DIY detektory a indikátory mikrovlnného poľa. Obvody indikátora elektrického poľa (13 obvodov)
Táto referenčná príručka poskytuje informácie o používaní rôznych typov vyrovnávacích pamätí. Kniha rozoberá možné možnosti úkrytov, spôsoby ich vytvárania a potrebné nástroje, popisuje zariadenia a materiály na ich stavbu. Uvádzajú sa odporúčania na usporiadanie skrýš doma, v autách, na osobnom pozemku atď.
Osobitná pozornosť sa venuje metódam a metódam kontroly a ochrany informácií. Uvádza sa popis špeciálneho priemyselného zariadenia použitého v tomto prípade, ako aj zariadení dostupných na opakovanie vyškolenými rádioamatérmi.
Kniha poskytuje podrobný popis práce a odporúčania pre inštaláciu a konfiguráciu viac ako 50 zariadení a zariadení potrebných na výrobu cache, ako aj tých, ktoré sú určené na ich detekciu a bezpečnosť.
Kniha je určená širokému okruhu čitateľov, každému, kto sa chce zoznámiť s touto špecifickou oblasťou tvorby ľudských rúk.
Priemyselné zariadenia na detekciu rádiových značiek, o ktorých sa stručne hovorí v predchádzajúcej časti, sú pomerne drahé (800 – 1 500 USD) a nemusia byť pre vás dostupné. Použitie špeciálnych prostriedkov je v zásade opodstatnené iba vtedy, keď špecifiká vašej činnosti môžu upútať pozornosť konkurentov alebo zločineckých skupín a únik informácií môže viesť k fatálnym následkom pre vaše podnikanie a dokonca aj zdravie. Vo všetkých ostatných prípadoch sa profesionálov v oblasti priemyselnej špionáže netreba báť a netreba míňať obrovské sumy peňazí na špeciálne vybavenie. Väčšina situácií môže vyústiť do banálneho odpočúvania rozhovorov šéfa, neverného manželského partnera alebo suseda na chate.
V tomto prípade sa spravidla používajú remeselné rádiové značky, ktoré sa dajú zistiť jednoduchšími prostriedkami - indikátormi rádiového vyžarovania. Tieto zariadenia si môžete ľahko vyrobiť sami. Na rozdiel od skenerov indikátory rádiového vyžarovania zaznamenávajú silu elektromagnetického poľa v špecifickom rozsahu vlnových dĺžok. Ich citlivosť je nízka, takže dokážu odhaliť zdroj rádiového vyžarovania len v jeho tesnej blízkosti. Nízka citlivosť indikátorov intenzity poľa má aj svoje pozitívne stránky - výrazne sa znižuje vplyv výkonných vysielacích a iných priemyselných signálov na kvalitu detekcie. Nižšie sa pozrieme na niekoľko jednoduchých indikátorov intenzity elektromagnetického poľa v rozsahu HF, VHF a mikrovlnnej rúry.
Najjednoduchšie ukazovatele intenzity elektromagnetického poľa
Uvažujme o najjednoduchšom indikátore intenzity elektromagnetického poľa v rozsahu 27 MHz. Schematický diagram zariadenia je znázornený na obr. 5.17.
Ryža. 5.17. Najjednoduchší indikátor intenzity poľa pre rozsah 27 MHz
Pozostáva z antény, oscilačného obvodu L1C1, diódy VD1, kondenzátora C2 a meracieho prístroja.
Zariadenie funguje nasledovne. Vf oscilácie vstupujú do oscilačného obvodu cez anténu. Obvod filtruje 27 MHz oscilácie z frekvenčnej zmesi. Zvolené HF oscilácie sú detekované diódou VD1, vďaka čomu na výstup diódy prechádzajú iba kladné polvlny prijímaných frekvencií. Obálka týchto frekvencií predstavuje nízkofrekvenčné vibrácie. Zvyšné HF oscilácie sú filtrované kondenzátorom C2. Meracím zariadením, ktoré obsahuje striedavé a jednosmerné zložky, bude v tomto prípade pretekať prúd. Jednosmerný prúd meraný zariadením je približne úmerný intenzite poľa pôsobiacej v mieste príjmu. Tento detektor je možné vyrobiť ako prílohu k akémukoľvek testeru.
Cievka L1 s priemerom 7 mm s ladiacim jadrom má 10 závitov drôtu PEV-1 0,5 mm. Anténa je vyrobená z oceľového drôtu dĺžky 50 cm.
Citlivosť zariadenia sa môže výrazne zvýšiť, ak je pred detektor nainštalovaný RF zosilňovač. Schematický diagram takéhoto zariadenia je znázornený na obr. 5.18.
Ryža. 5.18. Indikátor s RF zosilňovačom
Táto schéma v porovnaní s predchádzajúcou má vyššiu citlivosť vysielača. Teraz je možné žiarenie detegovať na vzdialenosť niekoľkých metrov.
Vysokofrekvenčný tranzistor VT1 je zapojený podľa spoločného základného obvodu a funguje ako selektívny zosilňovač. V jeho kolektorovom obvode je zahrnutý oscilačný obvod L1C2. Obvod je pripojený k detektoru cez odbočku z cievky L1. Kondenzátor SZ filtruje vysokofrekvenčné zložky. Rezistor R3 a kondenzátor C4 slúžia ako dolnopriepustný filter.
Cievka L1 je navinutá na ráme s ladiacim jadrom s priemerom 7 mm pomocou drôtu PEV-1 0,5 mm. Anténa je vyrobená z oceľového drôtu dlhého cca 1 m.
