Мини радиолатарния

Маяк — это своего рода передающее или приемо-передающее радио, которое посылает радиосигнал для радионавигации. Сигнал передается через равные промежутки времени и обычно включает в себя метку радиомаяка, например имя, написанное кодом Морзе. Иногда бывает так, что этот сигнал передается только после получения запроса. Маяки чаще всего используются на морском и воздушном транспорте и используются для определения направления с помощью маяка.

В настоящее время морская и наземная навигация использует более точную глобальную систему GPS, а традиционные морские маяки постепенно отказываются от использования. Однако в мире еще есть места, где необслуживаемые маяки питаются от радиоизотопного термоэлектрического генератора. Источником энергии в таком генераторе является распад радиоактивного изотопа с выделением тепла, которое затем преобразуется в электричество.

По-прежнему незаменимы ненаправленные маяки НДБ, работающие в длинном и среднем диапазоне волн, используемые в авиационной радионавигационной системе. Такие маяки обычно размещают на оси взлетно-посадочной полосы аэропорта, за несколько километров до ее порога. В свою очередь радиокомпас АДС, установленный на борту самолета, после настройки на частоту выбранного маяка указывает курсовой угол.

Помимо авиации, ненаправленные маяки (называемые маяками) используются любителями для определения распространения или в качестве стандартов частоты.

Другими типами передатчиков, которые работают аналогично маякам, являются радиомаяки и радиобуи. Они используются для автоматического вызова помощи, например, после того, как вас выбросило в воду с корабля или яхты. Они работают на специальных эфирных и спутниковых частотах, генерируя сигнал, содержащий идентификационный номер корабля (яхты).

Рис. 1 Выводы интегральной схемы

Предлагаемое устройство, названное, как и в названии, «мини-маяк», представляет собой своеобразный игрушечный передатчик. Для работы с ним в виде радиокомпаса вам понадобится портативная радиостанция среднего диапазона волн.

Наш экспериментальный передатчик имеет мощность в несколько милливатт (у профессиональных маяков обычно несколько сотен ватт) и благодаря дальности действия до нескольких метров он безвреден. Не требует получения разрешения на его установку (как это требуется для других радиоустройств большей мощности). Кроме того, он работает в области средних волн, не используемых в Польше уже несколько лет.

Это очень дешевая и простая схема, но она дает вполне достойные результаты. Самыми дорогими элементами, не считая силовой батареи, являются интегральная схема и пьезокерамический резонатор (они стоят около 1 злотого каждый).

Весь передатчик состоит из трех генераторов, состоящих из инверторов, которые являются частью структуры интегральной схемы 74HC04.

Выводы интегральной схемы показаны на рисунке 1, а вся принципиальная схема нашего мини-маяка показана на рисунке 2.

Рис. 2 Вся принципиальная схема нашего мини маяка

Самым главным в этой системе является высокочастотный генератор, т.е. тот, который генерирует несущую волну. Он был построен с использованием пьезокерамического резонатора на 560 кГц (можно использовать и кварцевый резонатор, но обычно кварцы на более низких частотах — кроме 1 МГц — малодоступны и дороже пьезокерамических). Благодаря использованию именно такого элемента мы имеем гарантированную стабилизацию частоты и нам не приходится производить какую-либо настройку системы. В противном случае в системе без резонатора начинающему радиолюбителю может быть сложно настроить номиналы LC-элементов (т.е. число витков катушек и величину емкости взаимодействующих конденсаторов в таком таким образом, что результирующий резонансный контур обеспечивает желаемую частоту генератора). При этом такая система всегда обладает худшей устойчивостью, что проявляется в частотном перетекании (изменении) вверх или вниз от исходного значения.

В системе можно использовать более высокие значения частоты, чем 560 кГц (это и произошло в ящике автора), лишь бы она укладывалась в диапазон средних волн, т.е. примерно до 1,6 МГц. Таким образом, типичные значения 1 МГц будут хорошими, но самые популярные 455 кГц или близкие к этому значения не будут хорошими для нашего передатчика, потому что диапазон средних волн находится чуть выше 100 кГц от промежуточной частоты в АМ-радио. .

Генератор несущей можно запустить в самом начале постройки передатчика, потому стоит проверить, есть ли у нас нужный резонатор, который будет генерировать как раз в среднем диапазоне волн.

