este processo é frustrantemente tedioso, exigindo ajuste capacitor cuidado. Você está atento, uma vez que você ouve uivos (também conhecido como mic quente) Que indica o feedback do transmissor-receptor.
3. Aumentar a distância do transmissor para o rádio. Parabéns - você tem um microfone sem fio!

Para Onde Ir a Partir de Agora

Como afirmado anteriormente, o desempenho é modesto. O autor experiência operacional em uma grande cidade (Philadelphia, EUA), com o rádio de pilhas sintonizado em 108 MHz rendeu aproximadamente 25 pé dentro e pés 50 ao ar livre. Além disso, para além da voz do autor, estação de rádio transmissões poderiam ser um pouco ouvido.

Para ajustar o desempenho, um analisador de espectro pode ser usado. É um dispositivo que exibe visualmente freqüências são mais predominantes. O autor descobriu o circuito estava transmitindo em aproximadamente 200 para 220 MHz, ao invés do 108 MHz desejado! 216 MHz é uma harmónica, sendo o dobro do 108 MHz desejado. Faixa de transmissão é reduzida e suscetíveis a ruídos (estação de rádio transmissões).

Para transmitir a desejada 108 MHz, o autor considerado o seguinte:

 

• Uma bobina de hand-made que é 0.1 uH é difícil de testar. Indutância metros para medir a Henry gama micro são caros.
• Medição de capacitância metros pF também são caros.
• A uH bobina de núcleo de ar 0.111 foi comprado de Coilcraft, fabricante indutor.
• Analisadores de espectro custa milhares de dólares. Uma alternativa viável é um USD Elenco F-130 contador de freqüência $ 2800. Esta é uma unidade agradável para adquirir, se você está pensando em construir transmissores de FM mais a sério.

Para a maior parte, o contador de frequência apresentada aproximadas 200 MHz, mesmo com o indutor Coilcraft! Assim, provavelmente o capacitor variável não é verdadeiramente dando uma gama pF 4-to-34. Como a freqüência de transmissão ficou fechado para 200 MHz, calcFreq.xls revelam que capacitor variável realmente fica perto 4 pF ao invés de ir até o nominal 34 pF. Isto deve ser esperado uma vez que as tolerâncias na capacitância são raramente precisa. O efeito líquido é que, sem resolução picofarad capacitância você estará transmitindo em um MHz harmônica rendimento alcance reduzido 216 e suscetíveis ao ruído.

Palavras finais

Este tutorial junto com apêndices pormenor completamente um transistor único transmissor FM construção e matemática subjacente. O circuito pode ser construído em uma tarde com menos de US $ 10 USD de partes comuns, resultando em um 25 para 50 faixa de transmissão pé.

Como o autor, os leitores podem estar animado com as perspectivas de construção de transmissores de FM. Muitos projetos de circuitos e esquemas existir on-line e impresso, mas não costumam oferecer muita análise. Este tutorial tenta preencher essa lacuna, especialmente para os construtores de transmissor de FM pela primeira vez. A análise permite saber quais os papéis e seus valores jogar no circuito. Tal análise fornece um leitor de um ponto de reforço para melhorar ou personalizar o circuito.

Ilustrando a operação matemática e mundo real é o valor do tutorial. Algum material para aprender mais pode ser adquirido a partir das referências abaixo. Edifício feliz!

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