آموزش الکترونیکپروژه الکترونیک

آیا مدارات گیرنده موج FM خانگی موجود در اینترنت کار میکنند؟

اخیرا به فکر ساخت یک مدار گیرنده FM افتادیم پس طبق معمول شروع به جست و جو مدارهایی کردیم که بتوانند پاسخگوی نیاز ما باشند. همانگونه که انتظار داشتیم، در اینترنت مدارات بسیاری یافتیم اما سوالی که باقی ماند این بود که این مدارات هنگام آزمایش تا چه میزان میتوانند مفید باشند و به خوبی عمل کنند. متوجه شدیم که بسیاری دیگر نیز تلاش کرده اند تا با این مدارات کار کنند اما با شکست مواجه شده اند و همچنین تالارهای گفتگو یا فروم های زیادی با سوالاتی مشابه با “آیا مدارات گیرنده FM خانگی واقعا کار میکنند؟” پر شده اند.

پس در این آموزش، برای پاسخ به این سوال چند مدار را روی یک قطعه پرف بورد پیاده سازی کرده و برای مشاهده عملکردشان، آن ها را تست کردیم. همچنین در پی یافتن اقداماتی بودیم که با انجام آن ها بتوانیم این مدارات را توسعه دهیم. در انتهای این مطلب، شما را در جریان تمام جزئیات قرار خواهیم داد.

حال اگر میخواهید در وقت خود صرفه جویی کنید، میتوانید بلافاصله ماژول گیرنده RDA5807 FM را خریدارای کرده و آن را در پروژه خود استفاده کنید. در گذشته با استفاده از آردوینو و دستیار گوگل رادیو FM با صدای کنترل شده و رادیو FM مبتنی بر آردوینو و RDA5807 را ساخته ایم. اگر به این پروژه ها علاقه مندید، میتوانید نگاهی به آن ها بیندازید و یا مدار فرستنده FM را که با استفاده از قطعات الکترونیکی ساده مانند ترانزیستورها، خازن ها و سیم پیچ و غیره ساخته شده است، مطالعه کنید.

رادیو FM دو ترانزیستوره یا گیرنده TRF FM(گیرنده فرکانس رادیویی تنظیم شده)

اغلب مداراتی که در اینترنت پیدا میکنیم در یک چیز مشترک هستند. اشتراک آن ها در این است که در تمام پیکربندی ها از دو ترانزیستور استفاده شده است. برای اولین مدار، ما چیزی مشابه مدار زیر را انتخاب کردیم.

این مدار نه تنها سیگنال FM را دریافت کرده بلکه سیگنال دریافتی را به کمک تراشه LM386 Op-Amp تقویت کرده تا بتواند یک اسپیکر یا بلندگو را درایو کند. این مدار تا اینجا یکی از پیچیده ترین مداراتی است که با تعداد اندکی قطعه ساخته شده است. ترانزیستورهای BF495 (T2) به همراه سلف L، خازن VC و T1 ساختار اسیلاتور کولپیتس را تشکیل میدهند.

در این مدار، تریمر VC فرکانس رزونانس مدار را تنظیم میکند. با تنظیم خازن متغیر، فرکانس رزونانس مدار تغییر کرده و میتوانیم آن را روی هر فرکانسی در محدوده 88 تا 108 مگاهرتز تنظیم کنیم. سیگنال پیام که توسط مدار دریافت شده از طریق مقاومت R1 استخراج شده و پس از عبور از خازن کوپلاژ 220 نانوفارادی C1 به عنوان ورودی به تقویت کننده  یا امپلی فایر صوتی داده میشود. این مدار به گونه ای طراحی شده است که بتوانیم به کمک خازن متغیر، گیرنده رادیویی را تنظیم کنیم. مقدار خازن متغیر روی 20 پیکوفاراد تنظیم شده است زیرا که خازن های متغیر با این ظرفیت خازنی به راحتی در دسترس هستند.

سیم پیچ یا سلف استفاده شده در مدار یک سلف هسته هواست که با چهار دور پیچاندن سیم مسی 22 SWG با هسته ای به قطر داخلی 4 میلی متر ساخته شده است. وقتی سیم را به دفعات لازم ( 4 بار ) بپیچید، سیم پیچ استوانه ای میشود. سیم پیچ را میتوان طوری گرفت تا گیرنده، سیگنال فرکانس بالا را دریافت کند. در نهایت، خازن های 100 نانوفارادی C3 و 100 میکروفارادی و 25 ولتی C10 به همراه مقاومت 1 کیلواهمی R3 یک فیلتر میان گذر برای فرکانس های بسیار پایین میسازند که به منظور جداسازی سیگنال فرکانس پایین و سیگنال فرکانس بالا در گیرنده استفاده میشود.

گیرنده رادیو FM با ترانزیستورهای 2N3904

درادامه، یک مدار گیرنده رادیو FM دیگر را بررسی میکنیم که در پیکربندی خود دو ترانزیستور دارد. اما مانند مدار قبلی، این مدار از دو عدد ترانزیستور همه منظوره 2N3904 برای تولید فرکانس رزونانس استفاده میکند.

در حین آزمایش این مدار مشاهده کردیم که در محدوده ولتاژ 3.3 تا 3.5 ولت، مدار به بهترین شکل کار میکند. عملکرد این مدار بسیار ساده است. فرکانس رزونانس مدار توسط L1 و C1 تولید میشود. LC (سلف و خازن) در کنار هم مخزن مدار نامیده شده و قادر به تولید نوسان با فرکانس بالا هستند. فرکانس بالا برای تولید سیگنال FM ضروری است. خازن به طور کامل شارژ شده و سپس انرژی خود را به سلف تحویل میدهد. در ادامه سلف نیز شارژ شده و میدان مغناطیسی به وجود می آید. هنگامی که میدان مغناطیسی دچار افت شود، انرژی به خازن برگشته و این پروسه تا بی نهایت تکرار میشود. فرکانس روزنانس مدار میتواند به آسانی و از طریق یک فرمول ساده محاسبه شود. در قسمت بعدی به محاسبه آن برمیگردیم.

