Predajnici
čiji se titrajni krug sastoji od zavojnice i kondenzatora
(LC) najjeftiniji su i najjednostavniji za izradu. Kod njih
se vrlo jednostavno može mijenjati izlazna frekvencija i
to u relativno širokom opsegu (vidi članak Oscilatori
- proračun titrajnog kruga). Promjenu frekvencije
postižemo promjenom kapaciteta kondenzatora (ugradnjom promjenjivog
kondenzatora) ili promjenom induktiviteta zavojnice u titrajnim
krugu (ugradnjom podesivih feritnih jezgrica ili jednostavnim
razvlačenjem ili skupljanjem zavoja zavojnice). Međutim,
već smo spomenuli da postoji mnogo faktora koji će neželjeno
djelovati na promjenu vrijednosti elemenata u LC krugu,
te LC oscilator slovi kao jedan od najnestabilnijih. U uređajima
gdje potrebna velika točnost frekvencije koriste se kristalni
oscilatori ili se na razne načine dodatno stabilizira LC
oscilator (točno određenom jačinom povratne veze i filtriranog
napona napajanja kako bi se spriječilo zagrijavanje tranzistora,
upotreba polistirenskih (stirofleks) kondenzatora malih
gubitaka ili zračnih mehanički stabilnih promjenjivih kondenzatora,
oklapanjem oscilatora za zaštitu od vanjskih VF smetnji
i zalijevanjem zavojnica kako bi se spriječili mehanički
pomaci podešene zavojnice itd.).
Međutim,
s obzirom da će ovaj naš oscilator biti jedini stupanj predajnika,
nije neophodna njegova velika stabilnost jer neće utjecati
na rad drugih stupnjeva, a zbog malih napona napajanja neće
biti niti prevelikog zagrijavanja. Vjerojatno će u radu
postojati malo "bježanje frekvencije", ali jednostavnim
zahvatima to se može svesti na najmanju mjeru: ugradnjom
uređaja u kućište sa antenom u obliku čvrste-fiksirane,
a ne savitljive žice, izvedbom zavojnice u obliku vodova
tiskanih na pločici umjesto samostojećih čime se osigurava
njena mehanička stabilnost (vidi članak: Proračun
zavojnica štampanih na pločici), a upotrebom AFC
funkcije kod prijema ta će se pojava potpuno eliminirati.
Na
gornjim slikama prikazane su tri uobičajene izvedbe mini-predajnika
sa jednim tranzistorom koji radi kao modulator i oscilator.
U prvom primjeru zavojnica se izrađuje kao samostojeća na
pločici (vidi članak: Izrada i označavanje zavojnica,
bobina, toroida, gimmick kondenzatora) u drugom
primjeru zavojnica je štampana na samoj pločici, a u trećem
primjeru podešavanje frekvencije vršimo ugrađenim promjenjivim
kondenzatorom. Zavojnica se izrađuje od bakrene lakom izolirane
žice debljine 1 mm (kakva se koristi kod transformatora
i elektromotora), a sadrži 6-8 navojaka motanih na tijelo
promjera 5 mm, koje se nakon motanja i obrade krajeva zavojnice
za lemljenje (uklanjanje zaštitnog laka sa krajeva) izvadi
iz zavojnice te ostaje samonoseća zavojnica koja se izravno
lemi na pločicu. Zavojnicu možemo motati i na vijak određenog
promjera, a tada ćemo dobiti zavojnicu sa podjednakim razmacima
između zavoja. Ovakva zavojnica u kombinaciji sa kapacitetom
od 4-20 pF koristi se za titrajni krug kod svih ovakvih
predajnika za UKV radio-difuzni opseg 88-108 MHz. Skupljanjem
ili razvlačenjem zavoja zavojnice i praćenjem signala na
prijemniku vrlo jednostavno ćemo grubo podesiti predajnik
u UKV opseg (razvlačenjem zavojnice frekvencija se smanjuje).
Pomoću feritne jezgrice ili promjenjivog kondenzatora, po
potrebi možemo izvršiti fino ugađanje frekvencije (povećanjem
kapaciteta frekvencija se smanjuje).
Kao
antena za ovakve predajnike može poslužiti bilo kakva bakrena
žica dužine oko 50 cm. Ona se spaja na kraju prvog zavoja
zavojnice. Ukoliko se smanji mjesto spajanja antene na zavojnici,
povećati ćemo stabilnost oscilatora međutim time će se ujedno
smanjiti izračena snaga tj. domet predajnika. Zbog već spomenutih
razloga, dobro je koristiti neku
čvrstu (nesavitljivu) izvedbu antene, jer njezino pomicanje
ili savijanje utječe na izlaznu frekvenciju predajnika.
