FALOMIERZ GENERATOR. EDW 7-1996.pdf

(603 KB) Pobierz
Do czego to służy?
Generatory małej częstotliwości są
wykorzystywane do sprawdzania stopni
m.cz., przeróżnych odbiorników (radio−
wych, telewizyjnych, gramofonów itp.),
zdejmowania charakterystyki amplitudo−
wo−częstotliwościowej
wymienionych
układów, jak również filtrów. Często pod−
czas napraw układów zawierających
wzmacniacze m.cz., czy przy sprawdza−
niu układu w warunkach domowych,
przykładamy palec lub wkrętak do we−
jścia wzmacniacza i jeżeli w głośniku sły−
szymy głośny brum możemy uznać, że
wzmacniacz pracuje prawidłowo. Znacz−
nie lepszym sposobem testowania może
byćużycie generatora m.cz. − testera,
którego częstotliwość podstawowa wy−
nosi około 1kHz, a jego częstotliwości
harmoniczne występują w zakresie w.cz.
do kilkudziesięciu MHz.
Generator m.cz. − próbnik
Jak to działa?
Do wytwarzania sygnału małej częs−
totliwości służą różne generatory, w któ−
rych zastosowano dodatnie sprzężenie
zwrotne (jeden z warunków wzbudzania
drgań). Jednym z takich układów jest ge−
nerator, którego schemat elektryczny
jest przedstawiony na
rysunku 1.
Urzą−
dzenie to jest prostym multiwibratorem,
zestawionym z dwóch tranzystorów kom−
plementarnych npn−pnp połączonych
galwanicznie.
Elementem
dodatniego
sprzężenia zwrotnego decydującym w zde−
cydowany sposób o częstotliwości drgań
układu jest kondensator C1. Rezystor
R3 jest obciążeniem układu i jego rezys−
tancja została dobrana pod kątem znor−
malizowanej impedancji wielu układów
w.cz. (75W ). Dzielnik rezystorowy R1 R2
służy do ustawienia odpowiedniego pun−
ktu pracy pary tranzystorów, przy którym
układ wytwarza maksymalną amplitudę
drgań elektrycznych (niegasnących).
Częstotliwość sygnału wyjściowego
można wyznaczyć ze wzoru:
f=33/C1,
gdzie: f w kHz, a C1 w nF
Łatwo zauważyć, że przy pojemności
kondensatora C1= 330nF częstotliwość
wyjściowa będzie zbliżona do 100Hz, zaś
przy obniżeniu pojemności do 1,5nF częs−
totliwość w układzie modelowym wynosiła
16kHz. W tym drugim przypadku po dołą−
czeniu do wyjścia przetwornika piezo−
elektrycznego układ może służyć do od−
straszania komarów. Oczywiście przy
2106
Rys. 1. Schemat ideowy generatora m.cz.
jeszcze większym obniżeniu pojemności
kondensatora sprzęgającego zaczyna
w coraz większym stopniu decydować
pojemność początkowa układu oraz pojem−
ność montażowa. Maksymalna częstotli−
wość, jaką udało się uzyskać w tym ukła−
dzie to około 140kHz (C1=68pF).
zwory i przecięcia w płytce uniwersalnej
należy zaprojektować samodzielnie na
podstawie schematu ideowego.
Układ po zmontowaniu nie wymaga
żadnych dodatkowych regulacji i jest go−
towy do użycia. Mając do dyspozycji os−
cyloskop można spróbować skorygować
dzielnik rezystorowy R2 R1 pod kątem
maksymalnej amplitudy sygnału wyjścio−
wego. Oczywiście, jeżeli nie dysponuje−
my oscyloskopem oraz miernikiem częs−
totliwości, to poprawność pracy układu
możemy sprawdzić poprzez dołączenie
do wyjścia dowolnej słuchawki dyna−
micznej (nawet telefonicznej) lub prze−
twornika piezoelektrycznego.
Andrzej Janeczek
Montaż i uruchomienie
Układ modelowy został zmontowany
na uniwersalnej płytce drukowanej i jest
zasilany z baterii 1,5V typu R6. Ze
względu na swoją prostotę i niewielką
liczbę elementów składowych, ten gene−
rator − próbnik można zmontować łącz−
nie z baterią zasilającą w obudowie plas−
tikowej po zużytym grubym flamastrze.
