Как работать с гетеродинным измерителем резонанса. Усовершенствованный гир Гир гетеродинный индикатор резонанса
При конструировании и настройке радиоаппаратуры, весьма полезен такой остроумный прибор как гетеродинный индикатор резонанса. Прибор, в большинстве случаев, довольно прост и может быть изготовлен даже начинающим радиолюбителем.
Применяется, в основном для измерения частоты резонанса в колебательных контурах радиоаппаратуры. С помощью ГИР, можно также измерять емкости конденсаторов и индуктивности катушек, измерять резонанс антенны.
Гетеродинный – значит генерирующий колебания высокой частоты. У генератора ВЧ нашего прибора, катушка колебательного контура вынесена наружу и выполнена на манер этакого щупа. Принцип измерений основан на том факте, что в случае настройки на одну частоту двух близко расположенных контуров, они входят в резонанс и наблюдается "отсос" энергии колебаний из одного контура в другой. Колебательный контур ГИРа перестраиваемый - имеет переменный конденсатор с проградуированной шкалой.
Чтобы определить частоту резонанса исследуемого контура, катушку ГИРа (или катушку связи) подносят к контуру и изменяя частоту прибора, добиваются минимума показаний индикатора. Настройка довольно «острая». Этакий провал стрелки индикатора. Искомую частоту считывают со шкалы.
Прибор был изготовлен по простейшей схеме, опубликованной в журнале «Радио» №3 1975г. Автор В. Борисов.
Собрать схему ничего не стоит, но для того чтобы прибором было удобно пользоваться, придется повозиться.
Нам потребуется.
Инструменты.
Минимальный набор слесарного инструмента преимущественно для мелких работ, обязательно ножницы по металлу, несколько разных надфилей. Инструмент для разметки. Хорошо бы располагать ювелирным лобзиком или гравёром - для выпиливания окон в корпусе, но можно и обойтись. Лобзик «пионерский», по дереву, плюс подставку «ласточкин хвост» для выпиливания. Понадобится что-то сверлильное – электрическая дрель или сверлильный станок, сойдет и шуруповерт. В отдельных случаях, могут быть полезны вытяжные заклепки с соответствующим инструментом для их установки.
Паяльник небольшой мощности и все что к нему полагается, в том числе набор инструментов для электромонтажа. Паяльник мощностью около 75…100Вт, для конструкционной пайки. Кое-где удобен клеющий пистолет. Немного терпения и аккуратности.
Материалы.
Кроме радиоэлементов, понадобиться немного кровельной оцинкованной стали, кусочек оргсекла и ДВП или текстолит. Немного мелких метизов. Пластиковые каркасы для сменных катушек.
Для начала стоит подобрать все радиоэлементы и зная их габариты заняться компоновкой прибора. Удобно это делать в САПР Автокад. Для домашнего, хоббийного использования, достаточно освоить принцип построения и несколько основных инструментов.
Корпус прибора решено было изготовить из оцинкованной кровельной стали 0,5мм, методом гибки из двух П-образных деталей. Металлический корпус, также, хорошо экранирует схему. Окна в корпусе для установки приборов, разъема, были выпилены гравером с отрезным диском. Удобно будет использовать и ювелирный лобзик.
В этом варианте ГИРа - разъем для сменных катушек должен быть, как минимум три контакта (используется катушка с отводом). Для уменьшения габаритов прибора решено было применить DB-9, похожий на разъем COM порта системного блока компьютера. В схеме предполагается использовать индикатор – микроамперметр на ток 50мкА. Такой прибор имеет значительные габариты. Значительно меньше микроамперметры, использующиеся для индикации уровня записи в старой аппаратуре магнитной записи звука. Для возможности применить такой индикатор, нужно в исходную схему прибора добавить усилительный каскад на низкочастотном транзисторе (схема б). Сам индикатор разбирал, заменил штатную шкалу на самодельную с нулем посередине.
Конденсатор переменной емкости применен с твердым диэлектриком, от импортного радиоприемника.
Изготовлена металлическая коробочка. Две половинки корпуса скрепляются четырьмя винтиками М4. На внутренних стенках припаяны гаечки. Оцинкованная сталь хорошо паяется обычным оловянно-свинцовым припоем с «паяльной кислотой» (хлористый цинк). Не забываем хорошо промыть места паек.
На конденсатор одевается ручка-шкала выточенная из кусочка органического стекла.
На заготовке чертится окружность нужного диаметра. Это можно сделать циркулем, разметочным циркулем (с двумя иглами). Также, для оргстекла, удобно для такой цели использовать штангенциркуль, нужный размер зафиксировать стопорным винтом и чертить острыми лапками для измерения отверстий.
Заготовка была выпилена обычным «пионерским» лобзиком. Края отшлифованы шлифовальной шкуркой, для этого заготовку зажимал в шуруповерте.
Изнутри на прозрачном диске сделаны две глубокие радиальные риски и заполнены краской. На кончиках просверлены маленькие отверстия для удобной разметки шкалы - в нужных местах отметки делают иглой или остро отточенным карандашом. Крепится на ось конденсатора его штатным крепежом от того же радиоприемника. Под подвижным прозрачным диском, на одной с ним оси, расположен неподвижный диск из ДВП закрепленный к корпусу. Диаметр чуть меньше прозрачного, чтобы подвижный диск удобно вращать большим пальцем, держа прибор в руке. Диск выпилен лобзиком и покрыт для прочности несколькими слоями лака. На него приклеена бумажная шкала.
Монтаж мелких элементов, на выводах установочных, выводы максимально короткие, особенно в ВЧ части. Батарея «Крона» расположена внутри корпуса прибора, подключается колодкой от такой же вышедшей из строя. Чтобы она не бултыхалась внутри корпуса на проводах, сделан некий «батарейный отсек» - С-образная деталь из той же кровельной стали. Припаян к снимаемой крышке. Напротив батареи кусочек поролончика, при сборе корпуса он поджимает батарею. На фото, первый вариант катушек.
