В ожидании приобретения очередного прибора для домашней радиолаборатории, теперь для измерения КСВ антенн (или пока окончательно не сгорит греющийся выходной транзистор передатчика) мы с вами, уважаемый читатель, продолжаем дорабатывать портативную радиостанцию РК-Р01, сделанную из радиоконструктора. И сегодня на очереди у нас...
Доработка 3. Добавление схемы генератора вызова.
Цель доработки:
- улучшение эргономических характеристик конструкции
- повышение удобства пользования
Подобный узел, выполненный на микросхеме музыкального синтезатора УМС8, работающий по более сложному алгоритму я видел в одной из схем портативных радиостанций несколько лет назад.
Его использование при упрощённой схеме включения показалось мне более удобным, чем простое "ауканье" в микрофон при вызове абонента.
Простейший генератор вызова можно получить, временно превращая микрофонный усилитель передатчика радиостанции в мультивибратор, как показано здесь.
Для этого понадобится всего лишь замкнуть базу транзистора VT4 c коллектором транзистора VT3 через цепочку, состоящую из конденсатора ёмкостью 2200 пФ и резистора сопротивлением 10 кОм (можно даже обойтись и без резистора). Добавив коммутирующую данную цепь кнопку я попробовал задействовать такой генератор. Он мне не очень понравился. Звук гудка оказался тихим и не очень чистым, "с какой-то шепелявостью". Пробовал менять ёмкость конденсатора ‒ это не очень помогло. В результате я от него отказался.
Следующим вариантом генератора вызова могла бы стать схема, собранная из двух логических элементов, например на микросхеме К176ЛА7, К176ЛЕ5 или К561ЛН2. Подобный вариант описывается здесь.
Звучать должно громче и чище, но однотонные гудки, прерывисто звучащие по нажатию кнопки ‒ это всё-таки не так интересно.
Не стал собирать генератор и на микросхемах УМС. Остановила необходимость изготовления дополнительной печатной платы и ограниченность свободного пространства в корпусе радиостанции.
А вот импортные аудио-модули, выполненные в виде плоской бескорпусной микросхемы-капли на кусочке фольгированного гетинакса (вот она, уже готовая печатная плата), которые я не стал применять когда-то в новогодней открытке здесь вполне пригодились.
У меня в запасах нашлись три разновидности подобных микросхем:
- H9-088 ‒ со звуками пароходного гудка
- LX9300H ‒ с мелодией"Happy Birthday"
- PX088A ‒ с записью, обозначенной в одних интернет-магазинах как "Jingle Bells", в других же как "China melody"
Расположение печатных проводников на плате, как и типовая схема подключения у всех этих модулей практически одинакова. Поэтому подойдёт любой из них. Я остановился на PX088A.
Что потребуется помимо инструментов:
- аудио-модуль в виде плоской бескорпусной микросхемы-капли на кусочке фольгированного гетинакса, например PX088A
- микропереключатель-кнопка, работающая на замыкание, можно от старой компьютерной мыши
- толкатель кнопки, сделанный из корпуса транзистора МП42Б или подобного ему
- однорядный четырёхконтактный разъём-папа с шагом 2.54 мм с прямыми контактами
- однорядный четырёхконтактный разъём-мама с шагом 2.54 мм (ответная часть)
- микросхема стабилизатора напряжения NCP1117 с напряжением стабилизации 1.8 или 2.5 или 3.3 вольта (что хуже) в корпусе SOT-223
- конденсатор ёмкостью 2200 пФ
- возможно пара кремниевых диодов, например 1N4007
- немного разноцветного многожильного монтажного провода
- немного медного лужёного провода диаметром 0.75 мм для фиксации кнопки с помощью скобок
Микросхема PX088A начинает проигрывать мелодию сразу после подачи напряжения питания. Поэтому запускающую кнопку будем подключать в разрыв плюсового провода питания. Если в аудио-модулях других типов для запуска мелодии потребуется отдельная дополнительная цепь, коммутацию кнопки нужно будет изменить и, возможно, придётся использовать не четырёхконтактный, а пятиконтактный разъём для подключения.
