Радіопередавач – «Проста радіо няня»

Радіопередавач – «Проста радіо няня»

Передмова

Класична "Радіо-няня" складається з двох пристроїв: передавач + приймач налаштовані на одну частоту (хвилю). Передавач розміщується в кімнаті з немовлям, а приймач береться з собою для прослуховування простору де знаходиться немовля. Бувають різні радіо-няні, як "аналогові", які виконують одну основну функцію - слухати простір біля немовля, так і більш функціональні "цифрові", в яких є багато допоміжних функцій, такі як, нариклад, температура навколишнього середовища біля дитини, зворотній зв'язок, світловий індикатор звуку, датчик вологи пелюшок, тощо. Звісно, що і ціна на такі пристрої чималенька.

"Проста радіо-няня", яку пропоную для самостійного виготовлення, складається тільки з одного передавача, а в якості приймача використовується звичайний радіо-приймач УКХ/FM діапазону, який вже є майже в кожній родині. Це і портативний радіо-приймач з діапазоном УКХ/FM, і старенька переносна касетна магнітола з радіо, сучасний CD програвач з вбудованим радіо, чи мобільний телефон з FMрадіо, тощо. Навіть, як немає приймача, то можна його придбати в магазині електроніки, чи радіо-ринку за помірну ціну (доволі якісні приймачі з високою чутливістю,  коштують від 15 у.о.). Такий варіант "Проста радіо-няня" заощаджує Вам чимало грошей, а головну функцію, слухати немовля на відстані, воно виконує.

Призначення

Коли дитина спить в окремій кімнаті, а Ви знаходитесь у своїх справах в іншій кімнаті. Або коли знаходитесь на прогулянці, на значній відстані. То важливо знати коли дитина прокинеться, почне плакати, чи її щось турбуватиме. "Проста радіо-Няня", призначена для аудіо контролю сну (пробудження) дитини. Приймання сигналу від пристрою здійснюється на звичайний побутовий радіоприймач УКХ/(FM) діапазону.

Опис передавача

Частота передачі: Налаштовується на вільну від радіостанцій частоту, залежить від місця перебування, можна налаштувати частоту в межах: 64 - 108 МГц;

Напруга живлення: 3 В (2хАА);

За основу передавача, з невеличким доопрацюванням, було взято схему з статті "Стабильный жук «Оса»" [1] і "Радионяня (микромощный радиомикрофон FM диапазона)" [2]

Передавач УКХ діапазону з ЧМ модуляцією на трьох транзисторах побудований по класичній схемі, без всіляких "хитрощів". Завдяки цьому, передавач, складений правильно і з справних деталей починає працювати зразу без додаткових налаштувань. Потрібно тільки налаштувати передавач на потрібну частоту. Мною було зроблено більш ніж 50 екземплярів передавача і всі починали працювати зразу.

Перший транзисторний каскад це мікрофонний підсилювач. Другий транзисторний каскад - генератор частоти. Третій транзисторний каскад це буфер з невеличким підсиленням для запобігання впливу антени на генератор, що забезпечує досить високу стабільність. 

Стислий опис роботи та процесів, що відбуваються в схемі

Мікрофон розвиває сигнал від 2 до 20 мілівольт, який залишається на навантажувальному резисторі R1. Цей сигнал надходить на базу транзистора VT1 каскаду підсилювача звукової частоти. Транзистор підсилює сигнал приблизно в 70 - 100 разів. Сигнал з його колектора через конденсатор C2 надходить на базу генераторного транзистора. Конденсатор C3 блокує базу генератора із загальним проводом, перетворюючи його на каскад підсилювача з загальною базою. Позитивний зворотний зв'язок в каскаді генератора ВЧ утворюється конденсатором С5, включений між колектором і емітером транзистора. Сигнал з емітера генераторного транзистора VT2 через конденсатор C6 надходить у кінцевий буферний каскад підсилення ВЧ сигналу. І далі сигнал надходить до антени. Конденсатор С8, увімкнений паралельно шинам живлення схеми блокує проходження ВЧ і НЧ сигналу до джерела живлення, тим самим забезпечує стабільну роботу схеми в цілому.

