Калибратор частоты своими руками
Кварцевый калибратор своими руками
Кварцевый калибратор есть вещь редко, но нужная, особенно при конструировании самодельной техники — нарисовать шкалу, проверить настройку как ГПД-содержащих аппаратов, так и синтезаторов, частотомеров и т.п. И для проверки промышленного оборудования калибратор может быть полезным. Написано про КК в литературе достаточно, сделать его можно буквально за пару часов из подручного материала — выпаянных микросхем и мусорных кварцев, пересчитав только необходимые коэффициенты деления счётчиков. Мало того, даже счётчики не нужны, как нам это доказал уважаемый RA3AAE, и даже микросхемы могут не понадобится. Но это уже мелочи, вот только никто не выкладывает в Интернет своих готовых конструкций для ознакомления, только схемки, да и то большей частью не свои.
В моём случае было дано: кварц 20 МГц, кучка логики 155-й серии, трансформатор от китайской магнитолы и корпус блока питания от пиплметра. Рисуем схему из того, что попалось:
Может возникнуть вопрос: почему в первом счётчике ИЕ5 не используется один триггер, а вместо него включена половина ТМ2? Дело в том, что по паспорту К155ИЕ5 работает ниже 10 МГц. Из наличествующих у меня микросхем на частотах выше 15 МГц на их выходе была цена на апельсины где-то в районе Альфы Центавра, а вот К155ТМ2, выпаянные из советской вычислительной техники, прекрасно шуршали на частотах до 30 МГц. Поэтому и было решено начинать счёт с половинки ТМ2, а уж дальше делить на пять с помощью ИЕ5. Использование второй половинки ТМ2 обусловлено банальной жалостью 😉
На схеме пропущена нумерация некоторых выводов 155ИЕ5: Q0 — 12, Q1 — 9.
Поскольку на разных выходных частотах у нас используются разные по своему типу микросхемы, то и форма импульсов у нас получается абсолютно разная. На 1 МГц имеем нормальный меандр с выхода триггера ТМ2:
На частоте 100 кГц видим классический выходной импульс давно снятой с производства 155ИЕ1:
На частоте 10 кГц у нас импульсы сброса счёта 155ИЕ5:
Форма разная, но она нас интересует гораздо менее, чем получаемая сетка гармоник.
Сразу замечание: если в качестве переключателя применяем галетник или подобный, то выходной разделительный конденсатор можно использовать один. Если применяется П2К (как у меня), то лучше использовать три разделительных конденсатора между переключателем и микросхемами, а то вдруг внезапно подойдёт детёныш и нажмет нам две кнопки сразу, чем спалит выходы микросхем. После фотографирования готовый экземпляр калибратора был так и переделан.
Размещаем готовое в корпусе. Используем монтажку вместо скушного ваяния печатной платы.
И оформляем мордочку корпуса с минимальными слесарными работами:
В качестве выхода применено обычное гнездо, для того чтобы проще вставлять в него кусок провода в качестве излучающей антенны. Или, как вариант, срощенные вместе штекер и антенну от телефона (ну и куда же без синей изоленты!):
Единственное, что нам осталось — настроить калибратор с использованием поверенного частотомера, хорошего нового современного трансивера или по сигналам с эфира, принимая станцию точного времени. Можно с помощью компьютера и программы редактирования звука, но точность установки частоты тут будет гораздо меньше:
Как было отмечено выше, есть два недостатка, которые не дают спокойно жить — разные формы выходных импульсов по поддиапазонам и возможность закорачивания входов/выходов микросхем из-за применения переключателя П2К. Поэтому немного модифицируем схему.
Для защиты от одновременного нажатия нескольких клавиш ставим между выходами микросхем и переключателем токоограничивающие резисторы. В реальной схеме применены 100 Ом, но, исходя из простых расчётов, желательно 240-270 Ом. На нормальную работу они не влияют, а при нажатии пары клавиш ограничивают ток короткого замыкания до 10 мА, что безопасно для микросхем.
Также один из триггеров ТМ2 переставлен в «хвост» схемы, а переключение поддиапазонов производится перед ним, на удвоенной частоте. В результате на выходе конструкции всегда будет меандр. Это нам ещё понадобится для дальнейшей модификации калибратора и превращения его в универсальный измерительный прибор, но это будет уже другая история.
Источник
Кварцевый калибратор
Для регулировки, настройки и градуировки шкал радиоприемных устройств и радиолюбительских измерительных генераторов и их поверки при длительной эксплуатации нужен источник сигналов более высокого класса точности и стабильности. Предлагаемый вариант кварцевого калибратора обеспечивает на выходе сетку модулированных гармоник основной частоты используемого кварцевого резонатора. Так, при использовании кварца с номинальной частотой 100 кГц на приемнике с KB диапазоном 16 — 19 м легко обнаруживается 160-я гармоника. Подобный прибор может быть полезен не только радиолюбителям, но в ряде случаев и в сервисных службах, на предприятиях.
Конструкция калибратора проста в схемотехническом отношении, не содержит дефицитных радиоэлементов, имеет небольшие габариты и проста в регулировке. В изготовленном автором экземпляре устройства испытания показали, что без дополнительных регулировок уверенно возбуждаются кварцевые резонаторы с частотой до 15 МГц, что позволяет расширить сетку калибрационных меток вплоть до частот телевизионных диапазонов метровых волн.
Схема прибора приведена на рис.1. На транзисторе VT1 выполнен задающий генератор по схеме емкостной трехточки. Частота генерации определяется подключаемым к гнездам XS1 кварцевым резонатором. Для облегчения возбуждения резонатора на частотах ниже 2,5 МГц контакты переключателя SB1 следует замкнуть. Выход на режим генерации зависит от тока базы, который можно выбирать переменным резистором R1. Генерируемые колебания несинусоидальны.
Рис.1 Принципиальная схема
Рис.2 Печатная плата
На транзисторе VT2 выполнен эмиттерный повторитель, а на VT3 — усилитель с двусторонним ограничением сигнала. С последнего сигнал через конденсатор С7 подается на выходной разъем XS2 и в одну из диагоналей мостового модулятора на диодах VD1 — VD4 и транзисторе VT4.
В другую диагональ подан сигнал звуковой частоты, сформированный автогенератором на транзисторе VT5. В коллекторную, цепь генератора с самовозбуждением включен резонансный колебательный контур, состоящий из обмотки 3-4 трансформатора Т1 и конденсатора С9 и определяющий частоту генерации в пределах 1,5…2 кГц. Положительная обратная связь с обмотки 5-6 трансформатора подается в цепь эмиттера транзистора.
Плата кварцевого калибратора выполнена с использованием двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5. 2 мм. Монтаж односторонний, но фольгу с другой стороны платы снимать не следует, так как она выполняет роль экрана. В авторском варианте исполнения эта часть платы выполняет еще и роль передней панели. Тогда на ней необходимо предусмотреть конструкционное и графическое оформление органов управления и разъемов.
Радиоэлементы перед установкой на плату желательно проверить, особенно это относится к транзисторам. Их следует выбрать с коэффициентом передачи тока базы не менее 30. Кроме рекомендованных в конструкции кварцевого калибратора, вместо П416А можно применить транзисторы группы П308, ГТ308, КТ361, а вместо П16 — МП21, МП39, МП41 с допустимым напряжением между коллектором и эмиттером не менее 25 В.
При самостоятельном изготовлении трансформатора следует взять магнитопровод Ш4х5 и проводом ПЭЛ 0,07 намотать обмотки: 1-2 — 500, 3-4 — 2500 и 5-6 — 200 витков. Его можно выполнить на основе готового трансформатора от транзисторных малогабаритных приемников, напри мер, «Спидола», «ВЭФ-12», «Альпинист», «Сокол» и других. Трансформатор этих приемников достаточно будет дополнить обмоткой 5-6, пропорциональной по числу витков (см. данные самостоятельного изготовления) коллекторной его обмотке. Трансформатор этих приемников достаточно будет дополнить обмоткой 5-6, пропорциональной по числу витков (см. данные самостоятельного изготовления) к плате следует закрепить металлической полоской (хомутик) с двумя винтами.
Если монтаж выполнен без ошибок и радиоэлементы перед их установкой были проверены, то прибор начинает работать сразу. При регулировке устройства вначале следует проверить ток потребления, в рабочем режиме он может достигать 30. 35 мА.
