DIY en sändare testar trådlös fm

 

Bilden visar en trådlös FM-sändare, pocket radio och gul disk för storlek jämförelser. Tala i sändaren och andra hör dig på någon FM-radio. Sändaren kan byggas i en eftermiddag med enkla, prisvärda och lättillgängliga delarna. Construction är roligt och mycket kan läras även prestandan är blygsam, till exempel, blir din röst svårt att höra på avstånd över 25 fötter.

 

 

Motivation och publik

Våra långsiktiga mål med sådana kretsar finns i fjärrkontrollen och datainsamling. Tonval kan överföras till trådlöst slå på / av en robots ställdon. Sensordata kunde omvandlas till morse-kod som ljud och dechiffreras av en mikrokontroller att trådlöst övervaka miljöer. Denna handledning publik skulle motiveras också av sådana ansökningar. Bygga en enkel FM-sändare skulle vara ett första steg mot sådana mål.

Inte för att ge dig falska förhoppningar, är denna FM-sändare långt ifrån perfekt erbjudande endast blygsamma prestanda. Först, trimma sändaren kan vara frustrerande. Även svaga varv i den variabla kondensatorn kan resultera i stora frekvensändringar. Vidare resulterade sändare tuning ofta i en harmonisk frekvens. I stället för den avsedda 108 MHz till exempel gav kondensator tuning en 216 frekvens MHz sändare. Förutom att höra din röst man kunde lätt höra sändningar radiostation.

 

Ett svar är att mycket kan läras och denna handledning är appendixed med de bakomliggande matematik för att beräkna parametrar som (1) tranmitter frekvens, uteffekt och räckvidd (2) antenn längd och (3) krävs spollindning. Ofta på webben, finner man bara en schematisk. Genom att lägga till analysen (med gymnasiet matte), kan man tänka sig förbättringar på sändaren prestanda.

Denna handledning publik är således elektronik entusiaster som:

• har inte mycket FM eller radiofrekvens (RF) erfarenhet
• vill bygga en FM-sändare
• vill lära sig hur sådana sändare fungerar
• vill lära dig hur komponenterna valt t.ex. beräkna antalet varv när man bygger en luft spole, antenn längd etc.

 

 

Återigen denna tutorial betonar att sändarens prestanda är blygsam, men man lär sig i sin konstruktion. Handledningen fördelningen är följande:

 

• Reservdelslista och Källor
• Konstruktion / Schematisk
• Teori
• Drift
• Om att gå vidare
• Författare Information

 

Reservdelslista och Källor

USA-baserade leverantörer inkluderar Jameco, Digikey, JDR och Radio Shack. Obs: Boondog har inget samband med dessa leverantörer. Försök förvärva samtliga delar från en enda leverantör. Artikelnummer för vanliga motstånd ges inte.

 

Ett försök gjordes att hitta en enda källa leverantör för alla delar. Jameco har nästan varje del hänvisas till i tabellerna. Detaljer bygg din luft kärna induktor med en McDonalds soda halm kommer att beskrivas i nästa avsnitt.

Bygg

En kombination av wirewrapping och lödning användes för att konstruera FM-sändaren. Jameco s prototyper kortet ger tillräckligt utrymme för (icke-kritisk) delen placering. Du bör försöka att hålla alla delar nära varandra och hålla trådändar kort. Fotona nedan visar möjliga del placering (vänster) och lödsidan (höger).

 

 

Schematisk

fmTx031402a.pdf är Acrobat-fil med samma schema. Du behöver Adobe Acrobat Reader för att visa det.

Den schematiska och konstruera kretsen är relativt okomplicerade. Några höjdpunkter och klargöranden gentemot krets konstruktion ges nästa.

Elektretmikrofon

En elektretmikrofon har två stift som ansluter till de positiva och negativa ledningarna hos ett batteri. Såsom visas i ritningen nedan, ser en på botten av den elektretmikrofon. Dynan som fysiskt nuddar mikrofonens hölje ansluts till batteriets negativa bly.

 

 

batterier

Du kan byta ut knappceller, som normalt återfinns i miniräknare och klockor, med regelbunden 1.5V AA, C eller D-celler. De knappceller tar dock mindre rum och kan löda på protoboard.

2N2222A Transistor

Den 2N2222A är en mycket vanlig NPN transistor. Den en som används här (Jameco # 38236) är den metall kan skriva (TO-18 hölje). Dess tre stift är för transistorns bas (B), samlare (C) och emitter (E). Det finns ingen standard pinout för transistorer. Som sådan, begära transistorns spec ark vid beställning det att identifiera pinout, eller om du äger en multimeter med en transistor testare, använd den.

Den 2N2222A levereras också i en svart plasthölje (TO-92 stil) som du kan använda om du vill. Den T0-18 föredras eftersom burken har en liten flik som typiskt representerar emitterpinne.

Kontrollera att du korrekt identifiera 2N2222A s pinout och korrekt koppla bas, kollektor och emitter i schemat. Ofta, eftersom krets fel stiften var mis-trådbundna.

Variabel Kondensator

Det leder till den variabla kondensatorn inte passar i vanliga 0.1 tums Protoboards. Du kan Dremel-borra i protoboard att göra ledningarna passform. Alternativt kan du löda tråd till ledningarna, men om du gör, hålla trådarna så korta som möjligt för att undvika strökapacitanser.

Induktor

En induktor är bara en spole av tråd och du måste varva en för denna krets. En induktor kännetecknas av sin längd, radie och antalet trådvarv i spolen. Magnet tråd (Radio Shack del 278-1345) användes för att bygga induktorn men du kan använda standard solid tråd 22 AWG trådtjocklek koppar.

Vissa online-och tryckta artiklar beskriver linda tråden runt en penna. Tyvärr, pennor finns i olika diametrar och därmed en McDonalds soda halm användes, gul-röd-vit randiga sugrör, som finns i varje McDonalds i världen, är det samma storlek. Den halm radie är exakt 0.1325 inches (diameter = 0.2650 inches) och 1 / 4 inches blev klippt bort halmen.

 

Därefter kördes en rak bit tråd lindad runt denna 1 / 4 tum utdrag sex gånger och sedan löds på prototyper ombord. Slutresultatet är en induktor (även känd som en luftkärna spole) med en 0.1325 tums radie. Om du vill, kan du använda några kvinnor tydliga nagellack för att permanent hålla tråden på halmen kod.

 

 

Antenn

En 30 tum lång bit 22 gauge solid stramd koppartråd är en lämplig antenn. Men när du bär sändaren, riskerar du trassla tråden. Som sådan kan du skruva en teleskopisk antenn, som de hittade en radio, i prototyper ombord.

Teori: Hur FM Transmitter Arbete?

Den variabla kondensatorn och din self-made induktor kommer vibrera vid frekvenser på FM-radio-bandet (88 till 108 MHz). Den elektretmikrofon har en resistans som beror på hur högt du talar in i det. Denna mikrofon är batteridriven och i enlighet med den V = IR Ohms lag, förändringar i motstånd för fast spänning kommer att resultera i proportionella förändringar i strömmen. Denna ström matar in i basen på 2N2222 NPN-transistor, som är ansluten till din variabel kondensator, induktor och antenn. Nettoeffekten är att beroende på din variabel kondensator värde, kommer din röst att moduleras för att sända på en frekvens mellan 88 och 108 MHz. Om en närliggande ficka FM radion är inställd på denna frekvens, kommer du att höra när jag talar i din sändare.

De komponentvärden i kretsen härleds för att bättre förstå hur denna FM-sändaren kommer att fungera. Den underliggande matematik är ganska enkel och kan hittas i de flesta grund-läroböcker University Physics.

Induktansen hos en Air Core-Coil

Din self-made induktor har ett värde som bestäms av dess radie r, Längd x och antal trådvarv n.

 

För din McDonalds läsk halm induktor, r = 0.1325 inches, x = 0.25 inches och n = 6 svängar och resultat L = 0.171 mikrohenry eller 0.000000171 Henry.