Частотна модуляція в схемі здійснюється за допомоги дії змінного сигналу звукової частоти на перехідні процеси генераторного транзистора VT2. Зміна частоти відбувається за рахунок зміни внутрішньої ємності транзистора. Слідом за зміною напруги на базі транзистора змінюється і робоча частота. Так ми отримуємо частотну модуляцію. Отримання частотної модуляції в схемах подібного типу, шляхом зміни міжелектродної ємності транзистора є найпростішим. Проте якість сигналу, що отримується, є відмінною. Використання частотної модуляції дозволяє нам отримати високу якість звучання переданого сигналу без спотворень. [1]

Схема передавача електрична принципова

схема електрична принципова

Елементи схеми які позначені зірочкою "*", можливо потрібно буде підібрати. Але я ніколи цього не робив, працює завжди добре і без додаткових налаштувань. Транзистори будь які високочастотні, малої потужності, n-p-n структури. 2n2222, s9014, s9018, тощо.

Печатна плата

печатна плата (сторона доріжок)

Розташування деталей

При монтажі на плату транзисторів звертайте увагу на відповідність бази, колектора, емітера. Бо малюнок корпусу транзистора може не відповідати зображенню на платі, і тому транзистору, що ви реально використовуєте. Орієнтуйтесь на літери B, E, K на малюнку.

Завантажити архів зі схемою і печатною платою в форматі "lay" можна тут.

Підготовка корпусу

корпус

Корпус - батарейний відсік на 3 "АА" батарейки з перемикачем живлення. Шляхом перестановки контактів в середині отримуємо відсік для 2-х батарейок з вимикачем і місце для схеми. Отвір для виведення дротів використовуємо під антену, а для мікрофону свердлимо отвір в потрібному місці.

перероблений корпус

Виготовлення передавача

1. Припаяти все!
2. Перевіряти відповідність виводів транзисторів. Старатись не перегрівати транзистори.
3. Не забувати що збираєте ВЧ пристрій – «ноги» у всіх деталей та дроти - робити якомога коротшими.
4. Паяти акуратно. Після пайки очистити плату від залишків каніфолі спиртом. Протріть зубною щіткою змоченою в спирті і насухо витріть.
5. Котушки (індуктивності). Намотуються з емальованого проводу 0,5 - 0,8 мм на оправці 3 мм.

Налаштування

Перше включення схеми обов'язково через амперметр. Якщо струм більше 10 мА швидко відключаємо і перевіряємо правильність монтажу і відсутність припою між доріжками. Нормально працююча схема не гріється. Якщо менше 3 мА - теж перевіряємо. Має бути в межах 5-7мА.

Схема приставки, ВЧ – вольтметр, до стрілочного мультиметра.

Вимірювач потужності

Вимірювач потужності

ВЧ – вольтметром (приставка + стрілочний мультиметр) вимірювати вихідну напругу ВЧ. Якщо на антені сигналу немає, перевіряємо наявність генерації на колекторі або емітері другого транзистора. Якщо і там немає сигналу, тоді пробуємо збільшити ємність С5 між колектором і емітером генератора, транзистор VT2, до 15 .. 20 ПФ не більше. Можна зменшити резистор R5 на емітері, не менше 100 Ом. Але основне налаштування - підбір резистора на базі R4 - краще поставити змінний, налаштувати, виміряти опір і впаяти постійний найбільш близького номіналу. Краще припаяти вимірювач потужності до виходу генератора. Опір на максимум. Потім зменшуючи опір бачимо зростання генерації. Потім зрив генерації. Треба трохи повернутися назад, по-перше для надійності генерації, а по-друге при максимумі модуляція сигналу буде гірше (доведеться на приймачі робити велику гучність).

Генерація є. Дивимося чи працює вихідний каскад. Він насправді не стільки підсилювальний, скільки буферний. Тобто особливо не підсилює сигнал, а надає стабільність роботі, усуває вплив положення антени на частоту. Тобто сигнал на вході (на базі VT3 транзистора) і на антені відрізняються в 2 рази не більше. Замість коливального контуру (C7 + L2) можна поставить тільки дросель 50-100мкГ, або резистор 330 Ом, але тоді зменшиться вихідна потужність передавача.

Тепер, для тих у кого немає частотоміра, нелегке завдання - знайти на якій частоті працює передавач. Частота залежить від ємності транзистора, паразитної ємності і індуктивностей (доріжки, виводи деталей, тощо). Приймач краще взяти з розширеним FM - тобто 66 - 108 МГц. Ставимо приймач поруч, включаємо FM діапазон і крутимо ручку настроювання дуже повільно. Як зловимо частоту - повинен бути, або свист від самозбудження мікрофону, або якщо зі звуком якісь проблеми - пропадають шуми, настає тиша. Проблема може виникнути якщо частота за межами діапазону приймача. Щоб частота була приблизно в такому діапазоні 88-90МГц, потрібні такі значення контурів С4 - 18 пФ, L1 - 4 витки, а C7 - 20 пФ, L2 - 8 витків. Але це приблизно, може не попасти.