Zamiast końcówki flamastra można za−
montować odcinek drutu mosiężnego,
który należy połączyć z wyjściem ukła−
du. Masę układu można wyprowadzić
poprzez przewód izolowany (linkę) za−
kończony zaciskiem krokodylkowym.
Nie należy zapomnieć o wyłączniku za−
silania, bo choć pobór prądu jest niewiel−
ki, to jednak odłączenie zasilania jest
wskazane. Pomocą w montażu może
być
rysunek 2,
przedstawiający sposób
rozmieszczenia elementów. Niezbędne
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1: 18kW
R2: 33kW
R3: 75W
Kondensatory
C1, C2: 33nF
Półprzewodniki
T1: BC547 itp
T2: BC557 itp
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Komplet podzespołów z płytką
jest dostępny w sieci handlowej
AVT jako "kit szkolny" AVT−2106.
44
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/96
Generator w.cz. − próbnik
2105
Właściwości
·
prosta konstrukcja
·
łatwy montaż
·
możliwość generowania
sygnałów w zakresie od
kilkuset kHz do kilku MHz
Do czego to służy?
Generator w.cz. służy do wytworzenia
sygnału przemiennego w zakresie kilku−
dziesięciu kHz do kilkudziesięciu, a na−
wet kilkuset MHz. Sygnał taki jest często
potrzebny do sprawdzania wzmacniaczy
wielkiej częstotliwości − przez podanie
na wejście i kontrolę sygnału wyjściowe−
go. Generator w.cz. wchodzi w skład
każdego urządzenia odbiorczego oraz
nadawczego. Przedstawiony poniżej
układ może mieć wszechstronne zasto−
sowanie, a poprzez wymianę cewki mo−
że pracować w szerokim zakresie częs−
totliwości jako generator fali sinusoidal−
nej. W połączeniu z opisanym poprzed−
nio generatorem m.cz. (kit AVT−2106)
może służyć jako generator sygnału
zmodulowanego.
Jak to działa?
Każdy generator w.cz., niezależnie
od sposobu wykonania, jest bardziej
skomplikowany od generatora m.cz.
choćby ze względu na konieczność za−
stosowania obwodu LC. Obwód rezo−
nansowy składający się z cewki i kon−
densatora jest elementem filtrującym de−
cydującym o częstotliwości drgań ukła−
du. Przedstawiony na
rysunku 1 układ
generatora w.cz. o rzadko spotyka−
nej konstrukcji ma wiele zalet. Do nie−
wątpliwie korzystnej właściwości na−
leży brak biernych elementów dodat−
niego sprzężenia zwrotnego. Nastę−
puje ono w obwodach emiterowych
tranzystorów T1 T2. Poza dwoma
tranzystorami sprzężonymi galwa−
nicznie i obwodem rezonansowym
(który jest w prawie każdym genera−
torze w.cz.) znajduje się jeszcze tylko
jeden rezystor ustalający punkt pracy
układu.
Częstotliwość sygnału wyjściowego
zależy od parametrów elementów LC
zgodnie z wzorem:
f
=
159.200
,
L
⋅
C
gdzie:
f w kHz, L w µH, C w pF.
Jeżeli w układzie zastosujemy kon−
densator o zmiennej pojemności np. ob−
rotowy pochodzący z odbiornika radio−
wego, uzyskamy generator o zmiennej
częstotliwośći, czyli bardziej użyteczny
w praktyce.
Chcąc uzyskać generator o częstot−
liwośći pośredniej 465kHz należy użyć
filtr typu 7x7 lub 12x12 o takiej właśnie
częstotliwości stosowany w radiood−
biorniku, oraz współpracujący z nim
kondensator.
Montaż i uruchomienie
Układ
modelowy
wypróbowano
w dwóch wersjach. W pierwszym przy−
padku − generatorze 465kHz (rys.