При помощи гетеродина самодельного радиоприемника оснащенного частотометром, проградуирована шкала. Градуировку можно также осуществить при помощи частотометра, ВЧ генератора, генератора стандартных сигналов (ГСС), наконец, при помощи КВ радиоприемника с точной шкалой.
Прибор в сборе, с двумя сменными катушками, изготовленными из одноразовых шприцев с применением термоклея.
При необходимости измерений в диапазоне сотен килогерц – единиц мегагерц, конструкцию сменной катушки следует применить аналогичную магнитной антенне радиоприемника, на отрезке ферритового стержня.
Простой гетеродинный индикатор резонанса.
С замкнутой накоротко катушкой L2 ГИР позволяет определять резонансную частоту от 6 МГц
до 30 МГц. С подключенной катушкой L2 диапазон измерения частоты - от 2,5 МГц до 10 МГц.
Резонансную частоту определяют, вращая ротор С1 и, наблюдая на экране осциллографа
изменение сигнала.
Генератор сигналов высокой частоты.
Генератор сигналов высокой частоты предназначен для проверки и налаживания различных высокочастотныхустройств. Диапазон генерируемых частот 2 ..80 МГц разбит на пять поддиапазонов:
I - 2-5 МГц
II - 5-15 МГц
III - 15 - 30 МГц
IV - 30 - 45 МГц
V - 45 - 80 МГц
Максимальная амплитуда выходного сигнала на агрузке 100 Ом составляет около 0,6 В. В генераторе предусмотрена плавная регулировка амплитуды выходного сигнала, а также возможность
амплитудной и частотной модуляции выходного сигнала от внешнего источника. Питание генератора осуществляется от внешнего источника постоянного напряжения 9... 10 В.
Принципиальная схема генератора приведена на рисунке. Он состоит из задающего генератора ВЧ, выполненного на транзисторе V3, и выходного усилителя на транзисторе V4. Генератор выполнен по схеме индуктивной трехточки. Нужный поддиапазон выбирают переключателем S1, а перестраивают генератор конденсатором переменной емкости С7. Со стока транзистора V3 напряжение ВЧ поступает на первый затвор
полевого транзистора V4. В режиме ЧМ низкочастотное напряжение поступает на второй затвор этого транзистора.
Частотная модуляция осуществляется с помощью варикапа VI, на который подается напряжение НЧ в режиме FM. На выходе генератора напряжение ВЧ регулируется плавно резистором R7.
Генератор собран в корпусе, изготовленном из одностороннего фольгироваиного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм., размерами 130X90X48 мм. На передней панели генератора установлены
переключатели S1 и S2 типа П2К, резистор R7 типа ПТПЗ-12, конденсатор переменной емкости С7 типа КПЕ-2В от радиоприемника «Альпинист-405», в котором используются обе секции.
Катушка L1 намотана на ферритовом магнитопроводе М1000НМ (К10Х6Х Х4,б) и содержит (7+20) витков провода ПЭЛШО 0,35. Катушки L2 и L3 намотаны на каркасах диаметром 8 и длиной 25 мм с карбонильными подстроенными сердечниками диаметром 6 и длиной 10 мм. Катушка L2 состоит из 5+15 витков провода ПЭЛШО 0,35, L3 - из 3 + 8 витков. Катушки L4 и L5 бескаркасные
диаметром 9 мм намотаны проводом ПЭВ-2, 1,0. Катушка L4 содержит 2+4 витка, a L5- 1 + 3 витка.
Налаживание генератора начинают с проверки монтажа Затем подают напряжение питания и с помощью ВЧ вольтметра проверяют наличие генерации на всех поддиапазонах. Границы
диапазонов уточняют с помощью частотомера, и при необходимости подбирают конденсаторы С1-С4(С6), подстраивают сердечниками катушек L2, L3 и изменяют расстояние между витками катушек L4 и L5.
Мультиметр-ВЧ милливольтметр.
Сейчас самым доступным и самым распространенным прибором радиолюбителя стал цифровой мультиметр серии М83х.
Прибор предназначен для общих измерений и потому у него нет специализированных функций. Между тем, если вы занимаетесь радиоприемной или передающей техникой вам нужно измерять
небольшие ВЧ напряжения (гетеродин, выход каскада УПЧ, и т. д.), настраивать контура. Для этого мультиметр нужно дополнить несложной выносной измерительной головкой, содержащей
высокочастотный детектор на германиевых диодах. Входная емкость ВЧ-головки менее 3 пФ., что позволяет её подключать прямо к контуру гетеродина или каскада. Можно использовать диоды Д9, ГД507 или Д18, диоды Д18 дали наибольшую чувствительность (12 мВ). ВЧ-головка собрана в экранированном корпусе, на котором расположены клеммы для подключения щупа или проводников к измеряемой схеме. Связь с мультиметром при помощи экранированного телевизионного кабеля РК-75.
Измерение малых емкостей мультиметром
Многие радиолюбители используют в своих лабораториях мультиметры, некоторые из них позволяют измерять и емкости конденсаторов. Но как показывает практика, этими приборами нельзя замерить емкость до 50 пф, а до 100 пф – большая погрешность. Для того, чтобы можно было измерять небольшие емкости, предназначена эта приставка. Подключив приставку к мультиметру, нужно выставить на индикаторе значение 100пф, подстраивая С2. Теперь при подключении конденсатора 5 пф прибор покажет 105. Остается только вычесть цифру 100
Искатель скрытой проводки
Определить место прохождения скрытой электрической проводки в стенах помещения поможет сравнительно простой искатель, выполненный на трех транзисторах (рис. 1). На двух биполярных транзисторах (VT1, VT3) собран мультивибратор, а на полевом (VT2) - электронный ключ.
Принцип действия искателя основан на том, что вокруг электрического провода образуется электрическое поле его и улавливает искатель. Если нажата кнопка выключателя SB1, но электрического поля в зоне антенного щупа WA1 нет либо искатель находится далеко от сетевых проводов, транзистор VT2 открыт, мультивибратор не работает, светодиод HL1 погашен. Достаточно приблизить антенный щуп, соединенный с цепью затвора полевого
транзистора, к проводнику с током либо просто к сетевому роводу, транзистор VT2 закроется, шунтирование базовой цепи транзистора VT3 прекратится и мультивибратор вступит в действие. Начнет вспыхивать светодиод. Перемещая антенный щуп вблизи стены, нетрудно проследить за пролеганием в ней сетевых проводов.
