Skref til að smíða útvarp með ýmsum tíðnum
Að smíða sitt eigið útvarp er bæði áhugavert og fræðandi rafeindatækniverkefni. Auk þess að efla skilning á rafsegulbylgjum, sveiflurásum, magnurum og síum, kenna útvarpsverkefni okkur einnig hvernig tæki tekur við merkjum úr loftinu, velur ákveðnar tíðnir og breytir þeim síðan í hljóð. Þessi grein fjallar um skrefin til að smíða útvarp sem getur starfað á mörgum tíðnum (fjölbands), svo sem FM og AM, eða jafnvel náð yfir önnur tíðnisvið eins og stuttbylgju (SW), allt eftir því hvaða eining og hönnun er valin.
-
1. Ákvörðun um gerð og umfang útvarpsbylgna
Fyrsta skrefið er að ákvarða hvers konar útvarp þú vilt smíða. „Margar tíðnir“ gæti þýtt margar tíðnir, til dæmis:
– AM (MW): um 530–1710 kHz
– FM: um 88–108 MHz
– SW (Stuttbylgja): u.þ.b. 3–30 MHz (skipt í mörg bönd)
Því fleiri tíðnisvið sem þú vilt styðja, því flóknari verður hönnunin. Fyrir byrjendur er AM+FM samsetning raunhæfur kostur vegna fjölda tilbúinra eininga og ítarlegrar skjölunar. Ef markmið þitt er tilraunir með áhugamannaútvarp eða móttaka alþjóðlegra útsendinga, þá er að bæta við SW aðlaðandi, en krefst flóknari tíðnisviðsveljara og RF hönnunar.
-
2. Að velja arkitektúr: Klassísk hliðræn vs. stafræn útvarpstæki
Það eru tvær meginaðferðir:
a) Analog rafrásir (stakir íhlutir)
Þú smíðar þetta sjálfur skref fyrir skref: loftnetið, LC-stillirásina, sveiflara, blandarann (fyrir ofurfjölbreytileikann), IF-magnarann, skynjarann og hljóðmagnarann. Þessi aðferð er mjög fræðandi en krefst reynslu, mælitækja og góðs skilnings á RF.
b) Útvarpsviðtæki (IC)
Hagnýtasti kosturinn er að nota nútímalegan útvarpsviðtæki (IC eða einingu) (t.d. FM/AM móttakara með örgjörva). Allt sem þarf að gera er að setja saman stuðningsrásirnar, þar á meðal stöðugan aflgjafa, hljóðmagnara, hátalara og stjórnviðmót (hnappar eða örstýring). Niðurstöðurnar eru stöðugri og hraðari í framkvæmd, sem gerir þær hentugar fyrir fjölbanda verkefni.
Í þessu 1000 orða verkefni munum við einbeita okkur að raunhæfri nálgun á „fjöltíðni“ með mikla möguleika á árangri: sameina útvarpstæki (AM/FM eða aðeins FM) við sniðugt stjórnkerfi og skapa síðan pláss fyrir útvíkkun tíðninnar.
-
3. Undirbúið lista yfir íhluti og verkfæri
Almennir íhlutir sem þarf:
1. Fjölbands útvarpsviðtæki (AM/FM eða FM + SW eftir þörfum).
2. Hljóðmagnari (t.d. lítill D-flokks magnari) + 4–8 ohm hátalari.
3. Aflgjafi: rafhlaða (18650/AA) eða jafnstraumsbreytir, auk spennustillis (t.d. 5V/3.3V eftir einingunni).
4. Loftnet:
– FM: 70–80 cm vírloftnet eða sjónaukaloftnet
– AM: ferrítstöngarspóluloftnet (oft þegar til staðar á AM einingunni)
– SW: löng vírloftnet (þarfnast stillingar)