Potrebno je eksperimentirati sa različitim dužinama, dok
ne dobijemo najveći domet. Pouzdan rad postiže se sa dužinom
antene od 50 cm ili manje. Naravno da dužom antenom možemo
postići veći domet, međutim ako pretjeramo, krug može početi
oscilirati i performanse će naglo pasti. Najbolje je uzeti
standardnu teleskopsku antenicu, kakva se nalazi na većini
radio-prijemnika (nije savitljiva i lako joj se mijenja
dužina). Domet predajnika je najmanje 100 metara, a on se
može smanjiti ili povećati promjenom vrijednosti otpornika
na emiteru tranzistora Re. U tablici je prikazano kako se
mijenja domet predajnika ovisno o emiterskom otporu:
Emiterski
otpornik |
Potrošnja
struje |
Približan
domet |
100
E |
30
mA |
500
metara |
220
E |
11
mA |
120
metara |
330
E |
8
mA |
100
metara |
1
K |
5
mA |
50
metara |
Upotrijebljeni
mikrofon je kondenzatorski (Electret) koji se preko otpornika
Rmic napaja istosmjernom strujom. U našem slučaju taj otpornik
ima vrijednost 4K7. Međutim, za dobar rad većine electret
mikrofona potrebna je struja veća od 1mA, pa se smanjenjem
vrijednosti toga otpornika može znatno povećati osjetljivost
mikrofona. Ukoliko se želi koristiti dinamički mikrofon
ili ako se na ulaz FM predajnika želi spajati izlaz za slušalice
nekog audio uređaja, potrebno je ukloniti otpornik Rmic,
te zamijeniti polaritet elektrolitskog kondenzatora od 1
uF. Naravno, kao što je već objašnjeno, osjetljivost mikrofona
bez pojačala nije velika, te stoga ne možete očekivati da
će se čuti šapat na 5 metara od mikrofona. Potrebno je govoriti
izravno u mikrofon, kao i kod svakog drugog normalnog mikrofona.
Vrijednosti
ostalih komponenti kod ovakvih predajnika nisu kritične.
Tolerancija vrijednosti otpornika može biti od -50% do +200%.
Kondenzatori koji se koriste za prijelaz i odvajanje signala
mogu biti bilo koji između 470pF do 100uF, a umjesto kondenzatora
od 1nF na koji se veže mikrofon može se staviti bilo koji
između 270pF do 2n2 (u koliko je vrijednost kondenzatora
prevelika tada nedostaju visoke frekvencije pri modulaciji).
Tranzistor također nije kritičan i može se ugraditi većina
jeftinih NPN tranzistora opće namjene (BC 107, BC108, BC109,
2N3564, 2N5225, 2N2222 ...)
Za
ova tri primjera shema predajnika vrijedi isto kao i za
prethodne sheme. Prvi primjer prikazuje shemu predajnika
sa minimalnim brojem elemenata, na koji se može izravno
vezati kondenzatorski mikrofon, a ako na stezaljke "Signal
IN" želimo priključiti neki drugi izvor NF audio signala,
potrebno je ukloniti otpornik Rmic. Tada se ulazni signal
na bazu tranzistora može dovesti i preko kondenzatora od
oko 0,1 uF.
Predajnik
prikazan u sredini napaja iz baterije napona 3V (jedna mala
litijeva baterija), a to je postignuto smanjenjem vrijednost
otpornika Rmic i Re. Također, za poboljšanje perfomansi
i povećanje dometa predajnika može se ugraditi i bypass
kondenzator od 1n (na shemi prikazan crtkano).
U
trećem primjeru imamo shemu predajnika koji stabilno radi
u opsegu 60-110 MHz. Napaja se naponom od 12 V pri čemu
troši 2 mA struje. Zahvaljujući zavojnici L2 dovoljna je
antena duljine 15 cm. izlazna snaga predajnika je 5 mW.
