Практически каждый начинающий радиолюбитель пробовал собрать радиожучок. На нашем сайте есть немало схем, многие из которых содержат всего один транзистор, катушку и обвязку - несколько резисторов и конденсаторов. Но даже столь простую схему будет нелегко правильно настроить не имея специальных приборов. Про волномер и ВЧ частотомер говорить не будем - как правило начинающие радиолюбители ещё не обзавелись такими сложными и дорогими приборами, но собрать простой детектор ВЧ не просто надо, а обязательно надо.
Ниже показаны детали, для него.
Данный детектор позволяет определить, идёт ли излучение высокой частоты, то есть генерирует ли передатчик хоть какой нибудь сигнал. Конечно он не покажет частоту, но для этого можно воспользоваться обычным ФМ радиоприёмником.
Конструкция ВЧ детектора может быть любой: навесной монтаж или небольшая пластмассовая коробочка, куда поместится стрелочный индикатор и другие детали, а антенну (кусочек толстого провода 5-10 см) выведем наружу. Конденсаторы могут применяться любых типов, допустимо отклонения номиналов деталей в очень широких пределах.
Детали детектора радиочастотных излучений:
- Резистор 1-5 килоом;
- Конденсатор 0,01-0,1 микрофарад;
- Конденсатор 30-100 пикофарад;
- Диод Д9, КД503 или ГД504.
- Стрелочный микроамперметр на 50-100 микроампер.
Сам индикатор может быть любым, даже если он на большой ток или напряжение (вольтметр), просто открываем корпус и убираем шунт внутри прибора, превращая его в микроамперметр.
Если вы не знаете характеристик индикатора, то чтоб узнать на какой он ток, просто подключите к омметру сначала на заведомо известный ток (где указана маркировка) и запомните процент отклонения шкалы.
А потом подключите неизвестный стрелочный прибор и по отклонению стрелки станет понятно, на какой ток он расчитан. Если индикатор на 50 мкА дал полное отклонение, а неизвестный прибор при том же напряжении - половину, значит он на 100 мкА.
Для наглядности собрал детектор ВЧ сигнала навесным монтажом и провёл измерения излучения от свежесобранного ФМ радиомикрофона.
При питании схемы передатчика от 2В (сильно севшая крона), стрелка детектора отклоняется на 10% шкалы. А при свежей батарейке 9В - почти половину.
Обратите внимание - щуп не касается антенны или платы, он ловит ВЧ излучение на некотором расстоянии. Если ткнуть детектором в место пайки антенны - он резко зашкалит. Таким образом можно определить работоспособность схемыы любого передатчика, с частотой до 500 МГц.
Для более высоких частот следует воспользоваться другой, немного более сложной схемой детектора ВЧ. Но для ФМ дипазона 108 МГц его хватит.
Обсудить статью ДЕТЕКТОР ИЗЛУЧЕНИЯ
Описываемые в статье конструкции индикаторов электрического поля могут быть использованы для определения наличия электростатических потенциалов. Эти потенциалы опасны для многих полупроводниковых приборов (микросхем, полевых транзисторов), их наличие может вызвать взрыв пылевого или аэрозольного облака. Индикаторы также могут быть использованы для дистанционного определения наличия электрических полей высокой напряженности (от высоковольтных и высокочастотных установок, электросилового высоковольтного оборудования).
В качестве чувствительного элемента всех конструкций использованы полевые транзисторы, электрическое сопротивление которых зависит от напряжения на их управляющем электроде - затворе. При наведении электрического сигнала на управляющий электрод полевого транзистора электрическое сопротивление сток-исток последнего заметно изменяется. Соответственно, изменяется и величина электрического тока, протекающего через полевой транзистор. Для индикации изменения тока использованы светодиоды. Индикатор (рис.1) содержит три детали: полевой транзистор VT1 - датчик электрического поля, HL1 - индикатор тока, стабилитрон VD1 - элемент защиты полевого транзистора. В качестве антенны использован отрезок толстого изолированного провода длиной 10...15 см. Чем больше длина антенны - тем выше чувствительность устройства.
Индикатор на рис.2 отличается от предыдущего наличием регулируемого источника смещения на управляющем электроде полевого транзистора. Такая добавка объясняется тем, что ток через полевой транзистор зависит от начального смещения на его затворе. Для транзисторов даже одной партии изготовления, а тем более, для транзисторов разных типов, величина начального смещения для обеспечения равного тока через нагрузку заметно отличается. Следовательно, регулируя начальное смещение на затворе транзистора, можно задавать как начальный ток через сопротивление нагрузки (светодиод), так и управлять чувствительностью устройства.
Начальный ток через светодиод рассмотренных схем составляет 2...3 мА. Следующий индикатор (рис.3) использует для индикации три светодиода. В исходном состоянии (при отсутствии электрического поля) сопротивление канала исток-сток полевого транзистора невелико. Ток протекает преимущественно через индикатор включенного состояния устройства - светодиод HL1 зеленого цвета.
Этот светодиод шунтирует цепочку последовательно соединенных светодиодов HL2 и HL3. При наличии внешнего надпорогового электрического поля сопротивление канала исток-сток полевого транзистора возрастает. Происходит плавное или мгновенное отключение светодиода HL1. Ток от источника питания через ограничивающий резистор R1 начинает протекать через последовательно включенные светодиоды HL2 и HL3 красного свечения. Эти светодиоды могут быть установлены слева и справа относительно HL1. Индикаторы электрического поля повышенной чувствительности с использованием составных транзисторов показаны на рис.4 и 5. Принцип их работы соответствует ранее описанным конструкциям. Максимальный ток через светодиоды не должен превышать 20 мА.
Вместо указанных на схемах полевых транзисторов могут быть использованы другие полевые транзисторы (особенно в схемах с регулировкой начального смещения на затворе). Стабилитрон защиты можно использовать другого типа с максимальным напряжением стабилизации 10 В, желательно симметричный. В ряде схем (рис.1, 3, 4) стабилитрон, в ущерб надежности, может быть исключен из схемы. В этом случае во избежание повреждения полевого транзистора не допускается касания антенной заряженного предмета, сама антенна должна быть хорошо изолирована. При этом чувствительность индикатора заметно возрастает. Стабилитрон во всех схемах можно также заменить сопротивлением 10...30 МОм.
Рассмотрим простейший индикатор напряженности электромагнитного поля в диапазоне 27 МГц. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 5.17. Он состоит из антенны, колебательного контура L1C1, диода VD1. конденсатора С2 и измерительного прибора.
Работает устройство следующим образом. Через антенну на колебательный контур поступают ВЧ колебания. Контур отфильтровывает колебания диапазона 27 МГц из смеси частот. Выделенные колебания ВЧ детектируются диодом VD1, благодаря чему на выход диода проходят только положительные полуволны принимаемых частот. Огибающая этих частот представляет собой НЧ колебания. Остатки ВЧ колебаний фильтруются конденсатором С2. При этом При этом через измерительный прибор потечет ток. который содержит переменную и постоянную составляющие. Измеряемый прибором постоянный ток примерно пропорционален напряженности поля, действующей в месте приема. Этот детектор можно выполнить в виде приставки к любому тестеру.
Катушка L1 диаметром 7 мм с подстроечным сердечником имеет 10 витков провода ПЭВ-1 0.5 мм. Антенна выполнена на стальной проволоки длиной 50 см
Рис. 5.17 Простейший индикатор напряженности поля диапазона 27 МГц
Чувствительность прибора можно значительно повысить, если перед детектором установить усилитель ВЧ. Принципиальная схема такого устройства представлена на рис. 5.18. Эта схема, по сравнению с предыдущей, имеет более высокую чувствительность передатчика. Теперь излучение может быть зафиксировано на расстоянии несколько метров.