ساخت یک سلف و محاسبه اندوکتانس

مهم ترین جز هر مدار رادیو FM سلف آن است. در این قسمت با هم می آموزیم که چگونه یک سلف بسازیم. اگر نگاهی به مدار اول بیندازید، خواهید دید که گفته شده باید سیم مسی 22 SWG را با احتساب قطر داخلی 4 میلی متر، 4 دور بپیچیم. یادآوری میکنیم که این سلف هسته هواست.

پس از ساخت سلف میتوانیم با فرمولی که در زیر ارائه شده، اندوکتانس سلف را محاسبه کنیم.

L= (d^2 * n^2)/(18d+40l)

در این فرمول، L اندوکتانس سلف بر حسب میکروهانری، d قطر سیم پیچ برحسب اینچ، l طول سیم پیچ برحسب اینچ و N تعداد دورهای سلف است.

حال که این فرمول را یاد گرفتیم، باید قطر سیم پیچ را برای محاسبه اندوکتانس اندازه بگیریم. اگر به شماتیک اول دقت کنید، میتوانید مشاهده کنید که راهنمای ساخت سلف داده شده است. این سیم پیچ هسته هوا، با چهار دور پیچاندن سیم مسی 22 SWG با قطر داخلی 4 میلی متر ساخته میشود. برای رسیدن به قطر 4 میلی متر، از مغزی یک خودکار استفاده میکنیم. همانگونه که میتوانید در تصویر زیر مشاهده کنید، مغری خودکار دقیقا 4 میلی متر است.

اگر در مورد این مطلب سوالی دارید در قسمت نظرات بپرسید

حال که استوانه با قطر 4 میلی متر را در اختیار داریم، سیم 22 SWG خود را دور آن پیچیده و سلف را میسازیم. سلف شما پس از ساخته شدن مانند تصویر زیر به نظر میرسد.

حال باید طول و قطر سیم پیچ را اندازه بگیریم. همانگونه که میتوانید در تصویر بالا مشاهده کنید، قطر سیم پیچ ما 6 میلی متری و طول آن 3.2 میلی متر است. با این تفاسیر تمام پارامترهای لازم برای محاسبه اندوکتانس سلف را در اختیار داریم. حال اگر اندوکتانس سلف را به کمک فرمول داده شده و مقادیری که اندازه گیری کردیم محاسبه کنیم، مقدار آن 0.0961 میکروهانری به دست می آید.

L = 0.0961 uH

میتوانید با وارد کردن مقادیر در ماشین حساب محاسبات را انجام دهید و یا اینکه از سایت محاسبه اندوکتانس سلف هسته هوا برای محاسبه اندوکتانس استفاده کنید که پروسه را بسیار آسان تر میسازد.

تست مدار گیرنده موج رادیو FM

همانگونه که میتوانید در دو شماتیک بالا مشاهده کنید، ما در اینترنت دو مدار امیدوارکننده یافتیم و سعی کردیم که هر دو مدار را تست کنیم. مدار ساخته شده با ترانزیستورهای BF494  تا حدودی بهتر از مدار ساخته شده با ترانزیستورهای 2N3904 عمل کرد. مشاهده میکنید که دو مدار را در دو مکان مختلف ساختیم. زیرا نمیخواستیم که هیچ نویزی از دیگر قطعات به مدار اضافه شود.

میتوانید در تصویر بالا مدار بسته شده برای آزمایش را مشاهده کنید. در اینجا مدار را با یک باتری 12 ولتی تغذیه کردیم. پس از روشن شدن مدار، خازن متغیر را چرخاندیم و سعی کردیم مدار را برای دریافت ایستگاه های محلی رادیویی موج FM تنظیم کنیم، اما مدار نتوانست هیچ سیگنالی را دریافت کند.

پس از بررسی و تلاش برای درک اینکه مشکل از کجاست، از یک رزبری پای برای ساخت فرستنده FM استفاده کردیم و دوباره عملکرد مدار را بررسی کردیم. در کمال تعجب ما مدار این بار کار کرد. اما صدا قابل شنیدن نبود.

در نتیجه، میتوان گفت که ساخت و آزمایش مدارات گیرنده موج رادیو FM عملا ارزش هدر دادن وقت و انرژی را ندارد زیرا که این مدارات اصولا برای کاربری های روزانه ساخته نشده اند. توصیه میشود که اگر قصد ساخت یکی از این مدارات را برای استفاده روزانه دارید، حتما از یک تراشه مبتنی بر ماژول گیرنده رادیو FM مناسب کمک بگیرید.

اگر به دنبال آی سی گیرنده رادیو FM هستید، RDA5807 و TEA5767 دو مورد از تراشه هایی هستند که در بازار موجود بوده و میتوانید این مدار ساده را با استفاده از شماتیک و قطعاتی که به راحتی در فروشگاه ها یافت میشوند، بسازید.

5 (1 نفر)

برای دریافت مطالب جدید کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام ما را دنبال کنید.

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید قرار بدهم. سوالات مربوط به این مطلب را در قسمت نظرات همین مطلب اعلام کنید. سعی میکنم در اسرع وقت به نظرات شما پاسخ بدهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *