La photo montre un émetteur FM sans fil, radio de poche et disque jaune pour les comparaisons de taille.Parlez dans l'émetteur et les autres vous entendent sur toute radio FM. L'émetteur peut être construit en un après-midi avec des pièces simples, abordables et largement disponibles. Construction est amusant et beaucoup peut être appris que la performance est modeste; par exemple, votre voix devient difficile à entendre à des distances supérieures à 25 pieds.Motivation et Public
Nos objectifs à long terme avec de tels circuits sont en télécommande et d'acquisition de données. Les tonalités pourraient être transmises à tourner sans fil marche / arrêt des actionneurs d'un robot. données de capteurs pourraient être converties en morse comme les sons et déchiffrés par un microcontrôleur pour contrôler sans fil les environnements. Le public de ce tutoriel serait également motivée par ces applications. Construire un émetteur FM simple serait un premier pas vers ces objectifs.
Pas vous donner de faux espoirs, ce transmetteur FM est loin d'être parfaite offrande que des performances modestes. Tout d'abord, le réglage de l'émetteur peut être frustrant. Même de légères tours dans le condensateur variable peuvent entraîner d'importants changements de fréquence. Deuxièmement, émetteur tuning souvent donné lieu à une fréquence harmonique. Au lieu de la destinée 108 MHz par exemple, le condensateur de réglage a abouti à une fréquence de l'émetteur 216 MHz. En plus d'entendre votre voix, on pouvait entendre un peu les émissions de radio de la station.
Une réponse est que beaucoup peut être appris et ce tutoriel est est appendixed avec les mathématiques sous-jacentes pour calculer les paramètres tels que (1) la fréquence de tranmitter, puissance et plage (2) longueur de l'antenne et (3) la bobine d'enroulement nécessaire. Souvent sur le web, on trouve juste un schéma. En ajoutant l'analyse (en mathématiques de niveau secondaire), on peut concevoir des améliorations sur les performances de l'émetteur.
Le public de ce tutoriel est donc électronique passionnés qui:
- ne pas avoir beaucoup de FM ou radio fréquence (RF) expérience
- vouloir construire un émetteur FM
- vouloir apprendre comment ces émetteurs fonctionnent
- vouloir apprendre comment les composants sont sélectionnés par exemple le calcul du nombre de tours lors de la construction d'une bobine d'air, longueur de l'antenne etc.
Liste des pièces et Sources
| DESCRIPTION DES PIÈCES | VENDEUR | PARTIE | PRIX (1999) | QTE | |
| 2N2222 (TO-18 CAS CAN) NPN EMETTEUR | JAMECO | 38 236 | .39 | 1 | |
| ELETRET MIC 4.5V LOW impédance | JAMECO | 136 573 | 0,75 | 1 | |
| 4 à 30 PF condensateur variable | JAMECO | 32 838 | 0,99 | 1 | |
| SPST | JAMECO | 76 523 | 1.09 | 1 | |
| BR2325 3V Pile | JAMECO | 11789 | 1.95 | 2 | |
| PORTE PILE POUR DEUX CELLULES CR2325 | JAMECO | 38 543 | 0.66 | 1 | |
| 10 KOHM RESISTANCE | 2 | ||||
| 4.7 KOHM RESISTANCE | 1 | ||||
| 47 OHM RESISTANCE | 1 | ||||
| 10 UF ELECTROLYTIC PAC | JAMECO | 158 529 | .09 | 1 | |
| 0,01 UF bouchon en céramique | JAMECO | 15229 | .05 | 1 | |
| PROTOTYPING CONSEIL 1.6X2.7 SQ.IN | JAMECO | 105 099 | 4,95 | 1 | |
| 4.7 PF bouchon en céramique | RADIO SHACK | 272-120 | .49 | 1 | |
| (OPTION) 34.75 INCH antenne télescopique | RADIO SHACK | 270-1402 | 3.99 | 1 | |
| (OPTION) MAGNET WIRE calibre 22 | RADIO SHACK | 278-1345 | 3.99 | 1 | |
| Paille à soda | McDONALD'S | GRATUIT | 1 | ||
Construction
Une combinaison de wirewrapping et soudure a été utilisé pour construire l'émetteur FM. La carte de prototypage de Jameco offre assez de place pour (non critique) placement de la pièce. Vous devriez essayer de garder toutes les pièces rapprochées et garder les fils conducteurs court. Les photos ci-dessous illustrent possible placement de partie (à gauche) et du côté de la soudure (à droite).
Schématique
FmTx031402a.pdf est le fichier Acrobat de la même schématique. Vous aurez besoin du logiciel gratuit Acrobat Reader d'Adobe pour la visualiser.
Le schéma et la construction du circuit sont relativement simple. Parmi les faits saillants et des clarifications aux travaux de construction de circuit sont donnés prochaine.
Microphone électret
Un microphone à électret a deux broches qui connectent les conducteurs positif et négatif d'une pile. Comme le montre le schéma ci-dessous, on observe au fond du microphone à électret. Le coussin qui touche physiquement le boîtier du microphone se connecte à plomb de la batterie négative.
Batteries
Vous pouvez remplacer les piles de montre, on trouve généralement dans les calculatrices et les montres, avec régulièrement AA 1.5V, C ou D-cellules. Les piles boutons ont cependant moins de place et peuvent souder sur la carte de test.2N2222A Transistor
Le 2N2222A est un transistor NPN très commun. Celui utilisé ici (Jameco # 38236) est le métal peut taper (TO-18 boîtier). Ses trois broches sont à la base (B), le collecteur (C) et l'émetteur (E) du transistor. Il n'y a pas brochage standard pour transistors. En tant que tel, demander la fiche technique du transistor lors de la commande pour identifier le brochage, ou si vous possédez un multimètre avec un testeur de transistor, l'utiliser.
Le 2N2222A est également livré dans un (style TO-92) boîtier en plastique noir que vous pouvez utiliser si vous voulez. Le T0-18 est préféré parce que la boîte a un petit onglet qui représente généralement l'axe de l'émetteur.
Assurez-vous d'identifier correctement le brochage de la 2N2222A et correctement câbler la base, collecteur et l'émetteur dans le schéma. Souvent, les dysfonctionnements du circuit parce que les broches étaient mal câblé.
Condensateur variable
Les pistes pour le condensateur variable ne rentrent pas dans des cartes de prototypage 0,1 pouces normales. Vous pouvez dremel-foret dans la carte de prototypage à faire les fils en forme. Sinon, vous pouvez souder fil aux conducteurs, mais si vous le faites, garder les fils aussi courte que possible afin d'éviter les capacités parasites.Inducteur
Un inducteur est juste une bobine de fil et vous devez liquider un pour ce circuit. Un inducteur est caractérisé par sa longueur, le rayon et le nombre de tours de fil de la bobine. fil de bobinage (Radio Shack partie 278-1345) a été utilisé pour construire l'inducteur mais vous pouvez utiliser brin 22 AWG fil de cuivre de calibre solide standard.
Certains en ligne et articles imprimés décrivent enrouler le fil autour d'un crayon. Malheureusement, crayons viennent en différents diamètres et donc soude la paille d'un McDonald a été utilisé; la paille rayé jaune-rouge-blanc, trouvé dans chaque McDonalds dans le monde, est de la même taille. Le rayon de la paille est exactement 0,1325 pouces (diamètre = 0,2650 pouces) et 1/4 pouces a été coupa la paille.
Ensuite, un fil de morceau droit a été enroulé autour de ce 1/4 de pouce extrait six fois et soudé sur la carte de prototypage puis. Le résultat final est une bobine d'inductance (également connu en tant que bobine à noyau d'air) avec un rayon de 0,1325 pouce. Si vous le souhaitez, vous pouvez appliquer du vernis à ongle clair de certaines femmes à garder en permanence le fil sur le bout de la paille.
Antenne
Un long morceau de calibre 22 fil de cuivre stramd solide de 30 pouces est une antenne appropriée. Cependant lors de l'exécution de l'émetteur, vous risquez emmêlement de fil. En tant que tel, vous pouvez visser une antenne télescopique, comme ceux trouvés une radio, dans la carte de prototypage.Théorie: Comment fonctionne le transmetteur FM t-il?
Le condensateur variable et votre self-made inducteur se met à vibrer à des fréquences dans la bande radio FM (88 à 108 MHz). Le microphone à électret a une résistance qui dépend de la force avec laquelle vous parlez en elle. Ce microphone est alimenté par batterie et selon la loi de V = IR Ohm, les variations de résistance de tension fixe entraînera des changements proportionnels du courant. Ce courant alimente la base du transistor 2N2222 NPN qui est connecté à l'condensateur variable, l'inductance et de l'antenne. L'effet net est que, selon la valeur de votre condensateur variable, votre voix sera modulé à transmettre à une fréquence comprise entre 88 et 108 MHz. Si une radio de poche FM à proximité est à l'écoute de cette fréquence, vous serez entendu lorsque vous parlez dans votre émetteur.
Les valeurs des composants du circuit sont dérivées de mieux comprendre comment ce transmetteur FM fonctionne. Le calcul sous-jacente est assez simple et peut être trouvé dans la plupart des manuels de physique de premier cycle universitaire.
Inductance d'une bobine à air de base
Votre inductance de self-made a une valeur déterminée par son rayon r, longueur x et le nombre de spires de fil n.
Pour votre paille à soda inducteur McDonald, r = 0,1325 pouces, x = 0,25 pouces et n = 6 tours et des résultats de L = 0,171 microhenry ou 0,000000171 Henry.
La fréquence spécifique f généré est maintenant déterminée par la capacité C et inductance L mesurée en farads et Henry respectivement:
Fréquence de résonance d'un circuit LC parallèle
Stations de radio FM fonctionnent sur des fréquences entre 88 et 108 MHz. Le condensateur variable et votre self-made inducteur constituent un circuit LC parallèle. Il est aussi appelé un circuit de réservoir et se met à vibrer à une fréquence de résonance qui sera ramassé votre radio FM de poche.
Dans les circuits des réservoirs, la physique sous-jacent est que le condensateur stocke l'énergie électrique dans le champ électrique entre les plaques et une énergie stocke de l'inducteur dans le champ magnétique induit par la bobine d'enroulement. L'équivalent mécanique est le solde d'énergie dans un volant d'inertie; moment cinétique (l'énergie cinétique) est équilibré par le ressort (énergie potentielle). Un autre exemple est une pendule où il ya une cinétique par rapport à l'équilibre de l'énergie potentielle qui dicte la période (ou fréquence) des oscillations.
Compte tenu de vos gammes de condensateur variable 4-34 pF, votre circuit de réservoir résonnante entre 66 et 192 MHz, bien dans la gamme de la radio FM. Pour calculer ces valeurs pour différentes valeurs de C, N, R et X une feuille de calcul Excel simple, appelé CalcFreq.xls a été créé. Il suffit d'entrer les valeurs et l'inductance et la fréquence sont calculés automatiquement.
Longueur de l'antenne
Vous avez construit votre antenne soit avec un morceau de solide brin fil de calibre 22 ou 30 pouces de long utilisé une antenne télescopique extensible. Sa longueur doit être d'environ 1/4 de la longueur d'onde FM; rappeler que la multiplication fréquence et la longueur d'onde est égale à la vitesse de la lumière.Vous aurez plus probablement fonctionner votre émetteur près de 108 MHz, comme tel:
Condensateurs fixes
En se référant au schéma, C2 et C4 agissent comme des condensateurs de découplage et typiquement 0,01 uF (ou 0,1 uF) sont utilisés. C4 tente de maintenir une tension constante sur l'ensemble du circuit malgré les fluctuations de la tension de la batterie en tant que matrices.
Un condensateur peut être considéré comme une résistance dépendant de la fréquence (appelé réactance). Discours compose de différentes fréquences etle condensateur C1 les empêche. L'effet net est que C1 module le courant passe dans le transistor. En utilisant une valeur importante pour C1 renforce basses fréquences (basses) tandis que les valeurs plus petites accentuation des aigus (hautes fréquences).
Le condensateur C3 travers le transistor de 2N2222A sert à maintenir le circuit de réservoir vibrant. En théorie, tant qu'il y est une tension d'alimentation à travers l'inductance parallèle et un condensateur variable, il doit vibrer à la fréquence de résonance indefinetely. En réalité cependant, la fréquence décroît en raison des pertes de chauffage. C3 est utilisé pour prévenir la carie et la feuille 2N2222A spec suggère une capacité de 4 à 10 pF.
Résistance pour Micro Electret
La feuille de spécifications pour la Jameco # 136573 microphone électret dit le courant maximal est de 0,5 mA. Lorsque alimenté par batterie à 6V, puis lachute de tension aux bornes de R1 est V1 = 1.92V. Le courant qui en résulte à travers le microphone est inférieur à la valeur maximale carRésistances et la 2N2222A
Le transistor de 2N2222A a classé les maximums exigeant donc un diviseur de tension réalisé avec R2 et R3 et l'émetteur de limitation de courant avec R4.
La puissance nominale maximale de l'2N2222A est Pmax = 0,5 W. Cette puissance influe sur la distance que vous pouvez transmettre. Irrésistible le transistor va chauffer et détruire. Pour éviter cela, on peut calculer que l'émetteur FM émet environ 124 mW et est bien inférieur à la valeur maximale. Les détails mathématiques sont donnés dans RfMath.pdf .
La puissance est intimement liée à la distance de transmission. À 124 mW et 30% l'efficacité de rayonnement, la distance maximale entre le transmetteur FM et une radio à piles se situera betweem 35-112 pieds. Les calculs sont donnés dans RfDistance.pdf .
Opération
Tout d'abord, utiliser une poche radio à piles comme un récepteur. Boom-boîtes et chaînes hi-fi (110 ou 220 V) ne sont pas recommandés alimenté en courant alternatif; radios à piles sont beaucoup mieux à recevoir des transmissions que des unités alimentées en courant alternatif.- Réglez votre radio à l'air mort, à savoir les fréquences dans la bande radio FM qui sont silencieux ou seulement certains sifflement. Des fréquences proches de 108 MHz sont typiquement de l'air mort. La Radio-Locator page Web répertorie les stations de radio locales dans votre région. Cela peut vous aider à identifier les fréquences d'air stagnant.
- Allumez votre émetteur FM, étendre son antenne et garder l'émetteur environ 2 mètres de votre radio FM. Parlez dans le micro tout en ajustantlentement le bouchon variable. Utilisez votre ongle ou un tournevis non métallique jusqu'à ce que vous vous entendez à la radio. Ce processus est frustrant fastidieux, nécessitant attention condensateur tuning. Vous êtes à l'écoute une fois que vous entendez hurler (aussi connu comme un micro chaud) qui indique la rétroaction émetteur-récepteur.
- Augmentez la distance entre émetteur-radio. Félicitations - vous avez un microphone sans fil!