Pre vysokofrekvenčný rozsah 430 MHz je možné zostaviť aj veľmi jednoduchý dizajn indikátora intenzity poľa. Schematický diagram takéhoto zariadenia je znázornený na obr. 5.19, a. Indikátor, ktorého schéma je znázornená na obr. 5.19b, umožňuje určiť smer k zdroju žiarenia.
Ryža. 5.19. Indikátory pásma 430 MHz
Rozsah indikátora intenzity poľa 1..200 MHz
Pomocou rádiového vysielača môžete skontrolovať miestnosť na prítomnosť odpočúvacích zariadení pomocou jednoduchého indikátora intenzity širokopásmového poľa so zvukovým generátorom. Faktom je, že niektoré zložité „ploštice“ s rádiovým vysielačom začnú vysielať iba vtedy, keď sa v miestnosti ozývajú zvukové signály. Takéto zariadenia je ťažké zistiť pomocou bežného indikátora napätia, musíte neustále hovoriť alebo zapínať magnetofón. Príslušný detektor má vlastný zdroj zvukového signálu.
Schematický diagram indikátora je znázornený na obr. 5.20.
Ryža. 5.20. Indikátor intenzity poľa Rozsah 1…200 MHz
Ako vyhľadávací prvok bola použitá volumetrická cievka L1. Jeho výhodou oproti bežnej bičovej anténe je presnejšia indikácia polohy vysielača. Signál indukovaný v tejto cievke je zosilnený dvojstupňovým vysokofrekvenčným zosilňovačom pomocou tranzistorov VT1, VT2 a usmernený diódami VD1, VD2. Podľa prítomnosti konštantného napätia a jeho hodnoty na kondenzátore C4 (mikroampérmeter M476-P1 pracuje v režime milivoltmetra) môžete určiť prítomnosť vysielača a jeho umiestnenie.
Sada odnímateľných L1 cievok umožňuje nájsť vysielače rôznych výkonov a frekvencií v rozsahu od 1 do 200 MHz.
Zvukový generátor pozostáva z dvoch multivibrátorov. Prvý, naladený na 10 Hz, ovláda druhý, naladený na 600 Hz. V dôsledku toho sa vytvárajú impulzy s frekvenciou 10 Hz. Tieto pakety impulzov sa privádzajú do tranzistorového spínača VT3, v ktorého kolektorovom obvode je zahrnutá dynamická hlava B1, umiestnená v smerovej skrini (plastová rúrka s dĺžkou 200 mm a priemerom 60 mm).
Pre úspešnejšie vyhľadávanie je vhodné mať niekoľko L1 cievok. Pre rozsah do 10 MHz musí byť cievka L1 navinutá 0,31 mm PEV drôtom na dutý tŕň z plastu alebo lepenky s priemerom 60 mm, spolu 10 závitov; pre rozsah 10-100 MHz rámček nie je potrebný, cievka je navinutá PEV drôtom 0,6...1 mm, priemer objemového vinutia je cca 100 mm; počet závitov - 3…5; pre rozsah 100–200 MHz je konštrukcia cievky rovnaká, ale má len jeden závit.
Na prácu s výkonnými vysielačmi je možné použiť cievky s menším priemerom.
Nahradením tranzistorov VT1, VT2 tranzistormi s vyššou frekvenciou, napríklad KT368 alebo KT3101, môžete zvýšiť hornú hranicu frekvenčného rozsahu detekcie detektora na 500 MHz.
Indikátor intenzity poľa pre rozsah 0,95…1,7 GHz
V poslednej dobe sa ako súčasť rádiových odpaľovacích zariadení stále viac využívajú ultravysokofrekvenčné (mikrovlnné) vysielacie zariadenia. Je to spôsobené tým, že vlny v tomto rozsahu dobre prechádzajú cez tehlové a betónové steny a anténa vysielacieho zariadenia má malú veľkosť a je vysoko efektívna pri jej použití. Na detekciu mikrovlnného žiarenia z rádiového vysielacieho zariadenia inštalovaného vo vašom byte môžete použiť zariadenie, ktorého schéma je znázornená na obr. 5.21.
Ryža. 5.21. Indikátor intenzity poľa pre rozsah 0,95…1,7 GHz
Hlavné charakteristiky indikátora:
Rozsah prevádzkovej frekvencie, GHz……………….0,95-1,7
Úroveň vstupného signálu, mV………….0,1–0,5
Zosilnenie mikrovlnného signálu, dB…30 - 36
Vstupná impedancia, Ohm………………75
Aktuálna spotreba nie viac ako, ml………….50
Napájacie napätie, V………………….+9 - 20 V
Výstupný mikrovlnný signál z antény je privedený na vstupný konektor XW1 detektora a je zosilnený mikrovlnným zosilňovačom pomocou tranzistorov VT1 - VT4 na úroveň 3...7 mV. Zosilňovač pozostáva zo štyroch rovnakých stupňov vyrobených z tranzistorov zapojených podľa spoločného emitorového obvodu s rezonančnými spojmi. Linky L1 - L4 slúžia ako kolektorové záťaže tranzistorov a majú indukčnú reaktanciu 75 Ohmov pri frekvencii 1,25 GHz. Väzbové kondenzátory SZ, C7, C11 majú kapacitu 75 Ohmov pri frekvencii 1,25 GHz.
Táto konštrukcia zosilňovača umožňuje dosiahnuť maximálne zosilnenie kaskád, avšak nerovnomernosť zosilnenia v pracovnom frekvenčnom pásme dosahuje 12 dB. Na kolektor tranzistora VT4 je pripojený amplitúdový detektor založený na dióde VD5 s filtrom R18C17. Detegovaný signál je zosilnený jednosmerným zosilňovačom na operačnom zosilňovači DA1. Jeho napäťové zosilnenie je 100. Na výstup operačného zosilňovača je pripojený číselník, ktorý indikuje úroveň výstupného signálu. Upravený odpor R26 sa používa na vyváženie operačného zosilňovača, aby sa kompenzovalo počiatočné predpätie samotného operačného zosilňovača a vlastný šum mikrovlnného zosilňovača.
Na čipe DD1, tranzistoroch VT5, VT6 a diódach VD3, VD4 je namontovaný menič napätia na napájanie operačného zosilňovača. Na prvkoch DD1.1, DD1.2 je vyrobený hlavný oscilátor, ktorý generuje pravouhlé impulzy s opakovacou frekvenciou asi 4 kHz. Tranzistory VT5 a VT6 zabezpečujú zosilnenie výkonu týchto impulzov. Násobič napätia je zostavený pomocou diód VD3, VD4 a kondenzátorov C13, C14. V dôsledku toho sa na kondenzátore C14 vytvorí záporné napätie 12 V pri napájacom napätí mikrovlnného zosilňovača +15 V. Napájacie napätia operačného zosilňovača sú stabilizované na 6,8 V zenerovými diódami VD2 a VD6.
Indikačné prvky sú umiestnené na doske plošných spojov z obojstrannej fólii zo sklolaminátu hrúbky 1,5 mm. Doska je uzavretá v mosadznom zástene, ku ktorému je po obvode priletovaná. Prvky sú umiestnené na strane tlačených vodičov, druhá, fóliová strana dosky slúži ako spoločný vodič.
Línie L1 - L4 sú kusy postriebreného medeného drôtu s dĺžkou 13 mm a priemerom 0,6 mm. ktoré sú priletované do bočnej steny mosadznej clony vo výške 2,5 mm nad doskou. Všetky tlmivky sú bezrámové s vnútorným priemerom 2 mm, navinuté 0,2 mm PEL drôtom. Kusy drôtu na navíjanie sú dlhé 80 mm. Vstupný konektor XW1 je konektor kábla C GS (75 ohmov).
Zariadenie používa pevné odpory MLT a polostrunové odpory SP5-1VA, kondenzátory KD1 (C4, C5, C8-C10, C12, C15, C16) s priemerom 5 mm so zatavenými vývodmi a KM, KT (ostatné). Oxidové kondenzátory - K53. Elektromagnetický indikátor s celkovým odchýlkovým prúdom 0,5...1 mA - z akéhokoľvek magnetofónu.
Mikroobvod K561LA7 je možné nahradiť K176LA7, K1561LA7, K553UD2 - s K153UD2 alebo KR140UD6, KR140UD7. Zenerove diódy - akýkoľvek kremík so stabilizačným napätím 5,6...6,8 V (KS156G, KS168A). Diódu VD5 2A201A je možné nahradiť DK-4V, 2A202A alebo GI401A, GI401B.
Nastavenie zariadenia začína kontrolou napájacích obvodov. Rezistory R9 a R21 sú dočasne nespájkované. Po privedení kladného napájacieho napätia +12 V zmerajte napätie na kondenzátore C14, ktoré musí byť aspoň -10 V. V opačnom prípade použite osciloskop na overenie prítomnosti striedavého napätia na kolíkoch 4 a 10 (11) DD1. mikroobvod.
Ak nie je žiadne napätie, skontrolujte, či je mikroobvod v prevádzkovom stave a či je správne nainštalovaný. Ak je prítomné striedavé napätie, skontrolujte funkčnosť tranzistorov VT5, VT6, diód VD3, VD4 a kondenzátorov C13, C14.
Po nastavení meniča napätia prispájkujte odpory R9, R21 a skontrolujte napätie na výstupe operačného zosilňovača a nastavte nulovú úroveň nastavením odporu odporu R26.
Potom je na vstup zariadenia privedený signál s napätím 100 μV a frekvenciou 1,25 GHz z mikrovlnného generátora. Rezistor R24 dosahuje úplné vychýlenie šípky indikátora PA1.
Indikátor mikrovlnného žiarenia
Zariadenie je určené na vyhľadávanie mikrovlnného žiarenia a detekciu mikrovlnných vysielačov s nízkym výkonom vyrobených napríklad pomocou Gunnových diód. Pokrýva rozsah 8...12 GHz.
Uvažujme o princípe fungovania indikátora. Najjednoduchším prijímačom, ako je známe, je detektor. A práve takéto mikrovlnné prijímače pozostávajúce z prijímacej antény a diódy nachádzajú svoje uplatnenie na meranie mikrovlnného výkonu. Najvýznamnejšou nevýhodou je nízka citlivosť takýchto prijímačov. Pre dramatické zvýšenie citlivosti detektora bez skomplikovania mikrovlnnej hlavice sa používa obvod prijímača mikrovlnného detektora s modulovanou zadnou stenou vlnovodu (obr. 5.22).
Ryža. 5.22. Mikrovlnný prijímač so zadnou stenou modulovaného vlnovodu
Zároveň bola mikrovlnná hlava takmer nekomplikovaná, len pribudla modulačná dióda VD2 a VD1 zostala detektorová.
Pozrime sa na proces detekcie. Mikrovlnný signál prijímaný trúbkovou (alebo inou, v našom prípade dielektrickou) anténou vstupuje do vlnovodu. Keďže zadná stena vlnovodu je skratovaná, vo vlnovode sa vytvorí stály režim vôle. Navyše, ak je dióda detektora umiestnená vo vzdialenosti polovice vlny od zadnej steny, bude v uzle (t. j. minime) poľa, a ak vo vzdialenosti štvrtiny vlny, potom vo vzdialenosti antinoda (maximálne). To znamená, že ak zadnú stenu vlnovodu elektricky posunieme o štvrť vlnu (pri použití modulačného napätia s frekvenciou 3 kHz na VD2), potom na VD1 v dôsledku jeho pohybu s frekvenciou 3 kHz z uzla na antinoda mikrovlnného poľa sa uvoľní nízkofrekvenčný signál s frekvenciou 3 kHz, ktorý je možné zosilniť a zvýrazniť bežným nízkofrekvenčným zosilňovačom.
Ak sa teda na VD2 aplikuje pravouhlé modulačné napätie, potom keď vstúpi do mikrovlnného poľa, zistený signál s rovnakou frekvenciou sa z VD1 odstráni. Tento signál bude mimo fázy s modulačným (táto vlastnosť sa v budúcnosti úspešne využije na izoláciu užitočného signálu od rušenia) a bude mať veľmi malú amplitúdu.
To znamená, že celé spracovanie signálu sa bude vykonávať pri nízkych frekvenciách bez vzácnych mikrovlnných častí.
Schéma spracovania je znázornená na obr. 5.23. Obvod je napájaný 12 V zdrojom a spotrebúva prúd cca 10 mA.
Ryža. 5.23. Obvod na spracovanie mikrovlnného signálu
Rezistor R3 poskytuje počiatočné predpätie detektorovej diódy VD1.
Signál prijímaný diódou VD1 je zosilnený trojstupňovým zosilňovačom pomocou tranzistorov VT1 - VT3. Aby sa eliminovalo rušenie, vstupné obvody sú napájané cez stabilizátor napätia na tranzistore VT4.
Pamätajte však, že užitočný signál (z mikrovlnného poľa) z diódy VD1 a modulačné napätie na dióde VD2 sú mimo fázy. Preto môže byť motor R11 inštalovaný v polohe, v ktorej bude rušenie potlačené.
Pripojte osciloskop k výstupu operačného zosilňovača DA2 a otočením jazdca odporu R11 uvidíte, ako dôjde ku kompenzácii.
Z výstupu predzosilňovača VT1-VT3 ide signál do výstupného zosilňovača na čipe DA2. Upozorňujeme, že medzi kolektorom VT3 a vstupom DA2 sa nachádza RC spínač R17C3 (alebo C4 v závislosti od stavu kláves DD1) so šírkou pásma iba 20 Hz (!). Ide o takzvaný digitálny korelačný filter. Vieme, že musíme prijať signál so štvorcovými vlnami s frekvenciou 3 kHz, presne rovnajúcou sa modulačnému signálu a mimo fázy s modulačným signálom. Digitálny filter tieto poznatky presne využíva – keď má byť príjem vysokej úrovne užitočného signálu, pripojí sa kondenzátor C3 a keď je nízka, pripojí sa C4. Pri SZ a C4 sa teda horné a dolné hodnoty užitočného signálu akumulujú počas niekoľkých období, zatiaľ čo šum s náhodnou fázou sa odfiltruje. Digitálny filter niekoľkonásobne zlepšuje pomer signálu k šumu a zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje celkovú citlivosť detektora. Je možné spoľahlivo detekovať signály pod úrovňou šumu (toto je všeobecná vlastnosť korelačných techník).
Z výstupu DA2 je signál cez ďalší digitálny filter R5C6 (alebo C8 v závislosti od stavu kláves DD1) privádzaný do integrátora-komparátora DA1, ktorého výstupné napätie je za prítomnosti užitočného signálu na vstupe ( VD1), sa približne rovná napájaciemu napätiu. Tento signál zapne LED „Alarm“ HL2 a hlavu BA1. Prerušovaný tónový zvuk hlavy BA1 a blikanie LED HL2 je zabezpečený činnosťou dvoch multivibrátorov s frekvenciami cca 1 a 2 kHz, vyrobených na čipe DD2, a tranzistora VT5, ktorý prepája bázu VT6 s prevádzková frekvencia multivibrátorov.
Konštrukčne sa zariadenie skladá z mikrovlnnej hlavy a spracovateľskej dosky, ktorá môže byť umiestnená buď vedľa hlavy alebo samostatne.
Vysokofrekvenčné polia (HF polia) sú elektromagnetické oscilácie v rozsahu 100 000 – 30 000 000 Hz. Tradične tento rad zahŕňa krátke, stredné a dlhé vlny. Existujú aj ultra- a ultra-vysokofrekvenčné vlny.
Inými slovami, HF polia sú tie elektromagnetické žiarenia, s ktorými pracuje veľká väčšina zariadení okolo nás.
Indikátor HF poľa vám umožňuje určiť prítomnosť práve týchto žiarení a rušení.
Jeho princíp fungovania je veľmi jednoduchý:
1.Vyžaduje sa anténa schopná prijímať vysokofrekvenčný signál;
2. Prijaté magnetické kmity premieňa anténa na elektrické impulzy;
3. Používateľ je upozornený spôsobom, ktorý mu vyhovuje (jednoduchým rozsvietením LED diód, stupnicou zodpovedajúcou akejkoľvek očakávanej úrovni výkonu signálu, prípadne digitálnymi displejmi alebo displejmi z tekutých kryštálov, ako aj zvukom).
V akých prípadoch môže byť potrebný indikátor RF EM poľa:
1. Určenie prítomnosti alebo neprítomnosti nežiaduceho žiarenia na pracovisku (vystavenie rádiovým vlnám môže mať škodlivý vplyv na akýkoľvek živý organizmus);
2. Vyhľadajte zapojenie alebo dokonca sledovacie zariadenia („ploštice“);
3.Oznámenie o výmene údajov s celulárnou sieťou na mobilných telefónoch;
4.A ďalšie ciele.
Takže s cieľmi a princípom fungovania je všetko viac-menej jasné. Ale ako zostaviť takéto zariadenie vlastnými rukami? Nižšie je niekoľko jednoduchých schém.
Najjednoduchšie
Ryža. 1. Diagram indikátora
Obrázok ukazuje, že v skutočnosti sú tam len dva kondenzátory, diódy, jedna anténa (stačí kovový alebo medený vodič s dĺžkou 15-20 cm) a miliampérmeter (najlacnejší je akýkoľvek mierkový).
Na zistenie prítomnosti poľa s dostatočným výkonom je potrebné priblížiť anténu blízko zdroja RF žiarenia.
Ampérmeter je možné nahradiť LED.
Citlivosť tohto obvodu silne závisí od parametrov diód, preto ich treba zvoliť tak, aby spĺňali stanovené požiadavky na detekované žiarenie.
Ak potrebujete detegovať RF pole na výstupe zariadenia, potom namiesto antény by ste mali použiť jednoduchú sondu, ktorú je možné galvanicky pripojiť ku svorkám zariadenia. V tomto prípade je však potrebné vopred sa postarať o bezpečnosť obvodu, pretože výstupný prúd môže preraziť diódy a poškodiť komponenty indikátora.
Ak hľadáte malé, prenosné zariadenie, ktoré dokáže veľmi názorne preukázať prítomnosť a relatívnu silu RF signálu, potom vás určite zaujme nasledujúci obvod.
Ryža. 2. Obvod s indikáciou úrovne RF poľa na LED
Táto možnosť bude výrazne citlivejšia ako jej náprotivok z prvého uvažovaného prípadu kvôli vstavanému tranzistorovému zosilňovaču.
Obvod je napájaný bežnou „korunkou“ (alebo akoukoľvek inou 9 V batériou), váha sa rozsvieti so zvyšujúcim sa signálom (LED HL8 indikuje, že zariadenie je zapnuté). To sa dá dosiahnuť tranzistormi VT4-VT10, ktoré fungujú ako kľúče.
Obvod je možné namontovať aj na doštičku. A v tomto prípade sa jeho rozmery zmestia do 5*7 cm (aj spolu s anténou sa obvod tohto rozmeru aj v pevnom puzdre a s batériou bez problémov zmestí do vrecka).
Konečný výsledok bude vyzerať napríklad takto.
Ryža. 3. Montáž zariadenia
Hlavný tranzistor VT1 musí byť dostatočne citlivý na VF oscilácie a preto je pre jeho úlohu vhodný bipolárny KT3102EM alebo podobný.
Všetky prvky v schéme sú v tabuľke.
Tabuľka
| Typ položky | Označenie na diagrame | Kódovanie/hodnota | Množ |
| Schottkyho dióda | |||
| Usmerňovacia dióda | |||
| Bipolárny tranzistor | |||
| Bipolárny tranzistor | |||
| Odpor | |||
| Odpor | |||
| Odpor | |||
| Odpor | |||
| Odpor | |||
| Keramický kondenzátor | |||
| Elektrolytický kondenzátor | |||
| Dióda vyžarujúca svetlo | 2...3 V, 15...20 mA |
Indikátor so zvukovým alarmom na operačných zosilňovačoch
Ak potrebujete jednoduchý, kompaktný a zároveň efektívny prístroj na detekciu RF vĺn, ktorý vás na prítomnosť poľa bez problémov upozorní nie svetlom alebo ručičkou ampérmetra, ale zvukom, potom je schéma nižšie určená práve vám.
Ryža. 4. Obvod indikátora so zvukovým alarmom na operačných zosilňovačoch
Základom obvodu je stredne presný operačný zosilňovač KR140UD2B (alebo analóg, napríklad CA3047T).
Návrhy opísané v článku indikátory elektrického poľa možno použiť na určenie prítomnosti elektrostatických potenciálov. Tieto potenciály sú nebezpečné pre mnohé polovodičové zariadenia (čipy, tranzistory s efektom poľa, ich prítomnosť môže spôsobiť výbuch oblaku prachu alebo aerosólu). Indikátory možno použiť aj na diaľkové určenie prítomnosti elektrických polí vysokého napätia (z vysokonapäťových a vysokofrekvenčných inštalácií, vysokonapäťových elektrických zariadení).
Ako citlivý prvok všetkých prevedení sa používajú tranzistory s efektom poľa, ktorých elektrický odpor závisí od napätia na ich riadiacej elektróde - bráne. Keď je elektrický signál privedený na riadiacu elektródu tranzistora s efektom poľa, elektrický odpor zdroja odberu tranzistora sa výrazne zmení. V súlade s tým sa tiež mení množstvo elektrického prúdu pretekajúceho cez tranzistor s efektom poľa. LED diódy sa používajú na indikáciu aktuálnych zmien. Indikátor (obr. 1) obsahuje tri časti: tranzistor s efektom poľa VT1 - snímač elektrického poľa, HL1 - indikátor prúdu, zenerova dióda VD1 - ochranný prvok tranzistora s efektom poľa. Ako anténa bol použitý kus hrubého izolovaného drôtu o dĺžke 10...15 cm, čím dlhšia anténa, tým vyššia je citlivosť zariadenia.
Indikátor na obr. 2 sa líši od predchádzajúceho v prítomnosti nastaviteľného zdroja predpätia na riadiacej elektróde tranzistora s efektom poľa. Toto pridanie sa vysvetľuje skutočnosťou, že prúd cez tranzistor s efektom poľa závisí od počiatočného predpätia na jeho bráne. Pre tranzistory dokonca rovnakej výrobnej šarže a ešte viac pre tranzistory rôznych typov je hodnota počiatočného predpätia na zabezpečenie rovnakého prúdu cez záťaž výrazne odlišná. Preto nastavením počiatočného predpätia na bráne tranzistora môžete nastaviť počiatočný prúd cez odpor záťaže (LED) a ovládať citlivosť zariadenia.
Počiatočný prúd cez LED uvažovaných obvodov je 2...3 mA. Ďalší indikátor (obr. 3) využíva na indikáciu tri LED diódy. V počiatočnom stave (pri absencii elektrického poľa) je odpor kanála zdroj-odvod tranzistora s efektom poľa malý. Prúd tečie prevažne cez indikátor zapnutého stavu zariadenia - zelenú LED HL1.
Táto LED obchádza reťazec sériovo zapojených LED diód HL2 a HL3. V prítomnosti vonkajšieho nadprahového elektrického poľa sa zvyšuje odpor kanála zdroj-odvod tranzistora s efektom poľa. LED HL1 zhasne hladko alebo okamžite. Prúd z napájacieho zdroja cez obmedzovací odpor R1 začne pretekať cez červené LED HL2 a HL3 zapojené do série. Tieto LED môžu byť inštalované vľavo alebo vpravo od HL1. Indikátory elektrického poľa s vysokou citlivosťou využívajúce kompozitné tranzistory sú znázornené na obr.4 a 5. Princíp ich činnosti zodpovedá vyššie opísaným návrhom. Maximálny prúd cez LED by nemal presiahnuť 20 mA.
Namiesto tranzistorov riadených poľom uvedených v diagramoch je možné použiť iné tranzistory riadené poľom (najmä v obvodoch s nastaviteľným počiatočným hradlovým predpätím). Je možné použiť Zenerovu ochrannú diódu iného typu s maximálnym stabilizačným napätím 10 V, najlepšie symetrickú. V mnohých obvodoch (obr. 1, 3, 4) môže byť zenerova dióda na úkor spoľahlivosti vylúčená z obvodu. V tomto prípade, aby sa predišlo poškodeniu tranzistora s efektom poľa, anténa sa nesmie dotýkať nabitého predmetu, samotná anténa musí byť dobre izolovaná. Zároveň sa výrazne zvyšuje citlivosť indikátora. Zenerova dióda vo všetkých obvodoch môže byť nahradená aj odporom 10...30 MOhm.
Navrhujem zvážiť jednoduchý a ľahko vyrobiteľný obvod pre „detektor chýb“ (akýkoľvek zdroj elektromagnetického poľa). Čo som zozbieral, verím, že nie je zložitý a je dostupný aj začínajúcemu rádioamatérovi. Jednoducho a jednoducho.
Ako induktor L1 a L2 sa použil DPM-1 pri 200 uH. Kondenzátor C1 68 nF, možno nahradiť ladiacim kondenzátorom. GD507A je vysokofrekvenčná dióda s maximálnou frekvenciou až 900 MHz. Na meranie vyšších frekvencií je potrebné použiť mikrovlnné diódy
Indikátor je panel vyrobený z fóliovanej DPS o rozmeroch 24x5cm. Obvod nevyžaduje práve takéto konštrukčné riešenie - je možné použiť antény "MUSTACHE" atď. Veľkosť antény závisí od dĺžky meranej vlny.
Merania sa uskutočňovali pomocou multimetra M300 v režime milivoltmetra. Hlavnou výhodou je široký rozsah merania. Od 0 do 5V.
V zásade merania nepresahujú 200-300 mV. Na fotografii sú merania napájacieho zdroja (z prístupového bodu Wi-Fi) - napätie 1,1V. Maximálna zaznamenaná hodnota je veľmi veľká - 4,5V, magnetické pole je dosť vysoké, ale vzhľadom na nízku frekvenciu poľa 15-20 cm od zariadenia sa hodnota blíži k 0.
Vyhľadávanie zariadení vyžarujúcich vysokofrekvenčné žiarenie, ako sú odpočúvacie zariadenia (ploštice, mikrofóny), je celkom jednoduché. Indikátor ľahko a s istotou určuje smer, z ktorého žiarenie prichádza. Zdroj je detekovaný zo vzdialenosti 3-5m, aj keď ide o obyčajný mobilný telefón. Zvýšenie hodnoty prístroja znamená, že smer vyhľadávania je správny. Častejšie sa na horných poschodiach domu v byte nachádza elektromagnetické „pozadie“. Táto sila elektromagnetického poľa je zjavne spôsobená silnými zdrojmi žiarenia v okruhu niekoľkých stoviek metrov: základňami mobilných operátorov.
Indikátor nemá vlastný zosilňovač, takže výsledok závisí od toho, ktorý dizajn antény bol zvolený. Kondenzátor C1 je reaktancia, ktorá „reže“ frekvencie a umožňuje vám nakonfigurovať indikátor na určitý rozsah. Jemné doladenie sa nevykonalo z dôvodu chýbajúceho generátora referenčnej frekvencie alebo dobrého merača frekvencie.
Bolo vykonané pocínovanie spájkovaním. To vôbec nie je potrebné. V zásade je po vyleptaní dosky potrebné dôkladné umytie a vysušenie.
Ako analóg, ktorý je možné použiť namiesto D1 diódy GD507A, odporúčam použiť KD922B s maximálnou frekvenciou 1 GHz. Pokiaľ ide o charakteristiky pri stredných frekvenciách do 400 MHz, KD922B je dvakrát lepší ako jeho germánium. Taktiež pri testovacích meraniach zo 150 MHz rádiostanice s výkonom 5 W bolo s GD507A získané špičkové napätie 4,5 V a pomocou KD922B bol získaný výkon 3-krát vyšší.
Pri meraní nižších frekvencií (27 MHz) nie sú pozorované výrazné rozdiely medzi diódami. Indikátor je vhodný na nastavenie prenosových zariadení a vysokofrekvenčných generátorov. Indikátor vám neumožňuje určiť frekvenciu, skreslenie alebo harmonické zložky vysielača, ale myslím, že vám nič nebráni v úprave obvodu, zosilnení signálu - pripojenie prijímača a osciloskopu.
Indikátory elektrického poľa možno použiť na individuálnu ochranu elektrikárov pri vyhľadávaní porúch v elektrických sieťach. S ich pomocou sa zisťuje prítomnosť elektrostatických nábojov v polovodičovej, textilnej výrobe a skladovaní horľavých kvapalín. Pri hľadaní zdrojov magnetických polí, určovaní ich konfigurácie a štúdiu bludných polí transformátorov, tlmiviek a elektromotorov sa nezaobídeme bez indikátorov magnetického poľa.
Zapojenie indikátora vysokofrekvenčného žiarenia je znázornené na obr. 20.1. Signál z antény sa dostane na detektor vyrobený z germániovej diódy. Ďalej cez LC filter v tvare L vstupuje signál do bázy tranzistora, v kolektorovom obvode ktorého je zapojený mikroampérmeter. Používa sa na určenie sily vysokofrekvenčného žiarenia.
Na indikáciu nízkofrekvenčných elektrických polí sa používajú indikátory s tranzistorovým vstupným stupňom s efektom poľa (obr. 20.2 - 20.7). Prvý z nich (obr. 20.2) je vyrobený na báze multivibrátora [VRYA 80-28, R 8/91-76]. Tranzistorový kanál s efektom poľa je riadený prvok, ktorého odpor závisí od veľkosti riadeného elektrického poľa. Na bránu tranzistora je pripojená anténa. Keď sa indikátor zavedie do elektrického poľa, odpor zdroja-odvod tranzistora s efektom poľa sa zvýši a multivibrátor sa zapne.
V telefónnej kapsule je počuť zvukový signál, ktorého frekvencia závisí od sily elektrického poľa.
Nasledujúce dva návrhy podľa schém D. Bolotnika a D. Priymaka (obr. 20.3 a 20.4) sú určené na riešenie problémov s novoročnými elektrickými girlandami [R 11/88-56]. Indikátor (obr. 20.3) je vo všeobecnosti rezistor s riadeným odporom. Úlohu takéhoto odporu opäť zohráva odtokový kanál - zdroj tranzistora s efektom poľa, doplnený o dvojstupňový jednosmerný zosilňovač. Indikátor (obr. 20.4) je vyrobený podľa obvodu riadeného nízkofrekvenčného generátora. Obsahuje prahové zariadenie, zosilňovač a detektor signálu indukovaného v anténe striedavým elektrickým poľom. Všetky tieto funkcie vykonáva jeden tranzistor - VT1. Tranzistory VT2 a VT3 sa používajú na zostavenie nízkofrekvenčného generátora pracujúceho v pohotovostnom režime. Hneď ako sa anténa zariadenia priblíži k zdroju elektrického poľa, tranzistor VT1 zapne zvukový generátor.
Indikátor elektrického poľa (obr. 20.5) je určený na vyhľadávanie skrytých vodičov, elektrických obvodov pod napätím, na indikáciu blízkosti oblasti vysokonapäťových vodičov, na prítomnosť striedavých alebo konštantných elektrických polí [RaE 8/00-15] .
Zariadenie využíva inhibovaný generátor svetelných a zvukových impulzov, vyrobený na analógovom vstrekovacom tranzistore ľavého poľa (VT2, VT3). Pri absencii elektrického poľa s vysokou intenzitou je odpor zdroja odtoku tranzistora VT1 s efektom poľa malý, tranzistor VT3 je uzavretý a nedochádza k žiadnemu generovaniu. Prúd spotrebovaný zariadením je v jednotkách alebo desiatkach μA. V prítomnosti konštantného alebo striedavého elektrického poľa vysokej intenzity sa zvyšuje odpor zdroja odtoku tranzistora VT1 s efektom poľa a zariadenie začne produkovať svetelné a zvukové signály. Ak sa teda ako anténa použije hradlová svorka tranzistora VT1, indikátor reaguje na priblíženie sieťového vodiča vo vzdialenosti asi 25 mm.
Potenciometer R3 nastavuje citlivosť, rezistor R1 nastavuje trvanie svetelno-zvukovej správy, kondenzátor C1 nastavuje frekvenciu ich opakovania a C2 určuje farbu zvukového signálu.
Na zvýšenie citlivosti možno ako anténu použiť kúsok izolovaného drôtu alebo teleskopickú anténu. Na ochranu tranzistora VT1 pred poruchou by mala byť zenerova dióda alebo vysokoodporový rezistor pripojená paralelne k prechodu hradlo-zdroj.
Indikátor elektrických a magnetických polí (obr. 20.6) obsahuje generátor relaxačných impulzov. Je vyrobený na bipolárnom lavínovom tranzistore (tranzistor mikroobvodu K101KT1A, ovládaný elektronickým spínačom na tranzistore s efektom poľa typu KP103G), ku ktorému je pripojená anténa. Na nastavenie pracovného bodu generátora (výpadok výroby pri absencii indikovaných elektrických polí) sa používajú odpory R1 a R2. Generátor impulzov je nabitý cez kondenzátor C1 do vysokoimpedančných slúchadiel. V prítomnosti striedavého elektrického poľa (alebo pohybu predmetov nesúcich elektrostatický náboj) sa na anténe objaví signál striedavého prúdu, a teda aj brána tranzistora s efektom poľa, čo vedie k zmene elektrického odporu prechod kolektor-zdroj s modulačnou frekvenciou. V súlade s tým začne relaxačný generátor generovať pakety modulovaných impulzov a v slúchadlách bude počuť zvukový signál.
Citlivosť prístroja (detekčný rozsah prúdového vodiča siete 220 V 50 Hz) je 15...20 cm Ako anténa je použitý oceľový kolík 300x3 mm. Pri napájacom napätí 9 V je prúd spotrebovaný indikátorom v tichom režime 100 μA, v prevádzkovom režime - 20 μA.
Indikátor magnetického poľa (obr. 20.6) je vyrobený na druhom tranzistore mikroobvodu. Záťaž druhého generátora tvoria vysokoimpedančné slúchadlá. Signál striedavého prúdu odoberaný zo snímača indukčného magnetického poľa L1 je privádzaný cez prechodový kondenzátor C1 do bázy lavínového tranzistora, ktorý nie je jednosmerným prúdom spojený s ostatnými prvkami obvodu („plávajúci“ pracovný bod). V režime indikácie striedavého magnetického poľa sa periodicky mení napätie na riadiacej elektróde (báze) lavínového tranzistora, mení sa aj lavínové prierazné napätie kolektorového prechodu a v súvislosti s tým aj frekvencia a trvanie generovania.
Indikátor (obr. 20.7) je vyrobený na báze deliča napätia, ktorého jedným z prvkov je tranzistor s efektom poľa VT1, ktorého odpor prechodu drain-source je určený potenciálom riadiacej elektródy. (brána) s pripojenou anténou [Rk 6/00-19]. Na odporový delič napätia je pripojený generátor relaxačných impulzov na báze lavínového tranzistora VT2, pracujúci v pohotovostnom režime. Počiatočná úroveň napätia (prah činnosti) privádzaného do generátora relaxačných impulzov sa nastavuje potenciometrom R1.
Aby sa zabránilo poruche riadiaceho prechodu tranzistora s efektom poľa, je do obvodu zavedená ochrana (pri vypnutí zdroja napájania je obvod hradla-zdroja skratovaný). Zvýšenie úrovne hlasitosti zvukového signálu sa dosiahne zavedením zosilňovača pomocou bipolárneho tranzistora VT3. Ako záťaž pre výstupný tranzistor VT3 je možné použiť telefónnu kapsulu s nízkym odporom.
Na zjednodušenie obvodu môže byť namiesto odporu R3 zahrnutá telefónna kapsula s vysokým odporom, napríklad TON-1, TON-2 (alebo „stredný odpor“ - TK-67, TM-2). V tomto prípade nie je potrebné používať prvky VT3, R4, C2. Konektor, do ktorého sa zapája telefón, môže súčasne slúžiť ako vypínač na zmenšenie veľkosti zariadenia.
Pri absencii vstupného signálu je odpor prechodu kolektor-zdroj tranzistora s efektom poľa niekoľko stoviek ohmov a napätie odstránené z posúvača potenciometra na napájanie generátora relaxačných impulzov je malé. Keď sa na riadiacej elektróde tranzistora s efektom poľa objaví signál, odpor prechodu kolektor-zdroj tohto tranzistora sa zvyšuje úmerne k úrovni vstupného signálu na jednotky alebo stovky kOhmov. To vedie k zvýšeniu napätia privádzaného do generátora relaxačných impulzov na hodnotu dostatočnú na vytváranie kmitov, ktorých frekvencia je určená súčinom R4C1. Prúd spotrebovaný zariadením pri absencii signálu je 0,6 mA, v režime indikácie - 0,2 ... 0,3 mA. Detekčný rozsah vodiča s prúdom siete 220 V 50 Hz s dĺžkou bičovej antény 10 cm je 10...100 cm.
Vysokofrekvenčný indikátor elektrického poľa (obr. 20.8) [MK 2/86-13] sa od svojho analógu (obr. 20.1) líši tým, že jeho výstupná časť je vyrobená podľa mostíkového obvodu, ktorý má zvýšenú citlivosť. Rezistor R1 je určený na vyváženie obvodu (nastavte ihlu prístroja na nulu).
Pohotovostný multivibrátor (obr. 20.9) slúži na indikáciu sieťového napätia [MK 7/88-12]. Indikátor funguje, keď sa jeho anténa priblíži k sieťovému vodiču (220 V) vo vzdialenosti 2...3 cm.
Indikátory magnetických polí podľa schém uvedených na obr. 20.10 - 20.13, majú indukčné snímače, ktorými môže byť telefónna kapsula bez membrány, alebo viacotáčková tlmivka so železným jadrom.
Indikátor (obr. 20.10) je vyrobený podľa obvodu rádiového prijímača 2-V-0. Obsahuje snímač, dvojstupňový zosilňovač, detektor zdvojenia napätia a indikačné zariadenie.
Indikátory (obr. 20.11, 20.12) majú LED indikáciu a sú určené na kvalitnú indikáciu magnetických polí [R 8/91-83; R 3/85-49].
Indikátor podľa schémy I.P má zložitejší dizajn. Shelestov, znázornený na obr. 20.13. Snímač magnetického poľa je pripojený na riadiacu križovatku tranzistora riadeného poľom, ktorého zdrojový obvod obsahuje zaťažovací odpor R1. Signál z tohto odporu je zosilnený kaskádou na tranzistore VT2. Ďalej obvod používa komparátor na čipe DA1 typu K554СAZ. Komparátor porovnáva úrovne dvoch signálov: napätie odobraté z nastaviteľného odporového deliča R4, R5 (regulátor citlivosti) a napätie odobraté z kolektora tranzistora VT2. Na výstupe komparátora sa rozsvieti LED indikátor.
Literatúra: Shustov M.A. Praktický návrh obvodov (kniha 1), 2003