Ри c 5.18 Индикатор с усилителем ВЧ
Высокочастотный транзистор VT1 включен по схеме с обшей базой и работает в качестве селективного усилителя. Колебательный контур L1C2 включен в его коллекторную цепь. Связь контура с детектором осуществляется через отвод от катушки L1. Конденсатор СЗ отфильтровывает высокочастотные составляющие. Резистор R3 и конденсатор С4 выполняют функцию фильтра НЧ.
Катушка L1 намотана на каркасе с подстроечным сердечником диаметром 7 мм проводом ПЭВ-1 0.5 мм. Антенна выполнена из стальной проволоки длиной около 1 м.
Для высокочастотного диапазона 430 МГц можно также собрать очень простую конструкцию индикатора напряженности ноля. Принципиальная схема такого прибора приведена на рис. 5.19. а. Индикатор, схема которого показана на рис. 5.19. б, позволяет оп|>елелить направление на источник излучения.
а) б) Рис 5 19 Индикаторы диапазона 430 МГц
Часто возникает необходимость произвести простейшую проверку исправности передатчика RC, исправен ли он и его антенна, излучает ли передатчик в эфир электромагнитные волны. В этом случае большую помощь окажет простейший индикатор электромагнитного поля. С его помощью можно проверить работу выходного каскада любого передатчика используемого в моделизме в диапазоне от нескольких МГц и до 2,5 ГГц. Им можно так же проверить работу сотового телефона на передачу.
В основе приборчика применён детектор с удвоением напряжения на СВЧ диодах типа КД514 советского производства. Принцип работы понятен из принципиальной схемы. К точке соединения диодов подключается антенна длиной 20.....25 см из проволоки диам. 1.....2 мм. К диодам подключен фильтрующий конденсатор (трубчатый, керамический) емкостью примерно 2200 пкФ. Диоды с конденсатором подпаиваются к клеммам микроамперметра, который является прибором индикации наличия электромагнитного поля. Катод правого по схеме диода подпаивается к клемме "+" , а анод левого по схеме диода подпаивается к клемме "-". Антенна индикатора может располагаться на расстоянии от нескольких сантиметров (передатчик на 2,4 ГГц или сотовый телефон) до 1 метра,
если передатчик работает в диапазоне 27.........40 Мгц. Такие передатчики имеют телескопическую антенну.
Все детали расположены на кусочке текстолита. Фильтрующий конденсатор расположен снизу платки и его на фото не видно.
Принципиальная схема
Фотографии.
Индикаторы электрических полей могут быть использованы для индивидуальной защиты электромонтеров, при поиске мест повреждений электрических сетей. С их помощью определяется наличие электростатических зарядов в полупроводниковом, текстильном производствах, хранилищах легковоспламеняющихся жидкостей. При поиске источников магнитных полей, определении их конфигурации и исследовании полей рассеяния трансформаторов, дросселей и электродвигателей не обойтись без индикаторов магнитных полей.
Схема индикатора высокочастотных излучений показана на рис. 20.1. Сигнал с антенны попадает на детектор, выполненный на германиевом диоде. Далее через Г-образный LC-фильтр сигнал поступает на базу транзистора, в коллекторную цепь которого включен микроамперметр. По нему и определяется мощность высокочастотных излучений.
Для индикации низкочастотных электрических полей используют индикаторы с входным каскадом на полевом транзисторе (рис. 20.2 — 20.7). Первый из них (рис. 20.2) выполнен на основе мультивибратора [ВРЯ 80-28, Р 8/91-76]. Канал полевого транзистора является управляемым элементом, сопротивление которого зависит от величины контролируемого электрического поля. К затвору транзистора подключена антенна. При внесении индикатора в электрическое поле, сопротивление исток — сток полевого транзистора возрастает, и мультивибратор включается.
В телефонном капсюле раздается звуковой сигнал, частота которого зависит от напряженности электрического поля.
Следующие две конструкции по схемам Д. Болотника и Д. Приймака (рис. 20.3 и 20.4) предназначены для поиска неисправностей в новогодних электрических гирляндах [Р 11/88-56]. Индикатор (рис. 20.3) в целом представляет собой резистор с управляемым сопротивлением. Роль такого сопротивления опять же играет канал сток — исток полевого транзистора, дополненного двухкаскадным усилителем постоянного тока. Индикатор (рис. 20.4) выполнен по схеме управляемого низкочастотного генератора. Он содержит пороговое устройство, усилитель и детектор сигнала, наведенного в антенне переменным электрическим полем. Все эти функции выполняет один транзистор — VT1. На транзисторах VT2 и VT3 собран генератор низкой частоты, работающий в ждущем режиме. Как только антенну устройства приближают к источнику электрического поля, транзистор VT1 включает звуковой генератор.
Индикатор электрического поля (рис. 20.5) предназначен для поиска скрытой проводки, электрических цепей, находящихся под напряжением, индикации приближения к зоне высоковольтных проводов, наличия переменных или постоянных электрических полей [РаЭ 8/00-15].
В устройстве использован заторможенный генератор светозвуковых импульсов, выполненный на аналоге инжекционно-по-левого транзистора (VT2, VT3). При отсутствии электрического поля высокой напряженности сопротивление сток — исток полевого транзистора VT1 невелико, транзистор VT3 закрыт, генерация отсутствует. Ток, потребляемый устройством, составляет единицы, десятки мкА. При наличии постоянного или переменного электрического поля высокой напряженности сопротивление сток — исток полевого транзистора VT1 возрастает, и устройство начинает вырабатывать светозвуковые сигналы. Так, если в качестве антенны использован вывод затвора транзистора VT1, индикатор реагирует на приближение сетевого провода на расстояние около 25 мм.
Потенциометром R3 регулируется чувствительность, резистор R1 задает длительность светозвуковой посылки, конденсатор С1 — частоту их следования, а С2 определяет тембр звукового сигнала.
Для повышения чувствительности в качестве антенны может быть использован отрезок изолированного провода или телескопическая антенна. Для защиты транзистора VT1 от пробоя параллельно переходу затвор — исток стоит подключить стабилитрон или высокоомный резистор.
Индикатор электрических и магнитных полей (рис. 20.6) содержит релаксационный генератор импульсов. Он выполнен на биполярном лавинном транзисторе (транзистор микросхемы К101КТ1А, управляемый электронным ключом на полевом транзисторе типа КП103Г), к затвору которого подключена антенна. Для задания рабочей точки генератора (срыв генерации в отсутствии индицируемых электрических полей) используют резисторы R1 и R2. Генератор импульсов через конденсатор С1 нагружен на высокоомные головные телефоны. При наличии переменного электрического поля (или перемещении предметов, несущих электростатические заряды) на антенне и, соответственно, затворе полевого транзистора появляется сигнал переменного тока, что приводит к изменению электрического сопротивления перехода сток — исток с частотой модуляции. В соответствии с этим релаксационный генератор начинает генерировать пачки модулированных импульсов, а в головных телефонах будет прослушиваться звуковой сигнал.
Чувствительность прибора (дальность обнаружения токонесущего провода сети 220 В 50 Гц) составляет 15...20 см. В качестве антенны использован стальной штырь 300x3 мм. При напряжении питания 9 В ток, потребляемый индикатором в режиме молчания, составляет 100 мкА, в рабочем режиме — 20 мкА.
Индикатор магнитных полей (рис. 20.6) выполнен на втором транзисторе микросхемы. Нагрузкой второго генератора является высокоомный головной телефон. Сигнал переменного тока, снимаемый с индуктивного датчика магнитного поля L1, через переходной конденсатор С1 подается на базу лавинного транзистора, не связанную по постоянному току с другими элементами схемы («плавающая» рабочая точка). В режиме индикации переменного магнитного поля напряжение на управляющем электроде (базе) лавинного транзистора периодически изменяется, изменяется также и напряжение лавинного пробоя коллекторного перехода и, в связи с этим, частота и продолжительность генерации.
