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    DIY una prueba del transmisor FM inalámbrico

     

     

    La foto muestra a una emisora ​​de radio FM, la radio de bolsillo y el disco de color amarillo para las comparaciones de tamaño. Hable en el transmisor y los demás que se escucha en cualquier radio FM. El transmisor se puede construir en una tarde con piezas sencillas, asequibles y ampliamente disponibles. La construcción es divertido y se puede aprender mucho, aunque el rendimiento es modesto, por ejemplo, su voz se hace difícil escuchar a distancias superiores a los pies 25.

     

     

    La motivación y la Audiencia

    Nuestros objetivos a largo plazo con estos circuitos están en control remoto y adquisición de datos. Los tonos al tacto se puede transmitir de forma inalámbrica a su vez de encendido / apagado los actuadores de un robot. Los datos del sensor se podría convertir en código Morse como sonidos y descifrado por un microcontrolador para controlar de forma inalámbrica los ambientes. Audiencia de este tutorial se vería también motivada por dichas aplicaciones. La construcción de un transmisor de FM simple sería un primer paso hacia esos objetivos.

    No para darle falsas expectativas, este transmisor de FM está lejos de ser perfecto que ofrece sólo un rendimiento modesto. En primer lugar, ajustando el transmisor puede ser frustrante. Incluso vueltas ligeras en el condensador variable puede resultar en cambios de frecuencia de gran tamaño. En segundo lugar, la sintonización del transmisor a menudo como resultado una frecuencia armónica. En vez de la deseada MHz 108 por ejemplo, la sintonización condensador produjo una MHz 216 frecuencia del transmisor. Además de escuchar su voz un poco podía escuchar emisiones de radio de la estación.

     

    Si el rendimiento es modesto, ¿por qué iba a construir este transmisor?

    Una respuesta es que se puede aprender mucho y este tutorial se está anexado con las matemáticas subyacentes para calcular los parámetros como (1) la frecuencia de salida tranmitter la potencia y rango (2) y la longitud de la antena (3) bobina de cuerda necesaria. A menudo en la web, un solo encuentra un esquema. Al añadir el análisis (con las matemáticas de alto nivel de la escuela), se puede concebir mejoras en el rendimiento del transmisor.

    Audiencia de este tutorial es por lo tanto, entusiastas de la electrónica que:

      • no tienen mucho de FM o la radio frecuencia (RF) de la experiencia
      • queremos construir un transmisor de FM
      • desea aprender cómo funcionan estos transmisores
      • desea aprender cómo los componentes se seleccionan por ejemplo, calcular el número de vueltas en la construcción de una bobina de aire, antena de longitud, etc

       

       

    Una vez más este tutorial hace hincapié en que el rendimiento del transmisor es modesto, pero que se aprende en su construcción. El desglose tutorial es como sigue:

     

    • Lista de piezas y Fuentes
    • Construcción / Esquema
    • Teoría
    • Operación
    • A dónde ir desde aquí
    • Información de la autora

     

    Lista de piezas y Fuentes

    Con sede en los vendedores incluyen Jameco, Digikey, JDR y Radio Shack. Nota: Boondog no tiene ninguna vinculación con estos proveedores. Los intentos fueron adquirir todas las partes de un solo proveedor. Los números de pieza de las resistencias comunes no se les da.

     

    TABLA 1: PIEZAS Transmisor FM
    DESCRIPCION DE LA PARTE VENDEDOR PARTE PRECIO (1999) Cant
    2N2222 (A-CAN 18 CASE) NPN TRANSMISOR Jameco 38236 0.39 1  
    ELETRET MIC 4.5V BAJA IMPEDANCIA Jameco 136573 0.75 1  
    A 4 30 CONDENSADOR VARIABLE PF Jameco 32838 0.99 1  
    Interruptor SPST Jameco 76523 1.09 1  
    BR2325 3V COIN CELL Jameco 11789 1.95 2  
    PORTAPILAS para dos pilas CR2325 Jameco 38543 0.66 1  
    10 KOhm RESISTENCIA       2  
    4.7 KOhm RESISTENCIA       1  
    47 OHM       1  
    10 UF electrolytic cap Jameco 158529 0.09 1  
    0.01 UF CAP CERAMIC Jameco 15229 0.05 1  
    PROTOTIPOS JUNTA 1.6X2.7 SQ.IN Jameco 105099 4.95 1  
    4.7 PF CERAMIC CAP RADIO SHACK Rinde de 272 a 120 porciones 0.49 1  
    (OPCIONAL) 34.75 antena telescópica INCH RADIO SHACK Rinde de 270 a 1402 porciones 3.99 1  
    (OPCIONAL) alambre magneto 22 CALIBRE RADIO SHACK Rinde de 278 a 1345 porciones 3.99 1  
    SODA PAJA McDONALD'S   SIN COSTO 1  
     

    Se hizo un esfuerzo para encontrar un proveedor de fuente única de todas las partes. Jameco tiene casi todas las partes citadas en las tablas. Detalles de la construcción de su inductor de núcleo de aire a partir de paja de un McDonald refresco se describe en la siguiente sección.

    Construcción

    Una combinación de wirewrapping y soldadura se utilizó para construir el transmisor de FM. Tarjeta de Jameco de prototipos proporciona espacio suficiente para colocación de la pieza (no crítico). Usted debe tratar de mantener todas las piezas juntas y mantener corta alambres. Las siguientes fotos ilustran la colocación de parte posible (izquierda) y el lado de la soldadura (la derecha).

     

     

    Esquemático

    fmTx031402a.pdf es el archivo de Acrobat del mismo esquema. Usted necesitará lector gratuito de Adobe Acrobat para poder verla.

    El esquema y la construcción del circuito es relativamente sencillo. Algunos aspectos destacados y aclaraciones respecto de la construcción del circuito se dan a continuación.

    Micrófono Electret

    Un micrófono electret tiene dos pasadores que se conectan a los conductores positivo y negativo de una batería. Como se muestra en el dibujo a continuación, se busca en la parte inferior del micrófono electret. El pad que toca físicamente la carcasa del micrófono se conecta al terminal negativo de la batería.

     

     

    Baterías

    Puede reemplazar las células de la moneda, se encuentran típicamente en las calculadoras y relojes, con regulares AA 1.5V, C o D de las células. Las células de la moneda sin embargo, tener menos espacio y puede soldar en la placa de prototipos.

    2N2222A Transistor

    El 2N2222A es un transistor NPN muy común. El que se utiliza aquí (Jameco # 38236) es el metal puede escribir (A-18 carcasa). Sus tres pasadores son para la base del transistor (B), colector (C) y emisor (E). No hay ninguna disposición de las patillas estándar para los transistores. Por lo tanto, solicitar la hoja de especificaciones del transistor cuando se ordena para identificar la disposición de las patillas, o si usted es dueño de un multímetro con un probador de transistores, lo utilizan.

    El 2N2222A también viene en una carcasa de plástico negro (A-92 estilo) que se puede utilizar si lo desea. El T0-18 se prefiere debido a que la lata tiene una pequeña pestaña que típicamente representa el pasador de emisor.

    Asegúrese de identificar correctamente el pinout 2N2222A y conectar correctamente la base, colector y el emisor en el esquema. A menudo, un mal funcionamiento del circuito debido a que los pernos fueron mal cableado.

    Condensador variable

    Los conductores para el condensador variable que no encajan en condiciones normales de protoboard 0.1 pulgadas. Puede Dremel-perforar en el protoboard para hacer las derivaciones en forma. Alternativamente, usted puede alambre de soldadura de los cables, pero si lo hace, mantener los cables lo más corto posible para evitar capacidades parásitas.