Также для питания подобных микросхем используется источник с напряжением от 1.5 до 3-х вольт. То есть потребуется применить дополнительный стабилизатор, гасящий излишек от 9 вольт напряжения питания радиостанции. У меня нашлись подобные стабилизаторы на напряжение 3.3 вольта.
На практике при превышении питающего напряжения свыше 3-х вольт аудио-модуль работать отказался. Дополнительный излишек напряжения пришлось гасить парой кремниевых диодов. Но лучше сразу использовать стабилизатор напряжения на 1.8 или 2.5 вольта, поставив вместо диодов проволочную перемычку, обозначенную на схеме пунктиром.
Стабилизатор напряжения нужен в корпусе SOT-223, с расстоянием между выводами 2.54 мм, так как печатные проводники и отверстия на плате аудио-модуля расположены именно с таким шагом.
Шаг 1. Разрезаем кончиком острого ножа или резаком печатный проводник на плате аудио-модуля в двух местах. Места разреза показаны на фото красным цветом.
Шаг 2. У четырёхконтактного разъёма-папы с прямыми выводами плоскогубцами аккуратно загибаем концы выводов под прямым углом.
Если использовать готовый разъём с уже загнутыми выводами, то потребуется больше свободного места, на плате радиостанции его не так много, поэтому нам такой вариант не совсем подходит.
Затем напаиваем подготовленный разъём с обратной печатным проводникам стороны платы аудио-модуля. Подходящие отверстия в аудио-модуле уже есть, что очень удобно.
Использование отдельного разъёма для подключения генератора вызова также оправдано лёгкостью его замены, в случае необходимости, например если мелодия наскучит.
Шаг 3. Микросхемный стабилизатор напряжения NCP1117 в корпусе SOT-223 припаиваем к выводам аудио-модуля со стороны печатных проводников, как показано на следующем фото.
Напряжение питания на аудио-модуль подаётся с теплоотводящего контакта стабилизатора (вывод 4) через гасящие лишний вольт пару кремниевых диодов. Если используется стабилизатор с напряжением стабилизации 1.8 или 2.5 вольта, то диоды не нужны и заменяются проволочной перемычкой.
Разделительный конденсатор ёмкостью 2200 пФ включается между выходом микросхемы и выводом разъёма аудио-модуля.
В результате готовый для подключения аудио-модуль выглядит так.
Выводы разъёма модуля генератора вызова (считая справа налево):
- Вывод 1 ‒ корпус
- Вывод 2 ‒ +3.3 вольта стабилизированного напряжения, к схеме радиостанции не подключается
- Вывод 3 ‒ +9 вольт напряжения питания, подается от кнопки вызова
- Вывод 4 ‒ выход генератора вызова, подключается к базе транзистора VT4 микрофонного усилителя радиостанции
Шаг 4. Установленный на плату радиостанции аудио-модуль начинает проигрывать мелодию (слышимую вызываемым абонентом) при нажатии кнопки вызова, кнопка приёма-передачи при этом тоже должна быть нажата. Поэтому нужно постараться расположить кнопку вызова в таком месте корпуса, чтобы она, с одной стороны, была легко доступна, с другой ‒ не мешала случайным нажатием обычному разговору.
Я расположил кнопку вызова слева от повышающего преобразователя напряжения, неподалёку от края платы радиостанции.
Кнопка вызова фиксируется на плате радиостанции с помощью пары скобок из медного обмоточного провода толщиной 0.75 мм, зачищенного от эмалевой изоляции и залуженного. Предварительно на плате для крепления скобок просверливаются четыре отверстия диаметром 0.8 мм.
К скобкам же и подпаяны выводы кнопки.
С обратной стороны платы двумя отрезками многожильного монтажного провода контакты кнопки (и скобки) соединены с линией напряжения питания передатчика и выводом 3 ответного разъёма (красный провод).
Шаг 5. Толкатель кнопки делается из корпуса биполярного транзистора МП42Б (или подобного ему, лучше неисправного). Выводы транзистора отрезаются, донышко корпуса стачивается надфилем до плоскости.
В корпусе радиостанции под толкатель кнопки полукруглым надфилем вытачивается отверстие диаметром 8.5 мм.
При закрытии крышки корпуса толкатель выступает из него примерно на 1.5-2 мм, обеспечивая удобный тактильный контакт с чётко слышимым щелчком при нажатии.
Шаг 6. Ответный четырёхконтактный разъём (мама) для подключения аудио-модуля располагается на плате радиостанции между микрофонным усилителем передатчика и платой преобразователя напряжения. Под его выводы на плате также сверлятся отверстия диаметром 0.8 мм.
А вот и сам установленный разъём.
Со стороны печатных проводников на плате радиостанции ответный разъём подключается отрезками монтажного провода к нужным точкам платы (считая на следующем фото выводы разъёма справа налево):
- Вывод 1 ‒ к общему проводу (без изоляции)
- Вывод 2 ‒ не подключён
- Вывод 3 ‒ к +9 вольт источника питания через кнопку вызова (красный провод)
- Вывод 4 ‒ к базе транзистора VT4 микрофонного усилителя радиостанции (зелёный провод)
Установленный на плату радиостанции генератор вызова выглядит так.
Заменить его на аналогичный модуль с другой мелодией - дело нескольких минут. Вроде бы излишняя безделица, но зато у радиостанции появился свой музыкальный "позывной". Да и аналогичную рацию "своего" абонента распознать теперь будет проще.
Вышеописанные доработки проводятся для каждого экземпляра радиостанции, после их дополнительной донастройки можно переходить к полевым испытаниям.
Полевые испытания.
Наконец-то, после полугодовой задержки, дошло дело и до них.
Проводить испытания на максимальную дальность связи, лучше всего, конечно, вдвоём.
Где-нибудь на открытой местности, в поле, или в парке, или в лесу.
Постепенно отходя друг от друга и общаясь по рациям до полного прекращения радиосвязи.
Но можно проверить дальность радиосвязи и в одиночку, как попытался сделать это я.
Для этого мне потребовался дополнительный источник аудиосигнала, в качестве которого был использован громкоговорящий карманный радиоприёмник, работающий в режиме MP3-проигрывателя. Записываем на его карту памяти набор знакомых, легко узнаваемых песен, включаем их воспроизведение и подносим к микрофону одной из радиостанций, работающей в режиме передачи.
Для фиксации на радиостанции кнопки "приём-передача" в режиме передачи очень пригодится несколько нейлоновых стяжек.
Альтернативным способом может стать включение на радиостанции в режиме передачи генератора вызова.
В этом случае дополнительный внешний источник аудиосигнала не потребуется, но потребуются дополнительные пластиковые стяжки для фиксации кнопки вызова. Ну и качество (разборчивость речи) с микрофона оценить не удастся.
Затем, не забыв вытянуть телескопическую антенну, располагаем работающую передающую радиостанцию и MP3-бормоталку на подоконнике окна квартиры (у меня так: первый этаж, окна закрыты, двойное остекление, на окнах железные решётки, что, вероятно, снижает уровень излучаемого сигнала), отходим от дома, сначала, по возможности, по линии прямой видимости, а затем и за другие здания.
В намеченных заранее точках маршрута, через примерно каждые 50-100 метров включаем вторую радиостанцию на приём и пытаемся оценить наличие и качество принимаемого сигнала, так постепенно обходя окрестности района.
Я проводил испытания в городских условиях. Район, в основном с пятиэтажной застройкой "хрущёвками", но попадаются и 9-ти и 12-ти этажные здания.
Квартал зелёный, между домами очень много насаждений, кустов и деревьев (в основном лиственные). Погода при проведении испытаний - солнечная, редкая облачность (но до ионосферы всё равно сигналом такой мощности не дотянуться), влажность повышенная, утром шёл дождик. Время проведения ‒ около 17 часов, последние дни уходящего лета.
После проведения испытаний отметил пройденные точки на Яндекс.Картах и с помощью инструмента "Линейка" рассчитал расстояние по прямой до них от передатчика. Несложно.
Эксперимент можно повторить, поменяв радиостанции местами.
И, наконец, результаты.
На расстоянии в 50 метров в пределах прямой видимости радиосигнал ловился успешно, хотя и с некоторыми шумами.
На расстоянии в 120 метров, буквально через пару метров за углом промежуточного здания радиосигнал приниматься перестал.
Мда... Совсем негусто. Просто так себе результат.
Это, конечно, лучше, чем приём на расстоянии в 10 метров в пределах квартиры.
Но это пока всё-таки ещё очень далеко от желаемого результата.
Желаемый результат, напомню, минимум метров 200-300, а лучше 500 и совсем хорошо хотя бы километр. А полтора километра ‒ было бы просто прекрасно.
В городских условиях.
Поэтому доработки радиостанции необходимо продолжить.
Что дальше?
После доведения выходной мощности передатчика до 300-400 мВт, что уже сделано, первоочередной задачей должно стать согласование с передатчиком антенны. Чтобы вся мощность сигнала передатчика не тратилась на разогрев выходного транзистора, а уходила в антенну. Для этого потребуется обзавестись измерителем коэффициента стоячей волны (КСВ-метром или SWR-метром), освоить навыки работы с ним. Возможно потребуется дополнительное согласующее устройство к антенне. Возможно также придётся дорабатывать или менять саму антенну (Пётр, Радиолюбитель, кажется насчёт антенны Вы целиком правы, но я только сейчас дошёл до осознания этого момента. А освоить его ещё только предстоит).
Также можно обратить внимание и на приёмник радиостанции. Например добавив схему более точной электронной настройки его частоты с помощью варикапа и многооборотного подстроечного резистора.
А ещё пока остался не рассмотренным вопрос повышения чувствительности приёмника (для достижения поставленной цели по дальности приёма-передачи). Для этого предстоит попробовать отключить схему бесшумной настройки микросхемы TDA7021 (или она уже отключена?).
На крайний случай, по аналогии с генератором передатчика заменить целиком блок приёмника на отдельный модуль, выполненный, например на микросхеме MC3361 (с лучшей, чем у TDA7021, чувствительностью), как мудро советовал один из читателей, а именно jak jak в комментариях к поза-поза-поза-прошлой статье цикла.
В общем получается как с домашним ремонтом: "...у ремонта есть начало, у ремонта нет конца...".
По крайней мере возиться со всем этим, мне лично пока интересно.
А если это всё ещё интересно и вам, уважаемые читатели, буду стараться продолжать держать вас в курсе дальнейшего развития событий по данной теме.
31 августа 2021 года.
С уважением, Ваш @mp42b.
Предыдущие статьи по теме:
1. Повысить? Можно! Про преобразователь напряжения на микросхеме MC34063 из конструктора
2. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Из радиоконструктора. От "РадиоКОТструктора". Часть 1. Распаковка, комплектующие, схема, плата, пайка
3. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Из радиоконструктора. От "РадиоКОТструктора". Часть 2. Первоисточники, антенна, электропитание
4. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Из радиоконструктора. От "РадиоКОТструктора". Часть 3. Включение и настройка.
5. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Из радиоконструктора. От "РадиоКОТструктора". Часть 4. Сборка конструкции.
6. Генератор несущей частоты с кварцевой стабилизацией. Для портативной КВ ЧМ радиостанции РК-Р01.
7. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Часть 5. Доработки. Стабилизация частоты и увеличение мощности передатчика.
<-- Предыдущая статья | Содержание 2019-2021 | Следующая статья -->
#простые вещи #mp42b #радиосвязь_mp42b
#сделай сам #электроника #электроника для начинающих #радио #радиоконструктор