Den specifika frekvensen f genereras bestäms nu av kapacitansen C och induktans L mäts i Farad och Henry respektive:

 

 

Resonansfrekvensen hos en parallell LC-krets

FM-radiostationer arbetar på frekvenser mellan 88 och 108 MHz. Den variabla kondensatorn och din self-made induktor utgör en parallell LC-krets. Det kallas också en tank krets och kommer att vibrera med en resonant frekvens som kommer att plockas upp fickan FM-radio.

I tank kretsar, är den underliggande fysiken att en kondensator lagrar elektrisk energi i det elektriska fältet mellan sina plattor och butiker induktor energi i magnetfältet induceras av spollindningen. Den mekaniska motsvarigheten är energibalansen i ett svänghjul, rörelsemängdsmoment (kinetisk energi) balanseras av fjädern (lägesenergi). Ett annat exempel är en pendel där det finns en kinetisk kontra potentiell energibalans som dikterar perioden (eller frekvens) av svängningar.

Med tanke på dina variabel kondensator varierar från 4 till 34 pF, din tank krets kommer resonans mellan 66 och 192 MHz, väl inom den FM-radio intervall. För att beräkna dessa värden för olika värden på C, n, r och x en enkel Excel-ark, som kallas calcFreq.xls skapades. Skriv bara in de värden och induktans och frekvens beräknas automatiskt.

 

Antenn Längd

Du byggde antennen antingen med en bit av fasta strand 22 30 mätare tråd inches lång eller använde en teleskopiskt utdragbar antenn. Dess längd bör vara ungefär 1 / 4 FM våglängd, påminna om att multiplicera frekvensen och våglängden är lika med ljusets hastighet. Du kommer förmodligen att använda din sändare nära 108 MHz, som sådan:

 

 

Fasta kondensatorer

Med hänvisning till den schematiska, C2 och C4 fungera som frikoppling kondensatorer och typiskt 0.01 uF (eller 0.1 uF) Används. C4 försök att upprätthålla en konstant spänning över hela kretsen trots spänningsvariationer som batteriet dör.

En kondensator kan ses som ett frekvensberoende motstånd (kallad reaktans). Tal består av olika frekvenser och kondensatorn C1 hindrar dem. Nettoeffekten är att C1 modulerar strömmen som går in i transistorn. Använda ett stort värde för C1 förstärker bas (låga frekvenser) medan mindre värden ökar diskant (höga frekvenser).

Smakämnen C3 kondensator över 2N2222A transistorn tjänar till att hålla tankkretsen vibrerar. I teorin, så länge det är en matningsspänning över parallell induktor och variabel kondensator, bör denna att vibrera vid resonansfrekvensen under obegränsad tid. I verkligheten dock sönderfaller frekvensen på grund av uppvärmning förluster. C3 används för att förhindra röta och 2N2222A spec sheet föreslår en kapacitans mellan 4 till 10 pF.

Motstånd för elektretmikrofon Mic

Den spec ark för Jameco # 136573 elektretmikrofon säger den maximala strömmen är 0.5 mA. När batteriet drivs på 6V, Då spänningsfallet över R1 is V1 = 1.92V. Den resulterande strömmen genom mikrofonen är under angivna högsta sedan

 

Motstånd och 2N2222A

Den 2N2222A transistor har betygsatt maxima därmed kräver en spänningsdelare gjord med R2 och R3 och emitter strömbegränsning med R4.

Den 2N2222A maximala märkeffekt Pmax = 0.5 W. Denna effekt påverkar i slutändan den sträcka du kan sända. Överväldigande transistorn kommer att värma och förstöra den. För att undvika detta, kan man beräkna att FM-sändaren avger ungefär 124 mW och ligger långt under det maximala nominella. De matematiska uppgifter ges i rfMath.pdf.

Kraften är intimt relaterat till Sändningsräckvidd. Vid 124 mW och 30% strålning effektivitet, kommer det maximala avståndet mellan din FM-sändare och en batteridriven radio variera betweem 35 till 112 fötter. Beräkningarna redovisas i rfDistance.pdf.

Drift

Först, använd en batteridriven pocket radio som en mottagare. Nätdriven boom-boxar och stereoapparater hem (110 eller 220 V) är inte rekommenderas, batteridrivna radioapparater är mycket bättre på att ta emot sändningar än AC-drivna enheter.