Индикатор (рис. 20.7) изготовлен на основе делителя напряжения, одним из элементов которого является полевой транзистор VT1, сопротивление перехода сток — исток которого определяется потенциалом управляющего электрода (затвора) с подключенной к нему антенной [Рк 6/00-19]. К резистивному делителю напряжения подключен релаксационный генератор импульсов на лавинном транзисторе VT2, работающий в ждущем режиме. Уровень начального напряжения (порог срабатывания), подаваемого на релаксационный генератор импульсов, устанавливается потенциометром R1.
Для предотвращения пробоя управляющего перехода полевого транзистора в схему введена защита (при отключении источника питания цепь затвор — исток закорочена). Повышение уровня громкости звукового сигнала достигается введением усилителя на биполярном транзисторе VT3. В качестве нагрузки выходного транзистора VT3 можно использовать низкоомный телефонный капсюль.
Для упрощения схемы высокоомный телефонный капсюль, например, ТОН-1, ТОН-2 (либо «среднеомный» — ТК-67, ТМ-2) может быть включен вместо резистора R3. В этом случае надобность в использовании элементов VT3, R4, С2 отпадает. Разъем, в который включается телефон, для снижения габаритов устройства, может одновременно служить выключателем питания.
При отсутствии входного сигнала сопротивление перехода сток — исток полевого транзистора составляет несколько сотен Ом, и напряжение, снимаемое с движка потенциометра на питание релаксационного генератора импульсов, мало. При появлении сигнала на управляющем электроде полевого транзистора сопротивление перехода сток — исток последнего возрастает пропорционально уровню входного сигнала до единиц, сотен кОм. Это приводит к увеличению напряжения, подаваемого на релаксационный генератор импульсов до величины, достаточной для возникновения колебаний, частота которых определяется произведением R4C1. Потребляемый устройством ток при отсутствии сигнала — 0,6 мА, в режиме индикации — 0,2...0,3 мА. Дальность обнаружения токонесущего провода сети 220 В 50 Гц при длине штыревой антенны 10 см составляет 10...100 см.
Индикатор высокочастотного электрического поля (рис. 20.8) [МК 2/86-13] отличается от аналога (рис. 20.1) тем, что его выходная часть выполнена по мостовой схеме, имеющей повышенную чувствительность. Резистор R1 предназначен для балансировки схемы (установки стрелки прибора на ноль).
Ждущий мультивибратор (рис. 20.9) использован для индикации сетевого напряжения [МК 7/88-12]. Индикатор работает при приближении его антенны к сетевому проводу (220 В) на расстояние 2...3 см. Частота генерации для приведенных на схеме номиналов близка к 1 Гц.
Индикаторы магнитных полей по схемам, представленным на рис. 20.10 — 20.13, имеют индуктивные датчики, в качестве которых может быть использован телефонный капсюль без мембраны, либо многовитковая катушка индуктивности с железным сердечником.
Индикатор (рис. 20.10) выполнен по схеме радиоприемника 2-V-0. Он содержит датчик, двухкаскадный усилитель, детектор с удвоением напряжения и показывающий прибор.
Индикаторы (рис. 20.11, 20.12) имеют светодиодную индикацию и предназначены для качественной индикации магнитных полей [Р 8/91-83; Р 3/85-49].
Более сложную конструкцию имеет индикатор по схеме И.П. Шелестова, изображенный на рис. 20.13. Датчик магнитного поля подключен к управляющему переходу полевого транзистора, в цепь истока которого включено сопротивление нагрузки R1. Сигнал с этого сопротивления усиливается каскадом на транзисторе VT2. Далее в схеме использован компаратор на микросхеме DA1 типа К554САЗ. Компаратор сравнивает уровни двух сигналов: напряжения, снимаемого с регулируемого резистивного делителя R4, R5 (регулятора чувствительности) и напряжения, снимаемого с коллектора транзистора VT2. На выходе компаратора включен светодиодный индикатор.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год