    Inductor

    Un inductor es una bobina de alambre y tiene que terminar uno para este circuito. Un inductor se caracteriza por su longitud, el radio y el número de vueltas de alambre en la bobina. Alambre magneto (Radio Shack 278-1345) se utilizó para construir la bobina, pero puede utilizar estándar de cadena sólida 22 AWG cable de cobre.

    Algunos de los artículos en línea e impresos describen enrollar el cable alrededor de un lápiz. Por desgracia, los lápices vienen en diferentes diámetros y por lo tanto un sorbete McDonald se utilizó, la paja de rayas de color amarillo-rojo-blanco, que se encuentra en todos los McDonalds del mundo, es del mismo tamaño. El radio de la paja es exactamente 0.1325 pulgadas (diámetro = pulgadas 0.2650) y 1 / 4 pulgadas se cortó la paja.

     

    A continuación, una pieza recta de alambre se enrolla alrededor de este fragmento de 1 / 4 pulgadas seis veces y luego soldado en la placa de prototipo. El resultado final es un inductor (también conocido como un con núcleo de aire bobina) con un radio de pulgada 0.1325. Si lo desea, puede aplicar algunos dedos de la mano de mujer transparente para uñas para mantener de forma permanente el alambre en el fragmento de paja.

     

     

    Antena

    Una pieza de 30 pulgada de largo calibre de alambre de cobre sólido 22 stramd es una antena adecuada. Sin embargo cuando se lleva el transmisor, corre el riesgo de que se enreden los cables. Como tal, se puede atornillar una antena telescópica, como los encontrados a las radios, en la placa de prototipado.

    Teoría: ¿Cómo funciona el transmisor de FM?

    El condensador variable y su inductor de hecho a sí mismo va a vibrar en las frecuencias en la banda de radio FM (88 de 108 MHz). El micrófono electret tiene una resistencia que depende de qué tan fuerte que usted habla en ella. Este micrófono es alimentado por batería y de acuerdo con el V = IR Ley de Ohm, cambios en la resistencia de tensión fija se traducirá en cambios proporcionales en la actual. Esta alimenta corriente a la base del transistor NPN 2N2222 que está conectado a su condensador variable inductor, y la antena. El efecto neto es que, dependiendo de su valor de condensador variable, su voz será modulada para transmitir en una frecuencia de entre 88 MHz y 108. Si un bolsillo cerca de la radio FM se sintoniza en esta frecuencia, se le escucha cuando habla por el transmisor.

    Los valores de los componentes en el circuito se derivan para entender mejor cómo este transmisor de FM va a funcionar. La matemática subyacente es bastante simple y se puede encontrar en los libros de texto de física la mayoría de universitarios de pregrado.

    La inductancia de una bobina de núcleo de aire

    El hecho a sí mismo inductor tiene un valor determinado por su radio r, Longitud x y el número de vueltas de alambre n.

     

    Para el inductor de McDonald bicarbonato de paja, r = 0.1325 pulgadas, x = 0.25 pulgadas y n = 6 vueltas y resultados en L = 0.171 microHenry o Henry 0.000000171.

    La frecuencia específica f generado se determina ahora por la capacitancia C y la inductancia L mide en Faradios y Henry, respectivamente:

     

     

    Frecuencia de resonancia de un circuito LC en paralelo

    Estaciones de radio FM operan en frecuencias entre 88 MHz y 108. El condensador variable y su inductor de hecho a sí mismo constituyen un circuito LC en paralelo. También se conoce un tanque circuito y vibrará a una resonante frecuencia que será recogido el bolsillo de radio FM.

    En circuitos tanque, la física subyacente es que un condensador almacena energía eléctrica en el campo eléctrico entre las placas y un inductor de energía almacena en el campo magnético inducido por la bobina. El equivalente mecánico es el balance de energía en un volante de inercia, momento angular (energía cinética) se equilibra con la primavera (energía potencial). Otro ejemplo es un péndulo, donde hay un balance de energía cinética en comparación con el potencial que dicta el periodo (o frecuencia) de las oscilaciones.