Сначала находим контакты 8, 9, 10 и 11 микросхемы. Один конец резистора R3 (4,7 кОм) кладут между выводами 9 и 10 и спаивают их между собой так, чтобы капля олова залила пространство между выводами (следя за тем, чтобы избыток олова не закорачивал соседние выводы). Затем другой конец этого резистора вместе с одним из выводов резонатора Х (560 кГц) припаивается к выводу 11 микросхемы. Другая свободная ножка резонатора припаяна к ножке 8, тем самым замыкая петлю положительной обратной связи (условие возбуждения генератора). Осталось только подключить питающую батарею на 4,5 В (обычная разряженная батарея). Также можно использовать любую батарейку на 6 В (возможно 3 или 4 элемента R6, так называемые пальцы АА, но их нужно соединять последовательно, например специальной контактной корзиной; припаивать к клеммам не рекомендуется). К двум крайним выводам интегральной схемы припаиваем отрезки изолированных проводов или кабелей, подающих питание от аккумулятора.

Здесь очень важное замечание: минус батареи (-) нужно присоединить к 7-му контакту, а плюс (+) к 14-му. источник питания может повредить микросхему), например, красный плюс и черный или белый минус.

В качестве антенны можно использовать кусок провода, например длиной 1 м, или телескопическую антенну от старого радиоприемника. Чуть хуже результаты, но удобство, когда нет места для антенны, достигается наматыванием провода по спирали, например, вне пластикового контейнера или бутылки.

Чтобы проверить, выдает ли получившаяся система сигнал, близкий к 560 кГц, достаточно включить рядом стоящий радиоприемник на средний диапазон волн. При повороте шкалы частот в начальном диапазоне этой полосы должна быть четкая точка, где отсекаются шумы в громкоговорителе. Чтобы убедиться, что это влияние нашего передатчика, просто отключите питание (уровень шума значительно возрастет и при повторном включении питания будет тишина).

Дальность действия нашего передатчика небольшая, так как мощность передатчика не превышает нескольких мВт и многое зависит от длины антенны. При длине антенны около 1 м дальность должна быть не менее 10 м (в квартире, конечно, достаточно).

Как только мы обнаружим, что наш передатчик посылает несущую волну, которую ему удается обнаружить по радио, пришло время запустить второй генератор модуляции.

Разумеется, все операции пайки должны выполняться при отключенном источнике питания, и каждый раз при его включении ему должен предшествовать момент внимания (проверьте, чтобы в системе не было непреднамеренных коротких замыканий, например, из-за инструментов или других предметов). металлические предметы поблизости).

Как и в случае сборки предыдущего генератора, теперь найдите выводы 5, 6 и 12 и 13 интегральной схемы. Конец резистора R2 (47 кОм) припаивается к выводу 6 вместе с отрезком провода (другой конец провода вести дальше и припаивать к выводу 13). К ножке 5 припаяйте другой конец резистора вместе с концом конденсатора С2. Припаяв другой конец конденсатора к выводу 12, замыкаем петлю положительной обратной связи второго генератора. Полученный акустический генератор с частотой около 1 кГц можно проверить многими способами (например, прикрепив к стопе 12 акустический пьезокерамический преобразователь, используемый в некоторых системах сигнализации).

Самый простой способ управления нашим вторым генератором — впаять диод D2 (1N4148), а затем подключить питание 4,5 В. Если все было сделано правильно, то вместо тишины в громкоговорителе магнитолы мы услышим четкий сильный акустический сигнал (визг) с частотой около 1 кГц. Самое главное, у нас будет возможность легко корректировать частоту этого акустического тона.

Увеличивая постоянную времени R2C2, можно понизить частоту тона (неважно, увеличиваем ли мы номинал резистора или емкость конденсатора). Аналогично, снижение значения R2C2 приводит к увеличению частоты основного тона. В зависимости от предпочтений это значение частоты может быть разным (телеграфисты предпочитают сигнал в диапазоне 600 — 800 Гц).

Если кому-то хочется иметь плавную регулировку тембра, то этого можно добиться самым простым способом, заменив резистор R2 потенциометром на 100 кОм (хорошо добавить последовательно ограничительный резистор на 4,7 кОм).

Теперь мы можем провести небольшой эксперимент с генераторной манипуляцией. Достаточно разорвать цепь положительной обратной связи генератора, например, отключив и подключив конденсатор С2. Если мы используем телеграфный ключ, чтобы замкнуть цепь в часах азбуки Морзе, то мы имеем простейший телеграфный передатчик (в одной комнате один человек передает, а в другой кто-то другой слушает передаваемую по радио информацию, закодированную в форма более длинных сигналов (тире — та) и более коротких (точки — ти).

Для этого собираем два других элемента, не забывая отключать питание во время пайки.

Теперь не будет проблем с поиском контактов 1, 2, 3 и 4 микросхемы (только те, что остались свободными). Один конец резистора R1 (470 кОм) кладут между выводами 2 и 3 и спаивают их между собой так, чтобы капля олова заливала пространство между этими выводами, следя, чтобы излишек олова не закорачивал соседние выводы. Затем другой конец этого резистора вместе с одним из выводов конденсатора С1 (1 мкФ) припаивают к выводу 1 интегральной схемы. Затем второй свободный вывод конденсатора припаивается к выводу 4, замыкая петлю положительной обратной связи третьего генератора.