Прибор позволяет отыскать и место обрыва фазного провода. Для этого нужно включить в розетку нагрузку, например настольную лампу, и перемещать антенный щуп прибора вдоль проводки. В месте, где светодиод перестает мигать, нужно искать неисправность.
Полевой транзистор может быть любой другой из указанной на схеме серии, а биполярные - любые из серии КТ312, КТ315. Все
резисторы - МЛТ-0,125, оксидные конденсаторы - К50-16 или другие малогабаритные, светодиод - любой из серии АЛ307, источник питания батарея «Крона» либо аккумуляторная батарея напряжением 6...9 В, кнопочный выключатель SB1 - КМ-1 либо аналогичный. Часть деталей прибора смонтирована на плате (рис. 2) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Корпусом искателя может стать пластмассовый пенал (рис. 3)
для хранения школьных счетных палочек. В его верхнем отсеке крепят плату, в нижнем располагают батарею. К боковой стенке верхнего отсека прикрепляют выключатель и светодиод, а к верхней стенке - антенный щуп. Он представляет собой кониче-
ский пластмассовый колпачок, внутри которого находится металлический стержень с резьбой. Стержень крепят к корпусу гайками, изнутри корпуса надевают на стержень металлический лепесток, который соединяют гибким монтажным проводником с резистором R1 на плате. Антенный щуп может быть иной конструкции, например, в виде петли из отрезка толстого (5 мм) высоковольтного провода, используемого в телевизоре. Длина
отрезка 80...100 мм, его концы пропускают через отверстия в верхнем отсеке корпуса и припаивают к соответствующей точке платы. Желаемую частоту колебаний мультивибратора, а значит, частоту вспышек светодиода можно установить подбором резисторов RЗ, R5 либо конденсаторов С1, С2. Для этого нужно временно отключить от резисторов RЗ и R4 вывод истока по-
левого транзистора и замкнуть контакты выключателя. Если при поиске места обрыва фазного провода чувствительность прибора окажется чрезмерной, ее нетрудно снизить уменьшением длины антенного щупа или отключением проводника, соединяющего щуп с печатной платой. Искатель может быть собран и по несколько иной схеме (рис. 4) с использованием биполярных транзисторов разной структуры - на них выполнен генератор. Полевой же транзистор (VT2) по-прежнему управляет работой генератора при попадании антенного щупа WA1 в электрическое поле сетевого провода.
Транзистор VT1 может быть серии
КТ209 (с индексами А-Е) или КТ361,
VT2 - любой из серии КП103, VT3 - любой из серий КТ315, КТ503, КТ3102. Резистор R1 может быть сопротивлением 150...560 Ом, R2 - 50 кОм...1,2 МОм, R3 и R4 с отклонением от указанных на схеме номиналов на ±15%, конденсатор С1 - емкостью 5...20 мкФ. Печатная плата для этого варианта искателя меньше по габаритам (рис. 5), но конструктивное оформление практически такое же, что и предыдущего варианта.
Любой из описанных искателей можно применять для контроля работы системы зажигания автомобилей. Поднося антенный щуп искателя к высоковольтным проводам, по миганию светодиода определяют цепи, на которые не поступает высокое напряжение, или отыскивают неисправную свечу зажигания.
Журнал«Радио»,1991,№8,с.76
Не совсем обычная схема ГИРа изображена на рисунке. Отличие-в выносном витке связи. Петля L1 выполнена из медного провода диаметром 1,8 мм, диаметр петли около 18 мм, длина ее выводов 50 мм. Петля вставляется в гнезда, расположеные на торце корпуса. L2 намотана на стандартном ребристом корпусе и содержит 37 витков провода диаметром 0,6 мм с отводами от 15, 23, 29 и 32-го витка Диапазон- от 5,5 до 60 мгц
Простой измеритель емкости
Измеритель емкости позволяет измерять емкость конденсаторов от 0,5 до 10000пФ.
На логических элементах ТТЛ D1.1 D1.2 собран мультивибратор, частота которого зависит от сопротивления резистора включенного между входом D1.1 и выходом D1.2. Для каждого предела измерения устанавливается определенная частота при помощи S1, одна секция которого переключает резисторы R1-R4 , а другая конденсаторы С1-С4.
Импульсы с выхода мультивибратора поступают на усилитель мощности D1.3 D1.4 и далее через реактивное сопротивление измеряемого конденсатора Сх на простой вольтметр переменного тока на микроамперметре Р1.
Показания прибора зависят от соотношения активного сопротивления рамки прибора и R6, и реактивного сопротивления Сх. При этом Сх зависит от емкости (чем больше, тем меньше сопротивление).
Калибровку прибора производят на каждом пределе при помощи подстроечных резисторов R1-R4 измеряя конденсаторы с известными емкостями. Чувствительность индикатора прибора можно установить подбором сопротивления резистора R6.
Литература РК2000-05
Простой функциональный генератор
В радиолюбительской лаборатории обязательным атрибутом должен быть функциональный генератор. Предлагаем вашему вниманию функциональный генератор, способный вырабатывать синусоидальный, прямоугольный, треугольный сигналы при высокой стабильности и точности. При желании, выходной сигнал может быть модулированным.
Диапазон частот разделен на четыре поддиапазона:
1. 1 Гц-100 Гц,
2. 100Гц-20кГц,
3. 20 кГц-1 МГц,
4. 150KHz-2 МГц.
Точно частоту можно выставить, используя потенциометры P2 (грубо) и P3(точно)
регуляторы и переключатели функционального генератора:
P2 - грубая настройка частоты
P3 - точная настройка частоты
P1 - Амплитуда сигнала (0 - 3В при питании 9В)
SW1 - переключатель диапазонов
SW2 - Синусоидальный/треугольный сигнал
SW3 - Синусоидальный(треугольный)/меандр
Для контроля частоты генератора сигнал можно снять непосредственно с вывода 11.
Параметры:
Синусоидальный сигнал:
Искажения: менее 1% (1 кГц)
Неравномерность: +0,05 дБ 1 Гц - 100 кГц
Прямоугольный сигнал:
Амплитуда: 8В (без нагрузки) при питании 9В
Время нарастания: менее 50 нс (при 1 кГц)
Время спада: менее 30ns (на 1 кГц)
Рассимметрия: менее 5%(1 кГц)
Треугольный сигнал:
Амплитуда: 0 - 3В при питании 9В
Нелинейность: менее 1% (до 100 кГц)
Защита сети от перенапряжения
Отношение емкостей C1 и составной С2 и С3 влияет на выходное напряжение. Мощности выпрямителя хватает для паралельного включения 2-3х реле типа РП21 (24в)
Генератор на 174ха11
На рисунке представлен генератор на микросхеме К174ХА11, частота которого управляется напряжением. При изменении емкости С1 от 560 до 4700пФ можно получить широкий диапазон частот, при этом настройка частоты производится изменением сопротивления R4. Так например автор выяснил что, при С1=560пФ частоту генератора можно изменять при помощи R4 от 600Гц до 200кГц, а при емкости С1 4700пФ от 200Гц до 60кГц.
Выходной сигнал снимается с вывода 3 микросхемы с выходным напряжением 12В, автор рекомендует сигнал с выхода микросхемы подавать через токоограничивающий резистор с сопротивлением 300 Ом.
Измеритель индуктивности
Предлагаемый прибор позволяет измерять индуктивности катушек на трех пределах измерения - 30, 300 и 3000 мкГн с точностью не хуже 2% от значения шкалы. На показания не влияют собственная ёмкость
катушки и ее омическое сопротивление.
На элементах 2И-НЕ микросхемы DDI собран генератор прямоугольных импульсов, частота повторений которых определяется ёмкостью конденсатора C1, С2 или СЗ в зависимости от включенного предела измерений переключателем SA1. Эти импульсы через один из конденсаторов С4, С5 или С6 и диод VD2 поступают на измеряемую катушку Lx, которая подключена к клеммам XS1 и XS2.
После прекращения очередного импульса во время паузы за счет накопленной энергии магнитного поля ток через катушку продолжает протекать в том же направлении через диод VD3, его измерение осуществляется отдельным усилителем тока собранного на транзисторах Т1, Т2 и стрелочным прибором РА1. Конденсатор С7 сглаживает пульсации тока. Диод VD1 служит для привязки уровня импульсов, поступающих на катушку.
При налаживании прибора необходимо использовать три эталонные катушки с индуктивностями 30, 300 и 3000 мкГн, которые поочередно подключаются вместо L1, и соответствующим переменным резистором R1, R2 или R3 стрелка прибора устанавливается на максимальное деление шкалы. Во время эксплуатации измерителя достаточно выполнять калибровку переменным резистором R4 на пределе измерения 300 мкГн, используя катушку L1 и включив выключатель SB1. Питание микросхемы производится от любого источника напряжением 4,5 - 5 В.
Расход тока каждого элемента питания составляет по 6 мА. Усилитель тока для миллиамперметра можно не собирать, а параллельно конденсатору С7 подключить микроамперметр со шкалой 50мкА и внутренним сопротивлением 2000 Ом. Индуктивность L1 может быть составной, но тогда следует расположить отдельные катушки взаимно перпендикулярно или как можно дальше друг от друга. Для удобства монтажа все соединительные провода оснащены штекерами, а на платах установлены соответствующие им гнёзда.
Простой индикатор радиоактивности
Гетеродинный индикатор резонанса
Г.Гвоздицкий
Принципиальная схема предлагаемого ГИРа приведена на рис.1. Его гетеродин выполнен на полевом транзисторе VT1, включенном по схеме
с общим истоком. Резистор R5 ограничевает ток стока полевого транзистора. Дроссель L2 - элемент развязки гетеродина от источника питания по высокой частоте.
Диод VD1, подсоединенный к выводам затвора и истока транзистора, улучшает форму генерируемого напряжения, приближая ее к синусоидальной. Без диода положительная полуволна тока стока станет искажаться из-за увеличения коэффициента усиления транзистора с повышением напряжения на затворе, что неизбежно приводит к появлению четных гармоник в спектре сигнала гетеродина
Через конденсатор С5 напряжение радиочастоты поступает на вход высоко¬частотного вольтметра-индикатора, состоящего из детектора, диоды VD2 и VD4 которого включены по схеме удвоения напряжения, что повышает чувствительность детектора и стабильность работы усилителя постоянного токи на транзисторе VT2 с микроамперметром РА1 в коллекторной цели. Диод VD3 стабилизирует образцовое напряжение на диодах VD2,VD4. Переменным резистором R3 объединенным с выключателем питания SА1, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 в исходное положение на крайнюю правую отметку шкалы
Если а каких-то участках диапазона необходимо повысить точность шкалы, то параллельно катушке подключайте слюдяной конденсатор постоянной емкости.
Вариант катушек, выполненных на каркасах из лабораторных пробирок для забора крови, показаны на фото (рис.2) и подбираются радиолюбителем на желаемый диапазон
Индуктивность контурной катушки и емкость контура с учетом дополнительного конденсатора можно рассчитать по формуле
LC=25330/f²
где С- в пикофарадах, L - в микрогенри, f - в мегагерцах.
Определяя резонансную частоту иследуемого контура, к нему возможно ближе подносят катушку ГИРа и медленно вращая ручку блока КПЕ, следят за показаниями индикатора. Как только его стрелка качнется влево, отмечают соответствующее положение ручки КПЕ. При дальнейшем вращении ручки настройки стрелка прибора возвращается в исходное положение. Та отметка на шкале, где наблюдается максимальный *провал* стрелки, как раз и будет соответстовать резонансной частоте исследуемого контура
В описываемом ГИРе нет дополнительного стабилизатора питающего напряжения, поэтому при работе с ним рекомендовано пользоваться источником с одним и тем же значением напряжения постоянного тока - оптимально сетевым блоком питания со стабилизированным выходным напряжением.