    Teniendo en cuenta los rangos de las variables de condensadores de 4 a 34 pF, el circuito tanque resonante entre 66 y 192 MHz, bien dentro del rango de radio FM. Para calcular estos valores para diferentes valores de C, n, r y x una simple hoja de cálculo Excel, llamados calcFreq.xls fue creado. Basta con introducir los valores y la inductancia y la frecuencia se calculan automáticamente.

     

    Longitud de la antena

    Se construyó la antena, ya sea con un pedazo de sólidos de hebras pulgadas de ancho 22 30 alambre largo o usa una antena telescópica extensible. Su longitud debe ser de aproximadamente 1 / 4 la longitud de onda de FM, y recuperar esa frecuencia y longitud de onda es igual a multiplicar la velocidad de la luz. Usted probablemente se opere su transmisor cerca 108 MHz, como tal:

     

     

    Condensadores fijos

    Refiriéndose a la esquemática, C2 y C4 actúan como condensadores de desacoplamiento y por lo general 0.01 uF (o 0.1 uF) Se utilizan. C4 los intentos de mantener una tensión constante a través de todo el circuito a pesar de las fluctuaciones de tensión como los troqueles de la batería.

    Un condensador puede ser considerado como una resistencia dependiente de la frecuencia (reactancia llamada). Discurso consta de diferentes frecuencias y el condensador C1 impide ellos. El efecto neto es que C1 modula la corriente que pasa en el transistor. Utilizando un valor grande para C1 Refuerza los graves (frecuencias bajas), mientras que los valores más pequeños realce de agudos (altas frecuencias).

    La C3 condensador a través del transistor 2N2222A sirve para mantener el circuito tanque vibrante. En teoría, siempre y cuando hay una tensión de alimentación a través del inductor y el condensador variable en paralelo, debe vibrar a la frecuencia resonante indefinidamente. En realidad, sin embargo, la frecuencia decae debido a las pérdidas de calefacción. C3 se utiliza para prevenir la caries y la hoja de especificaciones 2N2222A sugiere una capacitancia entre 4 a 10 pF.

    Resistencia para micrófono electret

    La hoja de especificaciones para el Jameco # 136573 micrófono electret dice que la corriente máxima es de 0.5 mA. Cuando la batería se alimenta a 6V, Entonces la caída de voltaje a través R1 is V1 = 1.92V. La corriente resultante a través del micrófono está por debajo del máximo nominal desde

     

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

    Las resistencias y el 2N2222A

    El transistor 2N2222A ha calificado máximos por lo tanto exigen un divisor de tensión hecho con R2 y R3 y el emisor de limitación de corriente con R4.

    La máxima 2N2222A de la potencia nominal es Pmax = 0.5 W. Este poder en última instancia afecta a la distancia que se puede transmitir. Potencia excesiva, el transistor se calienta y lo destruyen. Para evitar esto, se puede calcular que el transmisor de FM emite aproximadamente 124 mW y está bien por debajo del máximo nominal. Los detalles matemáticos se dan en rfMath.pdf.

    El poder está íntimamente relacionado con el rango de transmisión. En 124 mW y la eficiencia de radiación 30%, la distancia máxima entre el transmisor de FM y una radio de pilas se van betweem 35 a los pies de 112. Los cálculos se dan en rfDistance.pdf.

    Operación

    En primer lugar, usar un baterías de radio de bolsillo como un receptor. Corriente alterna de auge de las cajas y equipos de sonido estéreo (110 o V 220) son no recomienda, radios de batería son mucho mejores en la recepción de las transmisiones que alimentados con corriente alterna de unidades.