5. Potentiometer fyrir rúmmál.
6. Rofi fyrir band/tíðni (eða hnappur + örstýring ef stafræn eining er).
7. Götuð prentplata (perfboard) eða sérsniðin prentplata, startsnúrur, tengi.
8. Kassi/hylki fyrir hlíf.
Verkfæri sem hjálpa:
– Lóðmálmur og tin
– Fjölmælir
– Skerptöng, lítill skrúfjárn
– (Valfrjálst) sveiflusjá eða tíðnimælir fyrir RF/hljóðkembiforrit
-
4. Hönnun kerfisblokka: Frá loftneti til hátalara
Áður en samsetning fer fram skal teikna blokkrit svo að merkjaflæðið sé skýrt:
1. Loftnet →
2. Útvarpstæki/móttakari (tíðnival og AM/FM afmótun) →
3. Hljóðmagnari →
4. Hátalara- / heyrnartólútgangur
Á orkuhliðinni:
– Aflgjafi → stillir → stillaraeining + magnari.
Fyrir „fjöltíðni“ útvarpstæki er lykilhönnunin útvarpstækið og tíðnisviðsvalskerfið. Ef þú ert að nota einingu sem styður nú þegar AM/FM þarftu einfaldlega að hafa stjórntæki til að velja AM eða FM stillingu og breyta tíðni.
-
5. Að setja saman stöðugan og hreinan aflgjafa
Rafmagnstruflanir geta valdið hávaða, suði eða lélegri móttöku. Fylgdu þessum meginreglum:
– Notið spennustilli sem passar við forskriftir einingarinnar (venjulega 3.3V eða 5V).
– Bætið við aftengingarþétti nálægt aflgjafatengjum einingarinnar (t.d. 100 nF + 10 µF).
– Aðskiljið jarðlínurnar fyrir hljóð og RF ef mögulegt er, og sameinað þær síðan á einum stað (stjörnujarðtengingu) til að draga úr hávaða.
Ef rafhlöður eru notaðar skal íhuga hleðslutæki og verndareiningar (fyrir litíum-jón rafhlöður).
-
6. Samþætting útvarpstækis og hljóðmagnara
Þetta stig ákvarðar venjulega hvort útvarpið er „lifandi“ eða ekki.
1. Tengdu hljóðútganginn á móttakaranum við magnarainntakið.
2. Bættu við hljóðstyrkspotentiometer í hljóðleiðinni (venjulega fyrir magnarann).
3. Gakktu úr skugga um að hátalararnir passi við magnarann.
4. Ef þú vilt heyrnartólútgang skaltu nota 3.5 mm tengi og íhuga sjálfvirka hátalararof.
Á þessu stigi ættirðu fyrst að prófa móttökuna á einu tíðnisviði (til dæmis FM). Ef hljóðið er gott skaltu halda áfram að bæta við eiginleikum á öðrum tíðnisviðum.
-
7. Meðhöndlun loftneta fyrir ýmsar tíðnir
Fjölbandsútvarpstæki þurfa „sanngjarna“ loftnet fyrir hvert band:
– FM (VHF): Oft nægir sjónaukaloftnet eða 70–80 cm beinn vír. Staðsetjið það fjarri hávaðagjöfum eins og ódýrum rofastýringum.
– AM (MW): notar venjulega ferrítstöng með spólu. Margar AM einingar eru þegar með ferrítspólu. Staðsetning hennar skiptir máli; snúðu ferrítinu til að fá besta merkið.
– SW (HF): Langar vírloftnet eru áhrifaríkari en þarf að gæta varúðar gegn ofhleðslu og hávaða. Stundum þarf að nota samsvarandi rafrás eða deyfi.
Lykillinn að góðri móttöku er rétt staðsetning loftnetsins og jarðtenging, ekki bara rafrásin.
-
8. Að búa til bandvals- og tíðnistýringarkerfi
Það eru tvær stjórnunaraðferðir:
a) Handvirk stjórnun (hliðræn)
Ef þú ert að smíða hliðrænan móttakara er val á bandi gert með því að nota rofa sem velja mismunandi LC-rásir. Þetta krefst breytilegs þéttis og sérstakrar spólu fyrir hvert band. Þessi aðferð er klassísk en flókin og viðkvæm fyrir útliti.
b) Stafræn stýring (örstýring)
Fyrir nútíma stillaraeiningar er hægt að nota örstýringu (t.d. Arduino, ESP32 eða svipað) til að:
– veldu tíðnisvið (AM/FM)
- tíðnistilling með upp/niður hnöppum
– vista forstillingar á stöðvum
– sýnir tíðni á LCD/OLED
Stafræna aðferðin gerir „fjöltíðni“ auðveldari þar sem skipt er um band með skipunum til útvarpsflísins, frekar en að breyta RF-íhlutum handvirkt.
-
9. Skipulag og samsetning: Forðist hávaða og truflanir
Algeng byrjendamistök sem geta valdið hávaða er handahófskennd uppsetning. Athugið:
– Aðskiljið RF/útvarpssvæðið frá hljóðmagnaranum.
– Forðist langar snúrur á veikum merkjaleiðum frá loftnetinu.
– Ef notaður er rofastýringarmát skal íhuga að skipta honum út fyrir línulegan stýringarmát eða bæta við LC-síu til að draga úr hávaða.
– Gakktu úr skugga um að lóðunin sé snyrtileg og að jarðtengingin sé vel tengd.
Ef þú notar málmhýsingu getur hún hjálpað sem skjöldur, en vertu viss um að hún trufli ekki FM-loftnetið (stundum er betra að hafa loftnetið utan kassans).
-
10. Áfangaprófanir og bilanaleit
Framkvæmdu prófun skref fyrir skref:
1. Prófun á aflgjafa: spennan er rétt, lækkar ekki þegar hátalarinn gefur frá sér hljóð.
2. Prófaðu magnarann: sendu inn hljóðmerki úr símanum til að ganga úr skugga um að hátalarinn og hljóðstyrkurinn virki.
3. Prófaðu útvarpstækið: vertu viss um að útvarpstækið taki við stöðvum á tilteknu tíðnisviði.
4. Prófun á bandbreytingu: athugaðu hvort bæði AM og FM virki og hvort stillingin sé stöðug.
5. Athugaðu hvort um hávaða sé að ræða: ef það heyrist suður skaltu athuga jarðlykkjuna; ef það heyrist „suð“ skaltu athuga uppruna rofahljóðsins.
Oft er stærsta vandamálið hávaði frá aflgjafanum eða of langir snúrur.
-
11. Að bæta við aukaeiginleikum fyrir fjöltíðniútvarp
Til að gera útvarpið þitt „heildstæðara“ geturðu bætt við:
– Forstilltar stöðvar (t.d. 10 uppáhaldsstöðvar)
– Tíðniskjár með OLED/LCD skjá
– Vísir fyrir merkisstyrk (RSSI)
– Hljóðupptaka (ef örstýring + geymsla er notuð)
- Einfaldur bassa-/diskantjöfnunarbúnaður
– Sérsmíðað hlífðarhús með þrívíddarprentun eða akrýlplötum
Eiginleikar eins og þessir gera verkefni áhugaverðari og bæta notagildi.
-
12. Niðurstaða: Lykillinn að velgengni fjölbandsútvarps
Að smíða fjöltíðniútvarp snýst ekki bara um að velja íhluti, heldur einnig um vandlega kerfisskipulagningu. Til að fá stöðugar og hraðar niðurstöður skaltu nota fjöltíðnisviðsútvarpseiningu, hreinan aflgjafa, góða uppsetningu og loftnet sem henta fyrir hvert tíðnisvið. Ef þú vilt læra meira geturðu byrjað með tilbúnum einingu og síðan farið yfir í hliðrænar hönnun, eins og einfalda ofurheterodyne eða SDR.
Með skref-fyrir-skref aðferð — frá einu tíðnisviði til fjöltíðna — er hægt að smíða útvarp sem er hagnýtt, hefur skýrt hljóð og getur tekið við útsendingum frá ýmsum tíðnisviðum eftir þörfum.