Делать одну общую шкалу для всех диапазонов нецелесообразно из-за сложности такой работы. Тем более, что точность полученной шкалы при различной плотности перестройки применяемых контуров
затруднит пользование прибором.
Катушки L1 пропитаны эпоксидным клеем или НН88. На ВЧ диапазоны их желательно намотать медным посеребренным проводом диаметром 1,0 мм.
Конструктивно каждая контурная катушка размещена на основании распространенного разъема СГ-3. Он вклеен в каркас катушки.
Упрощенный вариант ГИРа
От ГИРа Г.Гвоздицкого отличается тем, о чем уже писалось в статье - наличие среднего вывода сменной катушки L1, применен переменный конденсатор фирмы «Тесла» с твердым диэлектриком, нет диода, формирующего форму синусоидальную сигнала. Отсутствует выпрямитель-удвоитель напряжения ВЧ и УПТ, что снижает чувствительность прибора.
Из положительных сторон следует отметить наличие «растягивающих» отключаемых конденсаторов С1, С2 и простейший верньер, совмещенный с двумя переключающимися шкалами, которые можно градуировать карандашом, питание включается кнопкой только в момент проведения измерений, что экономит батарею.
Для питания счетчика Гейгера В1 требуется напряжение 400В, это напряжение вырабатывает источник на блокинг-генераторе на транзисторе VT1. Импульсы с повышающей обмотки Т1 выпрямляются выпрямителем на VD3C2. Напряжение на С2 поступает на В1, нагрузкой которого является резистор R3. При прохождении через В1 ионизирующей частицы в нем возникает короткий импульс тока. Этот импульс усиливается усилителем-формирователем импульсов на VT2VT3. В результате через F1-VD1 протекает более длительный и более сильный импульс тока - светодиод вспыхивает, а в капсюле F1 раздается щелчок.
Счетчик Гейгера можно заменить любым аналогичным, F1 любой электромагнитный или динамический сопротивлением 50 Ом.
Т1 наматывается на ферритовом кольце с внешним диаметром 20 мм, первичная обмотка содержит 6+6 витков провода ПЭВ 0,2, вторичная 2500 витков провода ПЭВ 0,06. Между обмотками нужно проложить изоляционный материал из лакоткани. Первой наматывают вторичную обмотку, на нее поверхность, равномерно, вторичную.
Прибор для измерения емкости
Прибор имеет шесть поддиапазонов,верхние пределы для которых равны соответственно 10пф, 100пф, 1000пф, 0,01мкф, 0,1мкф и 1мкф.
Отсчёт ёмкости производится по линейной шкале микроамперметра.
Принцип действия прибора основан на измерении переменного тока, протекающего через
исследуемый конденсатор. На операционном усилителе DA1 собран генератор прямоугольных импульсов. Частота повторения этих импульсов зависит от ёмкости одного из конденсаторов С1-С6 и положения
движка подстроечного резистора R5. В зависимости от поддиапазона, она меняется от 100Гц до 200кГц. Подстроечным резистором R1 устанавливаем симметричную форму колебаний (меандр) на выходе
генератора.
Диоды D3-D6, подстроечные резисторы R7-R11 и микроамперметр PA1 образуют измеритель переменного тока. Для того,чтобы погрешность измерений не превышала 10% на первом поддиапазоне (ёмкость до10пФ),внутреннее сопротивление микроамперметра должно быть не более 3кОм.На остальных поддиапазонах паралельно PA1 подключают подстроечные резисторы R7-R11.
Требуемый поддиапазон измерений устанавливают переключателем SA1. Одной группой контактов он переключает частотозадающие конденсаторы С1-С6 в генераторе,другой - подстроечные резисторы в индикаторе. Для питания прибора необходим стабилизированный двуполярный источник на напряжение от 8 до 15В. Номиналы частотозадающих конденсаторов С1-С6 могут отличаться на 20%, но сами конденсаторы должны иметь достаточно высокую температурную и временную стабильность.
Налаживание прибора производят в следующей последовательности. Сначала на первом поддиапазоне добиваются симметричных колебаний резистором R1. Движок резистора R5 при этом должен быть в среднем положении. Затем, подключив к клеммам "Сх" эталонный конденсатор 10пф, подстроечным резистором R5 устанавливают стрелку микроамперметра на деление соответствующее ёмкости эталонного конденсатора (при использовании прибора на 100мка, на конечное деление шкалы).
Схема приставки
Приставка к частотомеру для определения частоты настройки контура и его предварительной настройки. Приставка работоспособна в диапазоне 400 кгц-30 мгц. Т1 и Т2 могут быть КП307, BF 245
LY2BOK
ГИР позволяет определять частоту настройки негенерирующих колебательных контуров, производить настройку приемных и передающих устройств, измерять частоту гетеродина, а также проводить ряд других измерений. Основой ГИР является маломощный автогенератор, работающий в определенном диапазоне частот и настраиваемый в резонанс с частотой исследуемой цепи. В качестве индикатора используются микроамперметры.
ГИР на одном транзисторе
Автогенератор собран по схеме с общей базой и емкостной связью (через конденсатор С2). Частота генерируемых колебаний определяется индуктивностью L1, L2 и емкостью переменного конденсатора С1. Для того чтобы перекрыть диапазон частот 5,8-59 МГц и определить частоту колебаний по шкале конденсатора С1, весь диапазон разбит на шесть поддиапазонов. Выбор диапазона - с помощью переключателя В1. Режим работы транзистора определяется делителем R1, R2. Переменное напряжение высокой частоты на R3, пропорциональное амплитуде ВЧ колебаний в контуре, через конденсатор С5 поступает на детектор Д1. Ток в цепи детектора измеряется микроамперметром на 50-100 мкА .
|
 |
Если катушку индуктивности L1 приблизить к колебательному контуру LC (изображен штриховыми линиями), частоту которого требуется измерить, а конденсатором переменной емкости С1 частоту ГИРа сделать равной собственной частоте контура LC, то часть ВЧ энергии из контура L1L2C1 будет "отсасываться". Это вызовет уменьшение ВЧ напряжения, подаваемого на детектор, а следовательно, и уменьшение показаний микроамперметра. Таким образом, если шкалу ГИРа проградуировать по частоте, легко определить резонансную частоту контура LC. Чем слабее будет связь между катушками L1 и L, тем точнее будут результаты измерения. Чувствительность микроамперметра можно изменять переменным резистором R4.
Измерение частоты гетеродина. При разомкнутом выключателе В2 питание на ГИР не подается и прибор преобразуется в обычный резонансный абсорбционный волномер. При этом о настройке контура L1L2C1 в резонанс с частотой гетеродина судят по максимальным показаниям микроамперметра.
ГИР вместе с источником питания "Крона" размещают в футляре размерами 50x75x130 мм. Катушка индуктивности L2 намотана на полистироловом каркасе диаметром 19 мм и длиной 40 мм. Она содержит 37 витков провода ПЭЛ 0,59 с отводами от 15, 23, 29 и 33-го витков, считая от нижнего (по схеме) вывода катушки. Шаг намотки 0,9 мм. Катушка индуктивности L1 состоит из одного витка провода ПЭЛ 1,35. Катушку L1 устанавливают на торцевой части корпуса ГИРа, а L2 - внутри корпуса, как можно ближе к переключателю В1. Для защиты от повреждений катушка L1 закрывается циллиндрическим каркасом из оргстекла.
Налаживание ГИРа
Подключив питание, подбирают номиналы R1, R3 и конденсатора С2 такими, чтобы в пределах рабочего диапазона автогенератор устойчиво возбуждался. Ток коллектора при этом 2-4 мА . Если автогенератор работает, то при перемещениии движка R4 показания микроамперметра должны плавно изменяться. Далее определяют пределы первого поддиапазона 37-59 МГц и градуируют шкалу конденсатора С1 по волномеру, генератору стандартных сигналов (ГСС) или по радиоприемнику с диапазоном 5-60 МГц .
При использовании волномера, который наиболее доступен радиолюбителю, его катушку индуктивно связывают с катушкой L1, конденсатор С1 - в положение максимальной емкости, включают ГИР, резистором R4 устанавливают микроамперметр в среднее положение и, меняя частоту настройки резонансного волномера, настраивают его на частоту ГИРа (по минимуму показаний микроамперметра). Это значение наносят на шкалу конденсатора С1. Верхнюю границу частоты поддиапазона I определяют при минимальной емкости С1.
Градуировку шкалы ГИРа внутри поддиапазона производится аналогично, при этом сначала устанавливают частоту волномера через 0,5-1 МГц , а затем на эту же частоту настраивают ГИР. Закончив градуировку поддиапазона I , переключатель В1 устанавливают вo II положение 26-41 МГц и переходят к установлению пределов и градуировки шкалы на этом поддиапазоне. Если необходимо устранить смещение частоты, следует более тщательно подобрать положение отвода "а " к виткам катушки L2. На следующих поддиапазонах уточняют положение отвода от витков катушки L2 (точки "б ", "в ", "г "). Закончив градуировку, витки катушки L2 скрепляют полистироловым лаком.
ГИР на трех транзисторах
Схема современного ГИРа содержит модулятор (Т2) и усилитель в индикаторном устройстве (Т3). Питание прибора осуществляется от четырех элементов типа 316 , соединенных последовательно. Микроамперметр можно использовать на 0,5-1,0 мА .
 |
 |
Перекрываемый диапазон 1,3-50,0 МГц с помощью шести сменных катушек (L1-L6), работающими в частотных поддиапазонах:
|
Модулятор собран по схеме с индуктивной обратной связью. В качестве колебательного контура модулятора, представляющего собой звуковой генератор на 1000 Гц , используется обмотка I трансформатора Тр1 и конденсатор С5. На коллектор и базу транзистора Т1 напряжение питания подается с коллектора Т2, благодаря чему осуществляется процесс модуляции ВЧ колебаний. Детектор собран по схеме удвоения напряжения на диодах Д1, Д2. R6 - регулировка чувствительности индикатора.
При выключенном модуляторе и подключенном телефоне прибор работает в режиме гетеродинного волномера и позволяет измерить частоту fx рaзличных генерирующих устройств методом "нулевых биений". В таком режиме прибор можно применить в качестве ГИРа для измерения частоты настройки негенерирующих колебательных контуров. Момент резонанса фиксируется по минимуму показаний микроамперметра. При включенном выключателе В1 ГИР используется как сигнал-генератор при проверке и настройке ВЧ каскадов приемника. Одна из катушек L1-L6 в этом случае индуктивно связывается с соответствующими контурами в приемнике.
Прибор смонтирован в футляре размерами 80x60x150 мм. Все катушки намотаны на полистироловых каркасах диаметром 18 мм, намотка - рядовая. Катушка L1 содержит 140 витков провода ПЭЛ 0,1; L2 - 60 витков ПЭЛ 0,14; L3 - 20 витков ПЭЛ 0,25; L4 - 10 витков провода ПЭЛ 0,44; L5 - 5 витков ПЭЛ 0,8 и L6 - 2,5 витка ПЭЛ 0,9. Для защиты от повреждений катушки помещены в полистироловые корпуса, в донышке которых укрепляют контакты для соединения с гнездами на футляре ГИРа. Дроссель Др1 содержит 200 витков провода ПЭЛШО, намотка "внавал", ширина секции - 4 мм, диаметр каркаса 15 мм. Конденсатор С3 - с воздушным диэлектриком. Согласующий трансформатор от радиоприемника типа "Сокол ". Процесс градуировки особенностей не имеет.
Лаборатория ЦРК ДОСААФ. 1974 год
От карманного приемника до сложного супергетеродина первого класса, от простейшей приставки УКВ/ЧМ до современного телевизора, от приемника-коротковолновика до приемопередающей установки - всюду, где имеются генераторы высокой частоты и колебательные контуры, требуются приборы для настройки.
Наряду с имеющимися у радиолюбителя «пробником» и тестером (например ТТ-1) для налаживания указанной аппаратуры необходимо иметь еще один прибор, с помощью которого можно было бы определить частоту того или иного сигнала или настроить на нужную частоту колебательный контур. Одним из самых простейших приборов для этих целей является ГИР (гетеродинный индикатор резонанса).
ГИР не требует никакой измерительной аппаратуры для своей настройки.
Градуировка его шкалы после сборки и монтажа производится с помощью радиовещательного приемника, который вы всегда сможете найти у друзей, соседей.
В брошюре описаны две конструкции ГИР - на одной лампе СЖ1П и двухламповая - на триодах 6С1П.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ГИРа
Как видно из заголовка брошюры, ГИР - индикатор резонанса, т. е. указатель собственной (резонансной) частоты колебаний
...
Описанные измерения и позволяют производить гетеродиннНд индикатор резонанса.
Схема ГИР состоит из генератора и измерительного прибора. Црпь генератора соединяется с разъемом, в который при работе вставляются катушки различной индуктивности. Каждой катушка рассчитана на работу в определенном диапазоне 4дртот.
Набор из семи катушек позволяет перекрывать диапазон от I до 90 мгц.
При определении частоты колебательных контуров (по схеме рис. I) работает вся схема ГПРа. Измерение частот различных генераторов, передатчиков производится обычно при выключенном генераторе ГИРа. В этом случае в схеме остается контур L\CX и измеритель В (по схеме рис. 2). П1Р работает как волномер.
...
Корпус прибора должен быть металлический, на верхнюю панель выведите ось конденсатора настройки Ci, ось регулятора чувствительности. сигнальную лампочку Л3, миьроамперметр Пр-I й ручку тумблера ВК-1.
На оси конденсатора укрепите стрелку, которая при врашеннн пен конденсатора перемещается по шкале стсчета.
Шкала имеет полуокружностей, соответствующих диапазонам работы ГИРа. На каждой полуокружности наносятся при настройке отметки резонансны частот прибора.
НАЛАЖИВАННЕ и ГРАДУИРОВКА
После проверки монтажа ГИР включается в сеть переменного тока при этом загораются сигнальная лампочка Jl3 на приборе н на выпрямителе.
Это свидетельствует о нахичнн напряжения накала. Величину анодного напряжения можно определить с помощью тестера (или другого измерительного прибора) или по свечению стабилизатора СГ1П - наличие свечения внутри баллона лампы будет наблюдаться только при анодном напряжении 150 вольт.
После проверки питания убедитесь, работает ли генератор. Для этого в контактные гнезда панельки, предна)наченнон для включения сменных катушек, вставьте одну из катушек и, вращая движок переменного сопро-тнвления R3, наблюдайте за показаниями мнкроамперметра Пр-1. Стрелка прибора должна отклоняться от нулевого положения до крайнего деления шкалы. Установите сопротивлением R3 стрелку прибора на середину шкалы и коснитесь рукой витков катушки генератора. Колебания генератора сорвутся, сеточный ток исчезнем, а стрелка прибора возвратится в нулевое положение.
Теперь переходите к определению и подгонке диапазонов. Для этого потребуется коротковолновый приемник. Поднеся ГИР с одной из сменных катушек к антенному входу приемника, установите ручку конденсатора С в одно нэ крайних положений (соответствующее максимальной емкости конденсатора, т. е. введенным пластинам poтopa). Перестраивая частоту приемника, добейтегц появления резкого свиста в динамике. Эти укажет ил совпадение частоты наетройки приемника н частоты колебании ГИРа. Сравните часюту настройки приемника с тргичемон крайней частотой ГИРа для данной сменной катчшки (величина крайних частот приведена в таблице). Если частота ГИРа выше требуемой, следует увеличить индуктнвнонь сменной катушки увеличением витков. Если же частота ГИРа ниже заданной, то отмотайте часть витков со стороны нетаземленного конца (начало намотки) - индуктивность катушки уменьшится Изменение индуктивности бескаркасных катушек, намотанных с разрядкой между витками, удобно производить раздвн-женнсм или сжатием намотки. При этом раз-движению витков будет соответствовать увеличение частоты генератора, а сжатию - уменьшение.
После подгонки каждой сменной катхшки на свой диапазон верхние крыщки плексигласовых коробочек закрываются, и производится градуировка шкалы ГИРа.
Последовательно перестраивая приемник на различные частоты, на полуокружностях шкалы ГИРа ставятся отметки частот. Для каждой сменной катушки отметки ставятся на соответству ющей полу окру жности.
По этим отметкам в дальнейшем н производится проверка н настройка приемников и передатчиков.
Особенность нашей рубрики «Советуем повторить…» заключается в том, что в ней публикуются материалы, основанные на практическом опыте повторения той или иной конструкции, схема и описание которой были ранее напечатаны в радиолюбительской литературе. Выполненные конструкции, как правило, носят сугубо утилитарный характер, т.е. опробованы радиолюбителями, содержат фото и практические советы, что особенно ценно для начинающих радиолюбителей.
На этот раз мы представляем конструкцию гетеродинного индикатора резонанса, предложенную Г.Гвоздицким в журнале Радио,1993, №1.
В радиолюбительской практике для измерения резонансной частоты пассивной колебательной системы чаще всего применяют гетеродинный индикатор резонан-са - ГИР. Он объединяет в себе резонансный волномер и маломощный генератор калиброванной радиочастоты. Такой прибор содержит колебательный контур, состоящий из калиброванной катушки индуктивности и образцового конденсатора переменной емкости, снабженного градуированной шкалой. Если колебательную систему связать индуктивно с контуром волномера и перестраивать его по частоте, добиваясь возникновения в нем максимального напряжения радиочастоты, то по шкале волномера можно определить резонанс-ную частоту исследуемой колебательной системы, Колебательный контур волномера ГИРа является одновременно и контуром его гетеродина. С помощью такого измерительного прибора несложно определить резонансную частоту колебательного контура, от-резков соединительных линий, элементов антенн коротковолновых радиостанций. ГИР, кроме этого, можно использовать и как сигнал-генератор.
ГИР Гвоздицкого является более совершенным, чем описанные в и отличается более высокими характеристиками, хотя их генераторы во всех случаях выполнены на полевом транзисторе, что обес-печивает значительно большую стабильность частоты, чем при применении биполярного транзистора.
«Принципиальная схема предлага-емого ГИРа приведена на рис.1. Его гетеродин выполнен на полевом транзисторе VT 1, включенном по схеме с общим истоком. Резистор R 5 ограничивает ток стока полевого тран-зистора.Дроссель L 2 - элемент развязки гетеродина от источника питания по высокой частоте».
Диод VD 1, подсоединенный к. выводам затвора и истока транзистора, улучшает форму генерируемого напряжения, приб-лижая ее к синусоидальной. Без диода по-ложительная полуволна на тока стока станет искажаться из-за увеличения коэффици-ента усиления транзистора с повышени-ем напряжения на затворе, что неизбежно приводит к появлению четных гармоник в спектре сигнала гетеродина».
Рис.1
В отличие от уже упоминавшихся выше схем колебательный контур прибора обра-зуют сменная катушка L 1, подключаемая к разъему X 1, не имеющая среднего вывода, что упрощает ее коммутацию. «Переключают» прибор на работу в нужном диапазоне частот вклю-чением катушки L 1 соответствующей ин-дуктивности. Вариант таких катушек, выполненных на каркасах из лабораторных пробирок для забора крови , показаны на фото (рис.2) и подбираются радиолюбителем на желаемый диапазон, или выполняются согласно рекомендациям в первоисточнике .
Рис.2
«Через конденсатор С5 напряжение радиочастоты поступает на вход высоко-частотного вольтметра-индикатора, сос-тоящего из детектора, диоды VD 2 и VD 4 которого включены по схеме удвоения напряжения, что повышает чувствительность детектора и ста-бильность работы усилителя постоянного токи на транзисторе VT 2 с микроамперметром РА1 в коллекторной цели. Диод VD 3 стабилизирует образцовое напряже-ние на диодах VD 2, VD 4. Перемен-ным резистором R 3 объединенным с выключателем питания S А1, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 в исходное положение на крайнюю правую от-метку шкалы …».
В описываемом ГИРе нет дополни-тельного стабилизатора питающего нап-ряжения, поэтому при работе с ним рекомендовано пользоваться источником с од-ним и тем же значением напряжения пос-тоянного тока - оптимально сетевым блоком пита-ния со стабилизированным выходным напряжением.
Внешний вид прибора и монтаж деталей в корпусе показан на рис. 3,4,5.
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Его корпусом служит латунная хромированная коробка размерами 120x70x45 мм с плотно закрывающейся крышкой (от бывшего стерилизатора шприцев типа «Рекорд» ) (рис.3). Ручка блока конденсаторов перемен-ной емкости С1.1 - С1.2 размещена на ли-цевой стенке корпуса. Блок КПЕ, использованный в ГИРе, от малогабаритного радиоприемника «Альпинист». Форма привода верньерного механизма позволяет отмечать карандашом через отверстие частоту в соответствующем диапазоне из-мерения на листке ватмана, приклеенного к корпусу ГИРа под ручкой блока КПЕ (рис.6).
Рис.6
Делать одну общую шкалу для всех диапазонов нецелесообразно из-за сложности такой работы. Тем более, что точность полученной шкалы при различной плотности перестройки при-меняемых контуров затруднит поль-зование прибором.
Катушки L 1 пропи-таны эпоксидным клеем или НН88. Их намоточные данные определяются эмпирически или согласно рекомендациям из . На ВЧ диапазоны их жела-тельно намотать медным посеребрен-ным проводом диаметром 1,0 мм.
Конструктивно каждая контурная ка-тушка размещена на основании распространенного разъема СГ-3. Он вклеен в каркас катушки.
На торцевой стенке корпуса укреплена ответная часть СШ-3, в которую и вставляют штыри контурной катушки (рис.7).
Рис.7
Дроссель L 2 применен готовый и состоит из двух соединенных параллельно дросселей типа ДМ0,1 номиналом по 100 мкГ.
Остальные примененные радиодетали соответствуют рекомендациям в первоисточнике .
Конкретную «калибровочную» отметку на шкале-листке прибора делают перед измерением, пользуясь, например, приемником с цифровой шкалой (или частотомером).
«Если а каких-то участках диапазона необходимо повысить точность шкалы, то параллельно катушке подключайте слюдяной конденсатор постоянной ем-кости (рис.8).
Рис.8
Индуктивность контурной катуш-ки и емкость контура с учетом дополни-тельного конденсатора можно рассчи-тать по формуле
LC =25330/ f ²
где С- в пикофарадах, L - в микрогенри, f - в мегагерцах.
Определяя резонансную частоту ис-следуемого контура, к нему возможно ближе подносят катушку ГИРаи, медлен-но вращая ручку блока КПЕ, следят за показаниями индикатора. Как только его стрелка качнется влево, отмечают соот-ветствующее положение ручки КПЕ. При дальнейшем вращении ручки настройки стрелка прибора возвра-щается в исходное положение. Та отметка на шкале, где наблюдается максималь-ный *провал* стрелки, как раз и будет соответстовать резонансной частоте исследуемого контура».
Выделенные цветом абзацы «в кавычках» - оригинальный текст
из статьи Г.Гвоздицкого в журнале «Радио».
Источники:
1. Г.Гвоздицкий. Гетеродинный индикатор резонанса. - Радио,1993, №1, с.36,37.
2. ГИР на 1,8-150 мГц . - Elektronisches Jarbuch 1988, c.169..
3. В.Демьянов. Усовершенствованный ГИР. - Сайт Н.Большакова (RA 3 TOX ) «Радиофанат».