1)
użyto cewki filtru p.cz. AM typu 7x7
o oznaczeniu 127. W danych katalo−
gowych jest podane, że indukcyjność
uzwojenia pierwotnego wynosi 17,3µH
(34 zwoje DNE 0,1). Uzwojenie wtórne
Rys. 1. Schemat ideowy generatora w.cz., wersja 465kHz.
Rys. 2. Schemat ideowy generatora w.cz., wersja 3...7MHz.
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/96
45
WYKAZ ELEMENTÓW
wersja 465kHz
Rezystory
R1: 1kW
Kondensatory
C1: 10nF (lub o mniejszej
wartości − patrz tekst)
Półprzewodniki
T1, T2: BC557 itp.
Różne
F: filtr 7x7 − 127 (lub o innej
indukcyjności według potrzeb)
Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
wersja 3...7MHz
Rezystory
R1: 1kW
Kondensatory
CT: kondensator zmienny KOD 1
Półprzewodniki
T1, T2: BC557 itp.
Różne
L: cewka wg opisu
GN: gniazdo "mini jack" z wtyczką
częstotliwości z generatora m.cz. (np.
kit AVT−2106).
Układy zmontowano na płytce uni−
wersalnej AVT−2060.
Rysunek 3
będzie
pomocny przy samodzielnym montażu.
We własnym zakresie należy rozpla−
nować rozmieszczenie zwór i przecięć
ścieżek płytki drukowanej, kierując się
schematem ideowym.
Andrzej Janeczek
Komplet podzespołów z płytką
w wersji 465kHz jest dostępny
w sieci handlowej AVT jako
"kit szkolny" AVT−2105.
zawiera 4 zwoje takiego samego prze−
wodu nawiniętego na uzwojeniu pierwot−
nym. Zestrojenie układu polega na usta−
wieniu rdzenia w filtrze w taki sposób,
aby na wyjściu uzyskać wymaganą częs−
totliwość wyjściową. Jednym z zastoso−
wań tego układu może być generator do
demodulacji sygnałów jednowstęgowych
tzw BFO. Wyjście tego układu można
zbliżyć do diody detektora AM z odbior−
nika radiofonicznego z zakresem fal
krótkich, aby uzyskać demodulację syg−
nałów jednowstęgowych (SSB) lub tele−
graficznych (CW). Oczywiście, jednym z
warunków jest dostrojenie generatora na
najbardziej czytelny sygnał foniczny
bądź telegraficzny. Przy zmniejszeniu
pojemności kondensatora do 100pF
można bez trudu uzyskać sygnał o czę−
stotliwości wyjściowej około 3500kHz.
W drugim przypadku (rys.
2)
użyto
kondensatora zmiennego o pojemności
250pF (dwie sekcje połączone równo−
legle) kondensatora zmiennego − agre−
gatu AM typu KOD 1, stosowanego w ra−
dioodbiornikach turystycznych. Poprzez
dołączanie cewki za pośrednictwem gniaz−
dka typu Jack mono można zmieniać
w prosty sposób podzakresy generato−
ra. Jako cewki można stosować typowe
dławiki na rdzeniach ferrytowych nawija−
nych drutem o większej średnicy np. DNE
0,3 (większa dobroć) dolutowane do od−
powiedniej wtyczki Jack. Przy użyciu
popularnego dławika o indukcyjności 10µH
można bez problemu uzyskać częstotli−
wość wyjściową w przedziale 3...7MHz.
Dodatkową zaletą takiego rozwiązania
jest wyeliminowanie konieczności stoso−
wania wyłącznika zasilania − wystarczy wy−
jąć cewkę z gniazdka, aby wyłączyć układ.
Chcąc uzyskać generator o modula−
cji amplitudy (AM) należy do emiterów
tranzystorów podłączyć sygnał małej
E
RRARE
H
UMANUM
E
ST
W Elektronice dla Wszystkich
3/96 w artykule "Aplikacje wzma−
cniaczy operacyjnych" omyłkowo
dwa razy wydrukowano ten sam
schemat (rysunki 3 i 6). Właściwy
schemat (rys. 3) publikujemy
obok. Prosimy w swoim egzem−
plarzu EdW 3/96 na str. 11 przy
rysunku 3 napisać: "patrz errata
EdW 5/96 str. 46".
Rys. 3. Schemat ideowy
impulsatora, wersja z
tranzystorem MOSFET.
46
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/96
Falomierz −
generator
w.cz. (TDO)
Do czego to służy?
TDO to skrót od nazwy
trans−dip−os−
cillator.
Jest to bardzo użyteczny przy−
rząd w pracowni elektronika−radioama−
tora. Umożliwia on w pozycji falomierza
pomiar z pewnym przybliżeniem częstot−
liwości sygnału w.cz., zaś w pozycji ge−
neratora jest źródłem niemodulowanego
sygnału w.cz. Po dołączeniu posiadane−
go multimetru − wskaźnika generowane−
go napięcia w.cz. − TDO pozwala okreś−
lić częstotliwość rezonansową obwodu
LC. Przyrząd może być używany przy
konstruowaniu radioodbiornika czy na−
dajnika, a także wszędzie tam, gdzie wy−
stępują cewki w zakresie częstotliwości
1...30MHz. Pomimo prostoty, urządze−
nie może zastąpić kilka drogich przyrzą−
dów pomiarowych. Dokładność pomia−
rów zależy od precyzji w naniesieniu
skali oraz od wprawy użytkownika.
Na końcu artykułu podamy przykłado−
we możliwości zastosowań tego przyrzą−
du.
2108
Jak to działa?
Schemat ideowy TDO przedstawiono
na
rysunku 1.
Uważni Czytelnicy za−
uważyli, że w skład urządzenia wcho−
dzą dwa opisywane już układy:
− generator w.cz. (EdW 5/96)
− wskaźnik napięcia w.cz. (EdW 3/96)
Najważniejszym elementem TDO jest
strojony obwód rezonansowy w skład
którego wchodzi wymienna nieekrano−
wana cewka L umieszczona na zewnątrz
obudowy oraz kondensator obrotowy C
zaopatrzony w podziałkę częstotliwości.
Wykorzystano tu przypadkowy konden−
sator zmienny w obudowie plastikowej
typu KOD, z równolegle połączonymi
sekcjami, o wypadkowej pojemnośći oko−
ło 250pF. W generatorza zastosowano
dwa tranzystory T1 i T2 typu BF199
sprzężone galwanicznie, co zapewnia
nieco większą częstotliwość pracy oraz
stabilność niż stosowane pierwotnie
tranzystory m.cz. Przy zastosowaniu
tranzystorów pnp należy zmienić kieru−
nek włączenia zasilania. Przy zasilaniu
napięciem wyższym niż 1,5V, należy od−
powiednio zwiększyć wartość rezystora
R1. Zasadę działania układu oraz zależ−
ność częstotliwości od wartości elemen−
tów LC podaliśmy w EdW 5/96.
Napięcie w.cz. z generatora jest pros−
towane w układzie podwajacza napięcia
z diodami germanowymi D1, D2 typu
AAP120 i doprowadzone do gniazdek
radiowych umożliwiających dołączenie
miernika analogowego (mikroamperomie−
rza o zakresie 50−200µA). Oczywiście
można dołączyć multimetr cyfrowy, lecz
wydaje się, że oko jest bardziej wyczulo−
ne na wychylenia wskazówki niż na
zmiany wskaźnika cyfrowego (być może
to tylko subiektywne odczucie autora).
Celowo zrezygnowano z potencjometru
na wyjściu, ponieważ wychylenie wska−
zówki miernika na koło 3/4 skali można
uzyskać poprzez zmianę zakresu mierni−
ka (niezależnie czy to jest zakres milam−
peromierza czy woltomierza).
Podczas pracy TDO (pozycja G) nie−
ekranowana cewka L promieniuje ener−
gię w.cz. o ustalonej częstotliwości f.
Jeżeli obwód rezonansowy z cewką L
zostanie sprzęgnięty z innym obwodem
o identycznej częstotliwości rezonan−
sowej, wskazówka miernika wskaże
gwałtowny spadek wartości (tak zwany
“dip”). Dzieje się tak dlatego, że przy
zgodności obydwu częstotliwości bada−
ny obwód pobiera część energii z ob−
wodu generatora powodując zmniejsze−
nie amplitudy sygnału.