Созданный таким образом генератор медленных импульсов можно проверить, подключив к ножке 4 светодиода (разумеется, светодиод должен быть включен последовательно с ограничительным резистором 470 Ом). Мигание диода (равномерное включение и выключение) свидетельствует о работе системы ключа. Если теперь припаять диод D4 (5N1) между выводами 1 и 4148, то мы прервем работу акустического генератора.

Высокий логический уровень на выводе 4 вызывает блокировку диода D1 (ток через диод перестает протекать), что приводит к нормальной работе акустического генератора. В свою очередь, низкий логический уровень на выводе 4 приводит к блокировке этого генератора (отсутствие генерации тона 1 кГц).

Аналогично работает ключ с диодом D2.

Рис. 3 Примерные формы сигналов в трех точках системы

Эффект от работы трех генераторов ключей заключается в создании манипулированной несущей с амплитудной модуляцией на выходе передатчика, что по сути дает характерный сигнал в громкоговорителе та-та-та радио…

Примерные формы сигналов в трех точках системы показаны на рисунке 3.

Последним этапом сборки передатчика будет строительство корпуса. Мы не будем приводить здесь готовые рецепты, рассчитывая на креативность наших читателей.

Проще всего использовать готовую пластиковую упаковку (которая обычно встречается в нашем хозяйстве) и упаковать собранную электронную схему с блоком питания. Наш электронный паук лучше всего сначала закрыть в полиэтиленовом пакете, чтобы защитить его от влаги или случайного короткого замыкания контактов, которые могут повредить интегральную схему.

Как было сказано ранее, антенна может представлять собой кусок провода, торчащий из корпуса, или провод длиной несколько метров, намотанный снаружи корпуса (такую ​​спираль иногда называют винтовой антенной). Такие антенны имеют всенаправленную диаграмму направленности и если кто-то хочет получить диаграмму направленности, то можно поэкспериментировать с использованием ферритовой антенны от старого радиоприемника. Эта операция немного сложна, т.к. такая антенна должна быть согласована с выходом, но обязательно найдутся читатели, которые знают о чем речь и обязательно проведут такой эксперимент (письма попросим позже).

Теперь несколько слов о том, как проводить другие игры помимо упомянутой выше азбуки Морзе.

Самой простой забавой будет так называемая охота на лис, заключающаяся в поиске спрятанного мини-передатчика (разумеется, из-за особенностей радиоволн передатчик с антенной нельзя спрятать за металлический шкаф или другой экранирующий металлический корпус) .

После настройки радиокомпаса на самый сильный сигнал определите местонахождение источника этого сигнала, используя характеристики ферритовой антенны.

Направленную ферритовую антенну нашего радио лучше всего настроить на самый слабый сигнал. Этот метод определения более четкого минимума более точен, чем максимальный сигнал.

Рис. 4 Схема обсуждаемого метода определения местоположения передатчика

Конечно, чтобы найти скрытый передатчик, необходимо отслеживать радиоприемник (RX) из двух разных мест. В каждом из них нужно определить направление — азимут, с которого приходят сигналы. Линии от обоих пеленгов пересекутся в месте расположения скрытого передатчика (лисы). Схема метода определения местоположения передатчика, рассмотренного выше, показана на рисунке 4.

В любом случае, такое прицеливание и поиск спрятавшейся лисы требует немного практики, и побеждает тот, кто сделает это в кратчайшие сроки. Возможно, читатели найдут другое применение нашему мини-маяку, например, найдут свою машину на парковке.

Стоит знать, что поиск скрытых маломощных передатчиков с помощью приемников с направленными антеннами является официальным международным видом спорта под названием Любительская спортивная радиолокация (АРС). В зависимости от частоты АРС ведется в диапазоне 80 м (3,5 МГц) с применением рамочных и ферритовых антенн и в диапазоне 2 м (144 МГц) с применением многоэлементных направленных антенн типа «Яги». Этот вид спорта сочетает в себе навыки радиолюбителя, физическую подготовку и навыки ориентирования в полевых условиях.

Для организации настоящей охоты на лис необходимо шесть передатчиков (лисиц), излучающих четко определенные сигналы. Эти передатчики должны быть размещены на расстоянии не менее 750 м друг от друга. Все передатчики должны быть слышны в начальной точке. Каждая радиовещательная станция транслирует разные позывные Морзе с пятиминутными интервалами: MOE; МОЙ; МОС; Минздрав; МО5 (передатчики включаются один за другим).

Подробнее о конструкции таких устройств и самом спорте вы можете узнать из журнала Świat Radio.