     

    1. Sintonice su radio aire muerto, Es decir, las frecuencias en la banda de radio FM que están en silencio o sólo tienen algunos silbidos. Las frecuencias cerca 108 MHz suelen ser de aire muerto. La página web de Radio-Locator se enumeran las estaciones de radio locales en su área. Esto puede ayudarle a identificar las frecuencias de aire muerto.
    2. Encienda el transmisor de FM, extender su antena y mantener el transmisor aproximadamente 2 pies de distancia de su radio FM. Hable en el micrófono, mientras que despacio ajustando la tapa variable. Con la uña o un destornillador no metálico hasta que te escuchan por la radio. Este proceso es frustrante tedioso, que requiere ajuste de condensador de cuidado. Está sintonizado una vez que se oye aullar (también conocido como micrófono en caliente) Que indica transmisor-receptor de realimentación.
    3. Aumente la distancia del transmisor a la radio. Felicitaciones - usted tiene un micrófono inalámbrico!

    A dónde ir desde aquí

    Como se dijo anteriormente, el rendimiento es modesto. Operativo de la autora de experiencia en una gran ciudad (Filadelfia, EE.UU.) con el radio de pilas sintonizada en MHz 108 produjo en el interior alrededor de los pies y los pies 25 50 al aire libre. También, además de la voz del autor, las transmisiones de emisoras de radio podría ser un poco oído.

    Para ajustar el rendimiento, un analizador de espectro se puede utilizar. Es un dispositivo que muestra visualmente las frecuencias son las más predominantes. El autor descubrió el circuito se transmite a aproximadamente 200 a 220 MHz, en lugar de la deseada MHz 108! 216 MHz es un armónico, siendo el doble de MHz deseado 108. El rango de transmisión se reduce y susceptibles a ruido (emisiones de las emisoras de radio).

    Para transmitir a la deseada MHz 108, el autor considera lo siguiente:

     

    • Una bobina hecha a mano que es 0.1 uH es difícil de probar. Metros para medir la inductancia en el rango de micro Henry son caros.
    • Metros de medición de la capacidad picofaradios también son caros.
    • Un 0.111 uH bobina de núcleo de aire fue adquirido de Coilcraft, un fabricante de inductor.
    • Los analizadores de espectro cuesta miles de dólares. Una alternativa viable es una 130 $ USD Elenco F-2800 contador de frecuencia. Esta es una unidad bien a adquirir, si usted planea en la construcción de transmisores de FM más en serio.

    En su mayor parte, el contador de frecuencia mostrada aproximada 200 MHz, incluso con el inductor Coilcraft! Así, la mayoría, probablemente, el condensador variable no está realmente dando un rango 4 a 34 pF. Dado que la frecuencia de transmisión permaneció cerrado al 200 MHz, calcFreq.xls revelan que el condensador variable de hecho se mantiene cerca de pF 4 en lugar de ir hasta el pF nominal 34. Esto se debe esperar ya que las tolerancias en la capacitancia son raramente precisa. El efecto neto es que, sin capacidad de resolución picofaradio se le transmite a un 216 MHz armónica rango reducido rendimiento y susceptible al ruido.

    Palabras finales

    Este tutorial, junto con detalles de apéndices totalmente una sola construcción de transistores transmisor FM y la matemática subyacente. El circuito se puede construir en una tarde con menos de $ USD 10 de las partes comunes, lo que resulta en un rango de 25 50 transmisión de pie.

    Al igual que el autor, los lectores podrían estar entusiasmados con las perspectivas de la construcción de transmisores de FM. Muchos diseños de circuitos y esquemas existen en línea y en forma impresa, pero no a menudo proporcionan análisis mucho. Este tutorial intenta llenar este vacío, especialmente para los nuevos constructores del transmisor de FM. El análisis permite conocer qué funciones y sus valores juegan en el circuito. Este análisis proporciona un lector de un punto de paso hacia la mejora o la personalización del circuito.

    Para ilustrar la operación matemática y el mundo real es el valor del tutorial. Parte del material hacia el aprendizaje más podrían ser adquiridos a partir de las referencias a continuación. Feliz edificio!

     

     

     

     

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