Jeżeli generator nie jest zasilany (po−
zycja F), układ działa jako falomierz ab−
sorpcyjny. Przy zgodności obu częstotli−
wości (mierzonego obwodu LC generu−
jącego energię w.cz. i obwodu z cew−
ką L) wskazówka miernika będzie wska−
zywała maksymalną amplitudę.
Montaż i uruchomienie
Układ elektryczny zmontowano bez−
pośrednio sposobem przestrzennym
w obudowie plastikowej, choć wskazane
jest zastosowanie obudowy metalowej
ze wzgledu na właściwości ekranujące.
Jako cewki można wykorzystać łatwo
dostępne dławiki w.cz., których końce
przylutowano do wyprowadzeń wtyku
Jack.
Dla poniższych podzakresów można
zastosować dławiki o następujących in−
dukcyjnościach:
I − 1...3MHz: 100µH
II − 3...10MHz: 10µH
III − 10...30MHz: 1µH
Chcąc zmniejszyć zakres częstotli−
wości (zakres fal długich czy średnich),
należy wybrać dławiki o większej induk−
cyjności, np. 1mH, lub dołączyć do dła−
wika dobrany dodatkowy kondensator.
Analogicznie, aby uzyskać zakres UKF,
trzeba podłączać dławiki o mniejszej in−
dukcyjności, np. 0,1µH, z tym, że z za−
stosowanym kondensatorem zmiennym
następuje w skrajnym jego położeniu
zrywanie drgań (za duża wartość pojem−
ności). Jeżeli ktoś będzie chciał zrezyg−
Rys. 1. Schemat ideowy TDO.
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/96
41
nować z falomierza, to można nie insta−
lować wyłącznika zasilania, ponieważ
wyjęcie cewki z gniazdka jest równo−
znaczne z wyłączeniem zasilania.
W końcowej fazie montażu należy
na górną część obudowy nakleić biały
kartonik z naniesioną podziałką i napi−
sami. Do skalowania można wykorzys−
tać odbiornik pokrywający wymagany
zakres częstotliwości lub lepiej − częs−
tościomierz cyfrowy podłączony do wy−
jścia generatora w.cz. za pomocą kon−
densatora około 10pF. Na skalę można
nanieść tylko jedną podziałkę i korzys−
tać z tabelki przeliczeniowej sporzą−
dzonej dla konkretnych dławików.
WYKAZ ELEMENTÓW
Sonda w.cz. Skręcamy kondensator
zmienny na minimalną wartość, a w miej−
sce cewki podłączamy sygnał pomiaro−
wy w.cz. i odczytujemy wartość napię−
cia na dołączonym multimetrze. Zasto−
sowanie oraz posługiwanie się sondą
było opisane w EdW 3/96 − str. 49.
Pozycja G (generator)
Rezystory
R1: 1kW
Kondensatory
C: 10...250pF, kondensator
zmienny obrotowy typu KOD
C1: 10pF
C2: 10nF
Półprzewodniki
T1, T2: BF199 itp.
D1, D2: AAP120 itp.
Różne
L: 100µH, 10µH, 1µH
Gniazdo “mini Jack” z wtyczką (3
szt.)
Gniazdka radiowe (2 szt.)
Obudowa plastikowa
Przykładowe
zastosowania
Pozycja F (falomierz)
Określanie częstotliwości rezonansowej
obwodu LC. Do cewki przyrządu zbliża
się cewkę badanego obwodu LC i obra−
cając pokrętłem TDO aż do uzyskania
wyraźnego minimum wychylenia wska−
zówki (“dip”) miernika. Mierzoną częstot−
liwość odczytuje się z podziałki.
Wyznaczanie częstotliwości obwodu LC
generującego sygnał w.cz. Cewkę przy−
rządu sprzęga się z badanym obwodem,
na przykład z wyjściem generatora czy
nadajnika i, obracjąc pokrętłem TDO,
dąży się do uzyskania maksymalnego
wychylenia wskaźnika. Częstotliwość re−
zonansową odczytuje się ze skali przy−
rządu.