Після того як частоту передавача знайшли - треба настроювати його на потрібну вам частоту. Це залежить від наявного в вас приймача і частот радіомовлення в вашому місті. Тобто краще щоб передавач працював на частоті більш-менш вільної ділянки діапазону, щоб поруч не було радіостанцій. Розтягування котушки генератора або зменшення числа витків підвищує частоту, збільшення - зменшує частоту. Можна зменшувати ємність конденсатора паралельного з котушкою для збільшення частоти, або збільшувати для зменшення. Котушку сильно розтягувати не можна - буде погано працювати. Якщо потрібну частоту досягаєте при сильно розтягнутої котушці - або приберіть 1 виток, або зменшить ємність конденсатора.

Якщо використовуєте резонансний коливальний контур в буферному каскаді - налаштувати його нескладно. Припаяйте до виходу (антена) вимірювач потужності і за його показниками ловимо резонанс - максимум сигналу. Якщо при розтягуванні котушки сигнал падає - додайте виток або збільшите ємність конденсатора.

Після того як котушки розтягнули їх треба зафіксувати! Шматочок поролону всередину котушки і просочити парафіном.

Може доведеться налаштувати резистор R1 в підсилювачі ЗЧ, в межах 22 – 39 КОм. Може бути, або дуже низька чутливість, або можуть різатися гучні звуки [2].

Антена

В якості антени використовуємо дріт довжиною в хвилю, або пів хвилі, або чверть хвилі - 3,3 метра, 1,6 метра, 0,8 метра відповідно. Звісно цей варіант підійде, як передавач використовувати стаціонарно, а як хочемо переносний передавач, то довга "кишка" дроту не дуже пасуватиме. Тоді треба виготовити вкорочену антену, вона дещо гірше працює і потребує налаштування, але велика перевага, те що вона коротка. Як її виготовити самому дивись статтю "Укороченная антенна на 88-101мГц" [3].

Особливості експлуатації

Радіус дії:  залежить від чутливості приймача та зовнішнього оточення/перешкод (залізобетонні стіни, дерева, тощо) де працює система передавач-приймач. В умовах багатоквартирного будинку - в межах квартири, не менш 20 метрів. На відкритому просторі - в умовах прямої видимості, не менш ніж 50 метрів. Як передавач з повноцінною антеною в стаціонарному варіанті і приймач має гарну чутливість 1-2 мкВ, то можна досягнути відстані передавач - приймач з задовільною якістю в 500 - 1000 метрів.

Чутливість мікрофону: мікрофон передавача дуже чутливий і немає потреби розташовувати передавач в безпосередній близькості від немовля. Достатньо розташувати його в кімнаті де знаходиться немовля.

Незначне відхилення частоти: При значних перепадах температури, наприклад, взимку, приміщення – вулиця, розряджені батарейки, РН знаходиться в руках, чи на відстані - відхиляється частота передавача в незначних межах. Достатньо налаштувати приймач на хвилю, що відхилилась.

Рекомендації щодо налаштування приймача на потрібну частоту: Спочатку треба розташувати передавач в кімнаті де знаходиться немовля і увімкнути його. А приймач вмикати, вже в кімнаті, де будете знаходитись Ви. Це позбавить від неприємного звуку зворотного зв'язку (самозбудження). Витягніть телескопічну антену на всю довжину, увімкніть приймач на мінімальну гучність, налаштуйтесь на хвилю передавача і додайте гучності для комфортного прослуховування.

Застереження: слухати свою дитину це одна справа, а за незаконне використання спеціальних технічних засобів негласного отримання інформації КК України передбачено кримінальне покарання. А також КК України встановлює відповідальність за порушення недоторканності приватного життя і за комерційне шпигунство. А також, пам'ятайте, що крім вас, на звичайний приймач, може прослуховувати вашу передачу - будь хто, в межах дії передавача.

Література та джерела

1. "Стабильный жук «Оса»" http://vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=1773 продовження статті http://vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=1774
2. "Радионяня (микромощный радиомикрофон FM диапазона)" http://korolshop.narod.ru/RadioN/RadioN.htm
3. "Укороченная антенна на 88-101мГц" http://vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=646