 

1. Ställ in radion på döda luft, Dvs frekvenser inom FM-radio-bandet som är tysta eller bara har några väsa. Frekvenser nära 108 MHz är typiskt döda luft. Radio-Locator webbsida listar lokala radiostationer i ditt område. Detta kan hjälpa dig att identifiera döda luft frekvenser.
2. Slå på din FM-sändare, utöka sin antenn och hålla sändaren cirka 2 meter bort från din FM-radio. Tala i mikrofonen medan långsamt justera den variabla locket. Använd nageln eller icke-metalliska skruvmejsel tills du hör dig själv över radion. Denna process är frustrerande jobbigt, kräver noggrann kondensator tuning. Du lyssnar när du hör ylande (även känd som en varm mic), Som anger sändare-mottagare feedback.
3. Öka sändare-till-radio avstånd. Grattis - du har en trådlös mikrofon!

Om att gå vidare

Som nämnts tidigare, är resultatet blygsamt. Författarens erfarenhet som arbetar i en storstad (Philadelphia, USA) med batteridriven radio inställd på 108 MHz gav ungefär 25 meter inomhus och 50 fötter utomhus. Också, utöver författarens röst, kunde sänder utan vara något höras.

För att justera prestanda, kan en spektrumanalysator användas. Det är en enhet som visuellt visar frekvenser är mest dominerande. Författaren upptäckte kretsen var sänder med approximativt 200 till 220 MHz, snarare än den önskade 108 MHz! 216 MHz är en överton, som är två gånger den önskade 108 MHz. Sändningsräckvidd reduceras således och mottagliga för bränslesnålhet (sänder utan).

För att sända på den önskade 108 MHz, ansåg författaren följande:

 

• En handgjord spole som är 0.1 uH är svårt att testa. Induktans meter för att mäta på mikro Henry intervallet är dyra.
• Kapacitans mätare mäter picofarad är också dyra.
• En 0.111 uH luftkärna spole köptes från Coilcraft, en induktor tillverkaren.
• Spectrum analysatorer kostar tusentals dollar. Ett möjligt alternativ är en $ 130 USD Elenco F-2800 frekvensräknare. Detta är en trevlig enhet att skaffa om du planerar att bygga FM-sändare på större allvar.

För det mesta, visas frekvensräknaren approximeras 200 MHz även med Coilcraft induktorn! Således troligen den variabla kondensatorn inte riktigt ger en 4-till-34 pF sortiment. Eftersom sändfrekvensen stannade stängd för 200 MHz, calcFreq.xls visar att variabel kondensator faktiskt stannar nära 4 pF snarare än att gå upp till den nominella 34 pF. Detta bör förväntas eftersom toleranserna i kapacitansen är sällan exakta. Nettoeffekten är att utan picofarad upplösning kapacitans du ska sända på en 216 MHz harmonisk flytning reducerat utbud och känsliga för buller.

slutord

Denna handledning tillsammans med bilagor detalj fullt en enda transistor FM-sändare konstruktion och bakomliggande matematik. Kretsen kan byggas i en eftermiddag med mindre än $ 10 USD av gemensamma delar, vilket resulterar i en 25 till 50 fot Sändningsräckvidd.

Liksom författaren, skulle läsarna vara glada om förutsättningarna för att bygga FM-sändare. Många kretsutformningar och scheman finns på nätet och i tryck, men inte ofta ger mycket analys. Denna handledning försök att fylla denna lucka, särskilt för första gången FM-sändare byggare. Analysen gör att man kan lära sig vilka roller och deras värderingar spelar i kretsen. En sådan analys ger en läsare en kliva pekar mot att förbättra eller anpassa kretsen.

Illustrera matematik och verkliga funktion är handledningen värde. Vissa material mot att lära mer kan förvärvas från referenserna nedan. Lycklig byggnad!

Vår andra produkt:

Professionellt åskskyddssystem för Tower	Professionell utrustning för FM-radiostationer	FMUSER FU-1000C 1000W FM-sändare med USB-ljudingångsgränssnitt
FMUSER 200W FM-radiosändningspaket	Hotell IPTV-lösning	FMUSER FSN-1000T V5.0 1KW FM-radiosändare