Strojenie obwodów rezonansowych LC.
Na skali TDO ustawia się żądaną war−
tość częstotliwości. Cewkę przyrządu
sprzęga się ze strojonym obwodem
i dostraja się rdzeń w cewce lub po−
jemność) do momentu uzyskania naj−
mniejszego wychylenia (“dip”).
Określanie liczby AL nieznanego rdze−
nia ferrytowego w.cz. AL to liczba zwo−
jów przypadająca na 1nH. Znając liczbę
zwojów oraz indukcyjność obwodu moż−
na wyznaczyć liczbę AL ze wzoru:
A
L
=
L
n
2
[nH]
Strojenie nadajnika. Cewkę przyrządu
sprzęga się z wyjściem antenowym
sprawdzanego nadajnika. Strojenie ob−
wodów nadajnika odbywa się na maksi−
mum wskazań wskaźnika, oczywiście
przy ustalonej częstotliwości. Tylko pod−
czas równoważenia modulatora DSB
stroimy na minimum.
Generacja sygnałów w.cz. Generator
może służyć do orientacyjnego strojenia
odbiorników. W tym celu cewkę przyrzą−
du należy zbliżyć do wejścia antenowe−
go sprawdzanego odbiornika i na po−
działce TDO ustawić wymaganą częstot−
liwość. Obwody odbiornika stroimy na ma−
ksimum odbieranego sygnału. W przy−
padku odbiorników AM należy dołączyć
do emiterów tranzystorów generator
m.cz. 1kHz celem uzyskania sygnału
modulowanego.
Mininadajnik AM. Do emiterów tranzys−
torów podłączamy wzmacniacz m.cz.
z mikrofonem zaś do cewki antenę
w postaci np. odcinka drutu. Zasięg na−
dajnika z zastosowaniem domowego
radioodbiornika z zakresem fal śred−
nich lub krótkich wynosił kilka metrów.
Wskaźnik natężenia pola elektromagne−
tycznego. Przyrząd umieszczamy w po−
lu promieniowania anteny. W celu
zwiększenia jego czułości do cewki TDO
można przyłączyć kawałek przewodu
pełniącego funkcję anteny. W ten spo−
sób można również określić charakterys−
tykę promieniowania anteny.
Pomiar indukcyjności cewek. Badaną
cewkę łączymy z kondensatorem o zna−
nej pojemności, a następnie określamy
częstotliwość rezonansową tak powsta−
łego obwodu LC. Indukcyjność wylicza−
my ze wzoru:
25330
Lx
=
[µH, pF, MHz]
C
⋅
f
2
Pomiar częstotliwości rezonansowych
anten. W przypadku anten zasilanych
kablem na cewkę TDO nakłada się “link”
(pętelka składająca się z dwóch zwo−
jów drutu), który łączy się z przewodem
zasilającym antenę. Pokrętłem z po−
działką obraca się aż do wystąpienia mi−
nimum wychylenia (“dip”).
Pomiar pojemności kondensatorów. Po−
stępujemy jak wyżej, z tym, że cewka
musi mieć znaną indukcyjność. Pojem−
ność wyliczamy ze wzoru:
25330
Cx
=
L
⋅
f
2
Określanie częstotliwośći rezonatorów
kwarcowych. Do wyprowadzeń rezona−
tora kwarcowego podłączamy “link” (kil−
ka zwojów drutu) który zbliżamy do cew−
ki TDO i obracając pokrętłem znajduje−
my “dip”. Należy bardzo powoli pokręcać
pokrętłem kondensatora ponieważ dip
jest bardzo “ostry” i można nie zauwa−
żyć spadku amplitudy sygnału.
Prawda, że trudno znaleźć urządze−
nie spełniające więcej funkcji? Z tego
też powodu TDO powinien, obok mierni−
ka uniwersalnego, znaleźć podstawowe
wyposażenie pracowni elektronika−ra−
dioamatora.
Andrzej Janeczek
Komplet podzespołów z płytką
jest dostępny w sieci handlowej
AVT jako "kit szkolny" AVT−2108.
42
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin