Однажды ко мне обратился мой товарищ и попросил организовать охрану подсобного помещения, которое находилось на расстоянии 50 м от дома и не было электрифицировано, при этом тянуть провода к помещению не было возможности.
Для обеспечения охраны помещения было принято решение реализовать охранную систему в FM диапазоне с помощью простейшего передатчика и FM приемника. За основу был взят передатчик из [1], а именно задающий генератор, усилитель мощности. При этом вместо микрофонного усилителя установлен генератор тона звуковой частоты и добавлен ключ включения передатчика на полевом транзисторе.
Работа устройства
В устройстве (рис.1) в качестве охранного датчика использован герконовый контакт с магнитом (рис.2). Сам геркон установлен на наличнике, а магнит – на двери. При закрытой двери магнит и геркон находятся рядом, и контакты последнего будут замкнуты. При этом ключ на полевом транзисторе VT5 закрыт, передатчик обесточен, потребляемый ток в дежурном режиме составляет около 100 мкА. При открывании двери магнит отдаляется от геркона, и его контакты размыкаются, ключ на транзисторе VT5 открывается, подавая питание на передатчик, и потребляемый ток возрастает до 15…20 мА.
Задающий генератор на транзисторе VT3 настроен на частоту примерно 95 МГц, в участке FM диапазона, где слабо принимаются музыкальные программы местной вещательной радиостанции. Использование усилителя мощности на транзисторе VT4 позволяет минимизировать влияние изменений параметров антенны на задающий генератор. Генератор тона звуковой частоты на транзисторах VT1, VT2 (частота примерно 1…1,5 кГц) служит для модуляции несущей.
То есть при закрытых дверях охраняемого помещения в доме мы слушаем музыкальные программы, при открывании дверей мы слышим громкий тон частотой 1…1,5 кГц, который перекрывает прием радиостанции, что является признаком проникновения в охраняемое помещение. Используется широкополосная модуляция, и прием сигнала передатчика обеспечивается в полосе 2 МГц. Возможно такая идея построения радиоканала и слишком простая, но весьма эффективная.
Для питания передатчика напряжением 3,7 В можно применит три Ni-Cd аккумулятора или батарею от мобильного телефона. Передатчик сохраняет работоспособность, без заметного ухода частоты, в диапазоне питающих напряжений от 4,3 до 2 В. Для увеличения дальности связи можно применить две батареи от мобильного телефона, соединенных последовательно (напряжение питания составит 7,4 В), при этом дальность уверенного приема на автомобильную магнитолу возрастает примерно в 2 раза.
Конструкция и детали
Транзисторы VT1 и VT2 маломощные НЧ кремниевые, например, КТ315, КТ312 с любым буквенным индексом. Транзисторы VT3, VT4 маломощные ВЧ кремниевые, с граничной частотой не менее 500 МГц, например, КТ368, КТ399 с любым буквенным индексом. Полевой транзистор VT5 – 2N7000, 2N7002.
Электролитические конденсаторы, на напряжение не менее 10 В.
Антенна Ант 1 длинной примерно ¼ длинны волны, для рабочей частоты 95 МГц – это примерно 78 см, можно и короче, но при этом придется подобрать индуктивность (изменением количества витков) катушки L3.
Катушки L1 и L3 намотаны на оправке диаметром 5 мм, L1 содержит 6 витков, а L3 – 2 витка проводом диаметром 0,35 мм. Дроссель L2 намотан на ферритовом кольце проницаемостью 400…100 с внешним диаметром 10 мм проводом ПЭВ-2 диаметром 0,15 мм и содержит 15 витков, но можно применить и малогабаритный готовый дроссель с индуктивностью 20…100 мкГн.
Все резисторы мощностью 0,125 Вт, для уменьшения паразитной индуктивности и размеров передатчика их выводы обрезают и резисторы припаивают колпачками к дорожкам платы. Если применить SMD детали, то передатчик получится очень компактным.
Передатчик собран на двусторонней плате размерами 30х40 мм под размер батареи от мобильного телефона, фольга одной её стороны используется как экран и соединяется с общим проводом передатчика.
Для уменьшения, при настройке передатчика, влияние рук на стабильность частоты передатчика детали задающего генератора желательно экранировать, особенно катушку L1. После изготовления плата с батареей были обтянуты термоусадочной трубкой подходящего диаметра.
При завершении монтажа не впаиваем в плату конденсаторы С3 и С8 и изменением сопротивления резистора R6 устанавливаем ток покоя задающего генератора 3 мА. Изменением сопротивления резистора R9 устанавливаем ток покоя усилителя мощности 8…10 мА. Напряжения в контрольных точках на рис.1 указаны при разомкнутых контактах герконового датчика и при отсутствии генерации задающего генератора на транзисторе VT3.
Затем запаивают конденсаторы С3 ы С8, ВЧ вольтметром проверяют наличие колебаний на контуре L1C7 и в точке подключения антенны. С помощью частотометра измеряют рабочую частоту задающего генератора и настраивают его на нужную частоту, растягивая и сдвигая витки катушки L1. При отсутствии ВЧ вольтметра можно собрать простейший пробник для мультиметра (тестера) (рис.3), диоды VD1 и VD2 германиевые типа Д311, Д310, Д18 или Д9.
При отсутствии частометра рабочую частоту передатчика контролируют FM приемником. Катушки L1 и L3, для повышения механической прочности, заливают силиконом, при этом немного уходит частота задающего генератора.
Передатчик с антенной устанавливают повыше, а провода охранного шлейфа прокладывают к охраняемой двери. Возможна установка подобных герконовых датчиков и на окна охраняемого помещения, при этом все датчики соединяют последовательно.
Дальность уверенного приема – до 200 м и зависит от чувствительности конкретного радиоприемника и высоты установки антенн приемника и передатчика. Если такая дальность не нужна, можно уменьшить ток покоя выходного каскада до 1…2 мА. Собранный передатчик показан на фото.
Литература
1. Мельничук В. Радионяня, или передатчик для младенца//Радиоаматор. – 2013. − №3. – С.52 – 53.
Автор: Василий Мельничук, г. Черновцы
Источник: Радиоаматор №2, 2014