Evo podataka o izradi zavojnica za ovaj predajnik:
L1
– 6 namotaja žice promjera 0,8 do 1 mm, razmaknutih
za debljinu žice, na tijelu 4 x 0,75 x 10 mm sa feritnom
jezgricom U-31; izvod na drugom navojku od gore (od
strane točke napajanja +12V) |
|
L2 – na
plastičnom tijelu bez jezgre, promjera 4 mm, namotamo
zavoj do zavoja žicu promjera 0,4 do 0,6 mm u dužini
od 8 do 10 mm |
L3 – prigušnica
1 mH |
|
Vidimo
da je najveći nedostatak do sad opisanih predajnika niska
razina ulaznog signala iz mikrofona što uzrokuje lošu modulaciju
signala. Modulacija se može znatno poboljšati uz pomoć kapacitivne
(varikap) diode. Kapacitet ovih dioda ovisi od priključenog
inverznog napona, pa se modulacija postiže
superponiranjem izmjenične komponente ulaznog audio signala
na inverzni napon varicap diode
(vidi
članak: Varikap diode u KV prijemnicima). U nastavku
pogledajmo nekoliko shema predajnika sa varikap diodama.
|
|
|
|
U
prvom primjeru dana je shema predajnika dometa do najviše
200 m. Varikap dioda BA 121 mijenja svoj kapacitet u ritmu
NF signala iz mikrofona. Kondenzator serijski vezan sa diodom
služi za odvajanje istosmjerni od VF napona. Zavojnica sa
paralelno spojenim kondenzatorom čini oscilatorski titrajni
krug koji određuje na kojoj frekvenciji će raditi predajnik
- oscilator. Emiterski otpornik određuje radnu točku oscilatora
i vrijednost mu ovisi o upotrijebljenom tranzistoru. Zavojnicu
čini 6 namota Cu-lak žice debljine 0,8 mm na tijelu od 5
mm, napajanje - izvod na 2.5 namotaju od hladnog kraja,
antena - izvod na 3.5 namotaju od hladnog kraja. Odmah desno
vidimo još jednu shemu predajnika, također napajanja od
1,5 V i dometa najviše 200 m. DC prednapon preko otpornika
od 12K. I ovdje se modulacija vrši preko varikap diode,
koja sa serijski vezanim kondenzatorom određuje i frekvenciju
predajnika. Preko otpornika vezanog na bazu tranzistor dobiva
istosmjerni prednapon, i on određuje radnu točku tranzistora.
Povratna sprega ostvarena je, kao i kod većine ostalih primjera,
preko kondenzatora vezanog između emitera i kolektora tranzistora.
Prigušnica sprječava prijelaz HF signala (povratne sprege)
na masu, a izrađuje se tako da se na komadić bužira promjera
od oko 3 mm namota oko 70 cm lak žice debljine oko 0,2 mm.
Umjesto varikap diode BA121 može se koristiti zamjenski
spoj dat uz shemu sa tranzistorom BC 107 (ili sličnim).
Zavojnicu titrajnog kruga čini 7 namotaja posrebrene žice
promjera 0,8 mm, namotane na tijelo promjera 5 mm sa podesivom
feritnom jezgricom u sredini. Izvod antene je na 0,5 - 1
namotaj od hladnog kraja.
U
sredini imamo shemu predajnika snage 10 - 20 mW, a potrošnja
struje oko 10 mA. Za to je potrebno osigurati izvor napajanja
od 9-15 V, a tada domet predajnika može biti i do 500 m,
zavisno od kvalitete prijemnika na kojem se sluša i od antene
na samom predajniku. Najbolje je da antena stoji vertikalno
i u većini slučajeva je to komad žice debljine 2-3 mm. Radnu
točku oscilatora i ovdje određuje emiterski otpornik. Prigušnica
i zavojnica je potpuno ista kao i u prethodnom primjeru.
Posljednja je shema predajnika sa niskofrekvencijskim tranzistorom
BC548. Tranzistori iz serije BC obično se koriste u NF audio
uređajima, ali prema podacima navedenim za ovaj tranzistor
(a i većinu ostalih BC tranzistora) on može raditi u frekvencijskom
opsegu od 200-250 MHz, a to je sasvim dovoljno za rad u
VHF spektru. Kapacitivna dioda je i ovdje upotrijebljena
radi što bolje FM modulacije. Zavojnica L1 se sastoji od
4 zavoja Cu izolirane žice promjera 0,3 mm, namotane na
neferomagnetskom tijelu sa izvodom na kraju prvog zavoja
zavojnice. Kondenzatori vezani na napajanje trebaju se montirati
što bliže vrhu zavojnice L1. Domet ovog predajnika je oko
200 m, međutim i ovdje izlaznu snagu možemo povećati smanjivanjem
vrijednosti emiterskog otpornika. Ipak ne treba pretjerivati,
jer ako se vrijednost smanji ispod 22 E oscilator može prestati
raditi. Izvor napajanja je obična baterija od 9V, koja zajedno
s predajnikom može stati u kutiju cigareta. Radi što bolje
stabilnosti, preporučljivo je da se čitav sklop stavi u
prikladno metalno kućište.
Vrijeme je da spomenemo još jedan veći problem
koji se javlja kod predajnika sa jednim tranzistorom. Naime,
uz osnovnu frekvenciju predajnik će zračiti i neželjene
harmonične frekvencije koje će "zagaditi" dio
frekvencijskog spektra (mogle bi stvarati smetnje radio
i TV prijemnicima), a uz to će se na njih trošiti i dio
ukupne izlazne snage. Zračenje neželjenih harmonika može
se blokirati ugradnjom određenih filtera (vidi članke:
Filtri), ali time ćemo se baviti kod složenijih
predajnika. Također se upotrebom FET-a umjesto običnog tranzistora
mogu smanjiti primjese viših harmonika i to zahvaljujući
linearnoj prijenosnoj karakteristici FET-a na izlazu (source),
a on isto tako svojom inherentno visokom ulaznom impedancijom
vrlo malo utječe na titrajni krug oscilatora, čime je osigurana
bolja stabilnost radne frekvencije. Stoga ćemo dati i nekoliko
praktičnih shema predajnika sa jednim FET tranzistorom i
varicap diodom za modulaciju, kao najkvalitetnijim predajnicima
koji se mogu sastaviti sa jednim tranzistorom i nekoliko
pasivnih elemenata.
|
|
U
prvom primjeru dana je shema predajnika sa Hartleyevim oscilatorom,
kod kojeg se povratna sprega ostvaruje preko donjeg dijela
zavojnice. Predajnik ima malu potrošnju struje i može se
napajati malom 12V baterijom tipa VR22 : EL 12 23A (dužina
baterije je 30 mm, a promjer 10 mm). Sa takvom baterijom
i prikladno izvedenom pločicom sa tiskanom zavojnicom predajnik
možemo lako "ugurati" u flomaster, nalivpero ili
sl. a da se pri tome zadrži njihova fukcija pisanja. Tiskana
pločica je dimenzija 55x10 mm. U nastavku je predajnik dometa
300 m sa jeftinim i lako dobavljivim BF245. Zavojnica predajnika
sadrži 6 namota Cu-lak žice debljine 0,8 mm na tijelu promjera
5 mm, x - 0,5 namotaj od hladnog kraja, y - 1,5 namotaj
od hladnog kraja. Na kraju je shema nešto snažnijeg predajnika
sa FET tranzistorom, snage oko 300 mW, pa se mora predvidjeti
da izvor napajanja može dati potrebnu struju za napajanje
istog. Potrošnja je oko 70 mA. Oscilacije se pobuđuju preko
spoja soursa FET-a sa izvodom zavojnice L. Kontrolu rada
predajnika možemo izvesti prema dodatnoj slici. Ako je sve
ispravno, sijalica mora svijetliti. Domet ovog predajnika
može biti vrlo velik - na otvorenom i do nekoliko kilometara.
Podaci za zavojnice: Prigušnica se mota na komadiću bužira
promjera oko 3 mm na koji se namota oko 70 cm Cu-lak žice
debljine oko 0,2 mm; Zavojnica L ima 6 namotaja Cu-lak zice
debljine 0,8 mm na tijelu promjera 5 mm, x - 0,5 namotaj
od hladnog kraja, y - 1,5 namotaj od hladnog kraja.
Gore
je shema predajnika sa kristalnim oscilatorom. U električnom
pogledu pločica kristala predstavlja vrlo kvalitetan oscilatorski
krug koji sadrži induktivnost L, kapacitivnost C i otpomost
R, kao i kapacitivnost C (kapacitet između metalnih obloga).
Ovakve osobine kristala iskorištene su za konstruiranje
kristalnih oscilatora koji se odlikuju vrlo velikom stabilnošću
frekvencije. Promjene temperature i mehanički potresi veoma
malo utječu na rad ovog oscilatora (promjene su nekoliko
milijuntih dijelova), tako da kristale koristimo tamo gdje
je potrebno postići veliku točnost frekvencije. Da bi se
postigla još veća točnost (najčešće potrebna kod mjernih
instrumenata), kristali se ugrađuju u kućišta koja se grijačima
zagrijavaju na točno određenu i precizno održavanu temperaturu
(npr. na 70°C). Sa ovako izvedenim kristalima kvarca u termostatu
moguće je postići (i održavati) točnost frekvencije u širokom
temperaturnom i vremenskom intervalu (točnost je 10 do 100
puta veća od one koju kvarc ima bez termostata). Kako kristalni
oscilatori imaju visok stupanj stabilnosti, za njihovu realizaciju
najčešće nije potrebno koristiti stupnjeve za odvajanje.
Isto tako, već u kolektorskom krugu možemo postaviti oscilatorni
krug podešen na jedan od harmonika i odmah dobiti potrebnu
frekvenciju (vidi shemu). Prilikom izrade kristala može
se primijeniti posebna tehnologija sječenja, tako da kristal
oscilira na trećem, petom, sedmom ... harmoniku. Ovakve
kristale nazivamo overtonskim, a ako, na primjer, overtonski
kristal oscilira na 96 MHz njegova osnovna frekvencija je
19,2 MHz. Na shemi je upravo takav predajnik sa overtonskim
(5. overton) kristalnim oscilatorom (od osnovne frekvencije
kristala, koja iznosi 19,2 MHz, dobili smo 5. overton, 19,2
x 5 = 96 MHz dovoljnog nivoa i snage). Kod predajnika se
ne koristi varikap dioda već je frekvencija modulirana audio
signalom koji dolazi na bazu tranzistora. Već je spomenuto
da će frekvencija predajnika biti stabilna kao i sam oscilator,
međutim spajanje antene izravno na zavojnicu uzrokovati
će promjene frekvencije. No i bez antene ovaj će predajnik
imati domet nekoliko metara. Zavojnica ima 4 namota Cu-Lak
žice promjera 1 mm, motana na tijelu promjera 10 mm, bez
jezgre.
Gradnja
mini predajnika
S
obzirom da se ovdje radi o veoma jednostavnim shemama, vrlo
lako je nacrtati tiskanu pločicu, koja će biti takvog oblika
da se može s lakoćom ugraditi u određeno kućište. S obzirom
da će za svakog graditelja mini predajnik imati svoju specifičnu
namjenu, dobro je na komadiću univerzalne tiskane pločice
prvo eksperimentirati sa komponentama i antenama, a kad
se pronađu zadovoljavajući rezultati (domet - potrošnja
- stabilnost - dimenzije) izraditi takav predajnik na pločici
koja će biti prilagođena ugradnji na specifično mjesto,
uz eventualnu upotrebu dobavljivih SMD komponenti. Iako
zbog malog broja komponenti, koje uz to mogu imati velike
tolerancije, ne bi trebalo biti problema s radom ovih predajnika,
ipak ćemo na kraju dati nekoliko savjeta za slučaj da nikako
ne možemo na prijemniku pronaći signal našeg predajnika.
Za
početak je potrebno, naravno, provjeriti ispravnost samog
izvora napajanja i jačinu struje kroz predajnik. Ukoliko
se ona znatno razlikuje od vrijednosti koje se spominju
u tekstu, potrebno je provjeriti žice i tiskane vodove od
kratkog spoja ili prekida (hladni spoj, kuglice lema ...).
Ako je sve u redu, dalje provjeravamo da li uopće oscilator
radi. To je kod ovakvih predajnika najlakše utvrditi tako
da pratimo mijenja li se jačina struje kroz sklop dok prstom
dodirujemo zavojnicu oscilatora. Ukoliko se mijenja, znači
da oscilator radi. Sada je potrebno provjeriti mikrofon.
Najbolje je umjesto mikrofona, dok smo još u fazi eksperimentiranja,
na ulaz spojiti neki NF-audio izvor (tonski generator),
čiji signal ćemo lakše prepoznati na prijemniku. Sada još
preostaje lagano razvlačiti ili skupljati zavojnicu, dok
predajnik ne dovedemo u željeno UKV područje. U krajnjem
slučaju može se desiti da nam predajnik radi baš na frekvenciji
gdje emitira neka jaka postaja, koja onda potpuno prigušuje
naš signal. U tom slučaju trebalo bi prijemnik i predajnik
staviti u nekakav metalni oklop (faradejevu rešetku), ali
puno je lakše prvo podesiti prijemnik na neku frekvenciju
gdje nema nikakvog signala, zatim uključiti predajnik, te
ćemo laganim razvlačenjem/skupljanjem zavojnice (podešavanjem
feritne jezgrice unutar zavojnice ili okretanjem promjenjivog
kondenzatora) začas podesiti frekvenciju predajnika. Na
kraju podešavanja, ako postoji takva mogućnost, dobro je
uključiti AFC na prijemniku.
NAPOMENA:
Na DVD-1 Enciklopedije elektronike
možete naći proračunate vrijednosti elemenata za sve ovdje
opisane predajnike, kao i teoretske članke koji se spominju
u tekstu.