كيفية صنع راديو بتردد قابل للتعديل
تُعدّ أجهزة الراديو من أكثر الأجهزة الإلكترونية إثارةً للاهتمام التي يُمكن بناؤها منزليًا، فهي تجمع بين المبادئ الأساسية للكهرباء والموجات الكهرومغناطيسية ودوائر الصوت. من خلال بناء راديو قابل للضبط، لن تتعلم فقط كيفية استقبال البث، بل ستتعلم أيضًا كيفية اختيار محطة واحدة من بين العديد من الإشارات المنتشرة في الأثير. ستتناول هذه المقالة كيفية بناء راديو بسيط قابل للضبط، مع التركيز على أجهزة راديو FM نظرًا لسهولة الحصول على مكوناتها ووحداتها، وسرعة ظهور النتائج.
-
1. فهم مفهوم الراديو القابل للضبط
تعمل أجهزة الراديو القابلة للضبط عن طريق اختيار ترددات محددة من هوائي، ثم تضخيمها وتحويلها إلى إشارة صوتية للسماعات أو مكبرات الصوت. في أجهزة الراديو الحديثة، تتم هذه العملية عادةً بواسطة دائرة متكاملة للضبط أو وحدة استقبال مدمجة.
في راديو FM، يتراوح نطاق تردد البث عمومًا بين 88 و108 ميجاهرتز. ولضبط التردد، نحتاج إلى آلية ضبط، على سبيل المثال:
1. الضبط التناظري باستخدام المكثفات المتغيرة ودوائر الرنين LC (أكثر صعوبة).
2. الضبط الرقمي باستخدام وحدة راديو IC (أسهل وأكثر استقرارًا وموصى به للمبتدئين).
في هذه المقالة، اخترنا الضبط الرقمي باستخدام وحدة FM والتي تستخدم عادة في مشاريع DIY.
-
2. الأدوات والمواد المطلوبة
فيما يلي قائمة بالمكونات التي يسهل العثور عليها نسبياً في متاجر الإلكترونيات والأسواق:
المكونات الرئيسية
– وحدة راديو FM قابلة للضبط (مثل TEA5767 أو RDA5807). كلاهما شائع، ويدعم الضبط الرقمي عبر I2C.
– وحدة تحكم دقيقة (يُعدّ Arduino Uno/Nano أسهل للمبتدئين).
– وحدة مكبر الصوت (مثال: PAM8403 3W أو LM386).
– مكبرات صوت صغيرة 4-8 أوم (أو استخدم مقبس سماعة الرأس إذا كنت تريد تبسيط الأمر).
المكونات الداعمة
– الهوائي: يكفي كابل بطول 60-100 سم للاختبار.
– مقياس الجهد (اختياري، للتحكم في مستوى الصوت إذا كان مكبر الصوت يدعم إدخال مقياس الجهد).
– زران للضغط (لزيادة/تقليل التردد) أو مشفر دوار (أكثر ملاءمة).
– شاشة LCD/OLED صغيرة (اختيارية، لعرض التردد المحدد).
– لوحة التجارب وأسلاك التوصيل.
– مصدر الطاقة: 5 فولت من منفذ USB أو بطارية + رفع/خفض الجهد حسب حاجة الوحدة.
-
3. تصميم نظام بسيط
يمكن تلخيص نظام الراديو القابل للضبط الذي يتم صنعه ذاتيًا على النحو التالي:
1. يلتقط الهوائي إشارة FM
2. تقوم وحدة راديو FM باختيار التردد (الضبط) وإخراج الصوت (يسار/يمين).
3. مكبر الصوت يُضخّم الصوت
4. يصدر مكبر الصوت صوتًا
5. يقوم المتحكم الدقيق بضبط التردد بناءً على الزر / المشفر، ويعرض التردد على الشاشة (اختياريًا).
هذا النوع من الدوائر عملي لأنه لا يتطلب تصميم مرشح ترددات لاسلكية معقد، بل يكفي استخدام وحدة موالف مصممة خصيصًا للتعامل مع إشارات الراديو.
-
4. مخطط الربط (مخطط عام)
أ. توصيل وحدة TEA5767/RDA5807 بـ Arduino (I2C)
تستخدم الوحدة بشكل عام بروتوكول الاتصال I2C:
– VCC → 5 فولت (أو 3.3 فولت حسب الوحدة)
– أرضي → أرضي
– SDA → Arduino SDA (A4 على Uno/Nano)
– SCL → SCL Arduino (A5 على Uno/Nano)
ب. توصيل الصوت بمكبر الصوت
– مخرج الصوت الأيسر/الأيمن من الوحدة → مدخل مكبر الصوت (يمكن مزجه إلى أحادي إذا كان مكبر الصوت أحاديًا)
– مخرج مكبر الصوت → مكبر الصوت
ج. زر الضبط
– زر "أعلى" → أحد منافذ الإدخال/الإخراج الرقمية في أردوينو (استخدم مقاومة سحب داخلية)
– زر "أسفل" → رمز رقمي آخر
إذا كنت ترغب في أن تكون أكثر دقة، فيمكن استبدال المقبض بمشفر دوار، بحيث يؤدي الدوران في اتجاه عقارب الساعة إلى زيادة التردد والعكس صحيح.
-
5. مثال على منطق البرنامج (المفهوم)
يمكنك استخدام مكتبة راديو لجهاز TEA5767 أو RDA5807 (تتوفر العديد منها). باختصار، سيقوم البرنامج بما يلي:
1. تحديد تردد البداية (على سبيل المثال 99.9 ميجاهرتز)
2. إذا تم الضغط على زر UP، يزداد التردد (على سبيل المثال +0.1 ميجاهرتز)
3. إذا تم الضغط على زر DOWN، فإن التردد ينخفض (-0.1 ميجاهرتز)
4. إرسال قيمة التردد إلى الوحدة عبر بروتوكول I2C
5. (اختياري) عرض التردد على شاشة LCD/OLED
نصائح مهمة:
تستخدم تقنية FM في العديد من المناطق تردد قناة يبلغ 100 كيلوهرتز (0.1 ميجاهرتز) أو 50 كيلوهرتز. ولتبسيط الأمر، استخدم 0.1 ميجاهرتز.
- اضبط الحدود بحيث لا تتجاوز 88.0 أو 108.0 ميجاهرتز.
-
6. خطوات التصنيع
الخطوة 1: قم بتجهيز لوحة التجارب وقم بتوصيل وحدة الراديو.
ابدأ بتوصيلات VCC وGND وSDA وSCL. تأكد من أن الوحدة تتلقى الجهد المحدد. تدعم بعض الوحدات جهدًا يتراوح بين 3.3 و5 فولت، بينما لا يكون البعض الآخر آمنًا إلا عند 3.3 فولت.
الخطوة 2: تركيب الهوائي
قم ببساطة بتوصيل الكابل بدبابيس هوائي الوحدة (أو لوحة ANT، إن وجدت). قم بفرد الكابل بشكل طولي لتحسين الاستقبال.
الخطوة 3: قم بتوصيل مكبر الصوت والسماعات
قم بتوصيل مخرج الصوت الخاص بالوحدة بمدخل مكبر الصوت. إذا كانت الوحدة تُخرج صوتًا ستيريو وكان مكبر الصوت أحاديًا، فيمكنك دمج قناتي الصوت اليمنى واليسرى باستخدام مقاومات (مثل 1 كيلو أوم لكل منهما) لمنع تداخل القنوات.
الخطوة الرابعة: تركيب مقبض الضبط
قم بتوصيل أزرار رفع/خفض الصوت بلوحة أردوينو. فعّل زر السحب الداخلي في الكود لتقليل الأسلاك (يقوم الزر بتوصيل الدبوس بالأرضي عند الضغط عليه).
الخطوة 5: تحميل برنامج الضبط
استخدم المكتبة المناسبة. بعد التحميل، حاول الضغط على الزر واستمع لمعرفة ما إذا كانت المحطة قد تغيرت. إذا كنت في منطقة ذات إشارة ضعيفة، فحاول تحريك الهوائي أو استخدام كابل أطول.
الخطوة السادسة: الترتيب وإنشاء نسخة دائمة
بعد الانتهاء من تركيبها بنجاح على لوحة التجارب، يمكنك نقلها إلى لوحة دوائر مطبوعة مثقبة. أضف غلافًا للحصول على مظهر أنيق، بالإضافة إلى مقابض/مشفرات لتجربة استخدام أقرب إلى أجهزة الراديو.
-
7. نصائح لتحقيق نتائج أفضل
1. استخدم مصدر طاقة نظيفًا: قد يتسرب التشويش الناتج عن المحولات الرخيصة إلى الصوت. إذا سمعت طنينًا، فحاول تشغيله باستخدام بنك طاقة عالي الجودة أو أضف مكثف فصل (100 نانوفاراد + 10 ميكروفاراد) بالقرب من الوحدة.
2. انتبه إلى تأريض الصوت: فمسار التأريض السيئ غالباً ما يتسبب في صوت "الفرقعة".
3. موقع الهوائي له تأثير كبير: قم بتغيير اتجاه الهوائي، وعادة ما يكون وضعه بالقرب من النافذة أفضل.
4. أضف شاشة عرض: شاشة OLED بتقنية I2C مقاس 0.96 بوصة تجعل من السهل رؤية التردد المحدد حاليًا.
5. إضافة ميزة المسح الضوئي: إنشاء زر للبحث التلقائي عن المحطات (البحث).
-
8. بديل: الضبط التناظري باستخدام مكثفات متغيرة (أكثر صعوبة)
إذا كنت ترغب حقًا في الحصول على تجربة راديو كلاسيكية، يمكنك بناء راديو تناظري باستخدام دائرة LC (ملف حث + مكثف متغير) لاختيار التردد. مع ذلك، بالنسبة لتقنية FM، فإن جزء الترددات الراديوية حساس للغاية ويتطلب تصميمًا وتخطيطًا دقيقين. هذا المشروع مثير للاهتمام، لكن نسبة نجاحه أقل بالنسبة للمبتدئين للأسباب التالية:
– الترددات العالية (88-108 ميجاهرتز) حساسة لطول الكابل.
- تؤثر المكونات الطفيلية (السعات/المحاثات الطفيلية) على عملية الضبط
- المعايرة والضبط (المُقَيِّم) أكثر تعقيدًا
لذلك، تعتبر الوحدات الرقمية أفضل طريقة للتعلم بسرعة والحصول على نتائج حقيقية.
-
9. بينوتوب
يُعدّ بناء راديو قابل للضبط مشروعًا ممتعًا وتعليميًا يمكنك تنفيذه بنفسك. باستخدام وحدة FM مثل TEA5767 أو RDA5807، يمكنك بناء راديو قابل للضبط باستخدام مكونات قليلة: وحدة تحكم دقيقة لضبط التردد، ووحدة موالفة لالتقاط المحطات، ومضخم صوت لإخراج الصوت. بمجرد حصولك على نسخة أساسية، يمكنك إضافة ميزات مثل تخزين المحطات المُفضّلة، والمسح التلقائي، وشاشة OLED، وحتى إضافة بطارية قابلة للشحن لجعل الراديو محمولًا.
إذا كنت ترغب في ذلك، يمكنني المساعدة في قوائم المكونات المحددة (روابط أنواع الوحدات)، والرسومات التخطيطية التفصيلية، وأمثلة أكواد Arduino الكاملة اعتمادًا على الوحدة التي تختارها (TEA5767 أو RDA5807) وما إذا كنت تريد استخدام الأزرار والمشفرات وشاشة العرض.
