Простое радиоуправление из того, что было.

На форумах часто появляются вопросы от совсем начинающих, как сделать простое радиоуправление работающее в пределах квартиры и при этом, что бы в схеме не было дефицитных деталей, а проще, сделать из того, что есть.

Ради интереса решил заняться этой проблемой. Задача была не сделать какую либо законченную конструкцию, а просто попробовать проверить некоторые свои мысли. Первое, что напрашивается, это взять сверхрегенератор, который в отсутствии сигнала сильно шумит, а при приеме несущей, шум резко снижается и на этой основе сделать радиоуправление на одну команду. При проведении экспериментом мне сверхрегенератор не понравился. Из за его широкой полосы пропускания он ловит слишком много помех, что снижает дальность и помехоустойчивость, поэтому решил сделать примитивный узкополосный приемник с минимумом катушек. Что бы добиться простоты, решил делать приемник с низкой промежуточной частотой. Основной недостаток подобных приемников в том, что у них полностью отсутствует избирательность по зеркальному каналу, хотя даже в этом случае полоса пропускания получится несоизмеримо меньше, чем у сверхрегенератора, да опять же мы задумали сделать простейшую систему радиоуправления.

Вот я с помощью приставки ГКЧ к осциллографу смотрел АЧХ подобного приемника.

Видим, что прием возможен на частоте чуть ниже частоты гетеродина приемника или четь выше. Это как удобнее и разницы нет.Частоту выбрал 40 МГц, хотя можно и другую. В приемнике и передатчике можно применить одинаковые кварцы, хотя удобнее в приемнике поставить кварц на 40 МГц, а в приемнике на 20 МГц и удвоить частоту. Конечно еще удобнее, если бы кварц на 40 МГц был не гармониковый. Тогда упростилась бы схема передатчика до одного транзистора, но к сожалению у меня такого нет. Гармониковый кварц вытащил из старой видеокарточки, а на 20 МГц из старой сетевой карточки.Для начала, для пробы просто спаял УВЧ, смеситель и гетеродин.

Катушки L1 и L3 расположены на расстоянии 10 мм друг от друга и таким образом сигнал гетеродина поступает на вход смесителя.

Передатчик тоже самый простой. Тонкость только в том, что бы была возможность немного сдвигать частоту, кварц в передатчике должен возбуждаться на основной гармонике, можно и наоборот частоту сдвинуть в приемнике. Все зависит от того, какую часть устройства нужно минимизировать, приемник или передатчик. В данном случае минимизируем приемник.

Контур L1, С3, С5 настроен на удвоенную частоту кварца. С помощью L3 частоту генерации можно сдвигать в небольших пределах. Частоту установил на 7 кГц ниже  частоты гетеродина в приемнике, хотя можно и выше. Это как удобнее будет. Выше делается с помощью не катушки, а конденсатора включенного последовательно с кварцем. Я сделал с катушкой, т.к. с ней можно плавне настроиться на нужную нам частоту.  Поставил приемник и передатчик рядом. Осциллограф подключил на выход смесителя и увидел это. Это разница частот гетеродина и передатчика.

Это значит, что эксперименты можно продолжать.

Понятно, что после смесителя нужно поставить полосовой фильтр на нашу полученную промежуточную частоту. Первое, что напрашивается, это поставить активный транзисторный фильтр на основе двойного Т-моста, потом усилить и подать на АМ детектор. Прикинул количество транзисторов, и у меня получилось, что минимум нужно 8 штук. Что то не особо простой получается, поэтому решил фильтр и усилитель сделать на ОУ.

Промежуточная частота у меня получилась где то 7 кГц, хотя это не важно. Можно и 5 кГц и 10 кГц. Просто когда я спаял полосовой фильтр на ОУ, у меня так получилось. Полоса пропускания получилась порядка 2 кГц, что конечно ограничивает скорость передачи, но нам большая скорость и не нужна для наших целей. Схему я полностью нарисовал, т.е. вместе с дешифратором. Про него после подробнее напишу. ОУ можно и другой. Просто у меня был такой, вот я его и поставил.

VT1 – УВЧ.

VT2 – смеситель.

VT3 – гетеродин.

В УВЧ и в гетеродине можно поставить транзисторы n-p-n с Fт не менее 300 МГц, например КТ368.

Катушки L1 и L2 расположены на расстоянии 10 мм друг от друга и таким образом сигнал гетеродина поступает на вход смесителя. На выходе смесителя получаем нужную нам промежуточную частоту 7 кГц, которая поступает на полосовой фильтр на ОУ с центральной частотой 7 кГц. Дальше сигнал идет на усилитель тоже на ОУ.

VT4 – детектор.

После детектора можно поставить ключ и тогда получится простейшее управление. Нажал на кнопку, т.е. включил передатчик и пошел сигнал. Выключил передатчик и сигнал на выходе приемника пропал.

Но я сделал, что бы было можно кнопкой включать и выключать. Для этого после детектора стоит RS-триггер на КМОП. Инвертора КМОП можно взять любые. Я взял ИЛИ-НЕ, поэтому триггер управляется единицами.

Дешифрация включения и выключения самая примитивная. Если передатчик включить на короткое время, т.е. порядка на 0,3 сек, то идет сигнал выключения.

Если кнопку в передатчике держать больше секунды, то идет сигнал выключения. Это обеспечивается интегрирующими цепочками, что стоят на входах RS-триггера. В принципе верхнюю интегрирующую цепочку можно и не ставить, но я поставил для повышения помехоустойчивости. В данном случае наша система не реагирует на короткие импульсы, а именно такие короткие импульсы и создают помехи.

Катушки.

Катушки намотаны на сердечниках диаметром 6 мм. Имеют подстроечные сердечники из ВЧ феррита или карбонильного железа. L1 и L3 содержат 10 витков провода 0,45 мм

L2 намотана поверх L1, содержит 3 витка тонкого провода.

Передатчик.

В передатчике просто добавил еще один каскад.

VT1 – задающий генератор. Контур L1, С5, С9 настроен на частоту 40 МГц.

VT2 – усилитель.

Мощность получилась небольшая, но для расстояния в пределах квартиры её более, чем достаточно. При желании можно добавить еще каскад усиления в классе «С». Транзистор взять например КТ603 и тогда дальность резко возрастет, а если еще и питание поднять вольт до девяти, то вообще можно вытянуть порядка 0,5 вт, если на КТ603 приделать простенький радиатор.

С помощью катушки L3 можно сдвигать частоту. В данном случае уменьшать и точно настроиться на частоту работы приемника.

Подробнее про это написано здесь.

http://radiokot.ru/start/analog/practice/08/

Катушки L1 и L2 такие же, как и в приемнике. У L2 отвод от середины.

Катушка L3 содержит 20 витков провода 0,1 мм. Намотана секциями 4х5 витков. Вот примерно так.

Настройка передатчика.

Непосредственно на выход передатчика подключаем диодный пробник, а на его выход вольтметр. Конечно можно мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения.

Крутим L1 и L2 добиваясь максимума показаний вольтметра. У меня получилось где то 4 вольта. Теперь пока отключаем второй каскад, что бы при настройке приемника не нужно было уносить передатчик слишком далеко и не перегружать приемник, что бы настройка была более точная.

Приемник.

Ток VT1 порядка 1 ма.

VT2 порядка 0,5 ма.

VT3 порядка 3 ма.

Крутим L3 и добиваемся генерации гетеродина.

К приемнику припаиваем антенну длиной 4 – 5 см. Передатчик ставим рядом. Осциллограф подключаем на выход второго ОУ. Включаем передатчик и видим частоту е единицы килогерц. В передатчике крутим L3 и добиваемся максимума. У меня максимум получился где то при частоте 7 кГц. Если приемник перегружается, то нужно отнести передатчик подальше.

Если нет осциллографа, то можно смотреть через диодный пробник. Только конденсаторы в нем поставить по 0,1 мкф.

Теперь про антенны.

Я проверял в квартире и антенны у приемника и передатчика у меня были меньше 10 см. Сигнал в приемнике при этом из всех точек квартиры был очень даже сильный. Даже ограничивался.

На передатчике чем больше антенна, тем лучше, но я сделал 10 см. С приемником немного сложнее. Длину антенны на приемнике нужно выбрать такую, что бы на выходе детектора было не видно шумов. У меня получилось, что для моих целей самое оптимальное сделать антенну не более 15 см. Я сделал 10 см.

Вот я смотрю при выключенном передатчике на выходе второго ОУ с антенной длиной 10 см.

На выходе детектора ноль.

Это с антенной где то полметра.

На выходе детектора при этом вижу помеху.

Понятно, что если после детектора поставить триггер Шмита с порогом выше уровня шумов, то эта помеха мешать не будет, но мы же делаем «простейшее» управление, поэтому я это делать в данном случае не стал, а просто ограничил размер антенны на приемнике. Наша же цель, это сделать дистанционное управление в пределах комнаты.

Само собой, что через данный тракт можно передавать и импульсы, а на выход поставить жесткую логику или МК и сделать управление более многофункциональным. Правда частоту импульсов не следует делать в данной примитивной системе больше 300 Гц, т.к. полоса пропускания приемника всего лишь около 2 кГц, да и модуляцию лучше сделать ЧМ, а не АМ, но это опять усложнит схему. Для ЧМ полосу пропускания все таки придется увеличивать, но это потом.