Для проверки генерации необходимо иметь набор кварцевых резонаторов: 0,1, 1 и 10 МГц. В качестве индикатора колебаний желательно иметь осциллограф или милливольтметр переменного тока с рабочими частотами не менее 10 МГц. Кварцевый резонатор подключить к гнездам, переменные резисторы R1 и R7 установить в положения минимального сопротивления между движком и общей шиной питания, а R14-в среднее положение. Вращая резистор R1 по осциллографу или вольтметру переменного тока, подключенных к выходному разъему XS2, добиваются возникновения генерации. Затем резистором R7 устанавливают требуемый размах колебаний и симметричность ограничений (определить возможно только по осциллографу).
При отсутствии измерительной аппаратуры контроль генерации колебаний к наличие гармоник можно вести обычным радиовещательным приемником, имеющим СВ и KB диапазоны. В этом случае к выходному гнезду кварцевого калибратора следует подключить отрезок любого провода длиной 1 м. Приемник разместить в непосредственной близости от провода (но ни в коем случае не подключать провод в гнездо антенны приемника — эффективное напряжение на выходе кварцевого калибратора может достигать 5 В и оно может оказаться опасным для полупроводниковых приборов входного устройства).
Источник
Прибор для проверки кварцевых резонаторов+кварцевый калибратор
Здравствуйте, уважаемые Авторы, Журналисты, Читатели!
В этой статье я расскажу, как изготовил простой прибор, позволяющий проверять исправность кварцевых резонаторов и генерировать сигналы образцовых частот в широком диапазоне. А также определять частоту кварцевых резонаторов, если она не известна.
Повторить прибор не составит большого труда. Достаточно базовых знаний, навыков и минимума материалов и инструментов.
В настоящее время кварцевые резонаторы можно встретить на каждом шагу. Они применяются в часах, радиоприёмниках, телевизорах, компьютерах, мобильных телефонах, автомобилях и даже в некоторых стиральных машинах и холодильниках!
Разумеется, мастера — самодельщики тоже используют «кварцы» в своих конструкциях.
Много лет назад я собрал по схеме из какого-то журнала примитивный приборчик. В панельку вставлялся кварцевый резонатор и на выходе получалась точная, стабильная частота, указанная на корпусе кварца. Помогало проверить и настроить приёмники и другие приборы.
Со временем появился большой выбор кварцев и, казалось бы,теперь можно генерировать множество образцовых частот. Однако, я стал замечать, что далеко не каждый кварц работает в этом приборе. К тому же возникла необходимость проверять кварцевые резонаторы на исправность перед их установкой в свои конструкции и при ремонте различной аппаратуры. Прибор меня разочаровал и я его продал или просто подарил кому-то, точно не помню.
Недавно я решил изготовить подобный прибор, используя накопленные знания и опыт. По моей задумке, новый прибор должен быть в разы лучше, сохранив простоту в изготовлении. Вот что у меня получилось.
Это принципиальная электрическая схема прибора.
Условно я разбил её на две части.
Генераторная. При подключении испытуемого кварца, если он исправен, возникает генерация. Частота генерации определяется кварцевым резонатором. Получается маломощный передатчик, в спектре сигнала которого, помимо основной частоты, присутствуют её гармоники, то есть частоты, кратные основной. Например, если подключить кварц на частоту 10 МГц, в спектре так же будут частоты 20 МГц, 30 МГц и так далее. Это позволяет проверять и точно настраивать различную аппаратуру.
Индикаторная. Определяет наличие генерации и зажигает светодиод.
К генераторной части предъявляются весьма жёсткие требования. Генерация должна возникать при подключении любого исправного кварца, любого конструктивного исполнения. В тоже время не должна возникать «паразитная» генерация, то есть при отсутствии кварца или при подключении неисправного резонатора.
Я решил применить не биполярный, как можно встретить в большинстве подобных устройств, а полевой транзистор. Так схема получается проще и стабильнее в работе. Режим работы транзистора VT1 по постоянному току задан резисторами R1 и R2. Проверяемый кварц через конденсатор C1 подключается к затвору и стоку транзистора. При исправном резонаторе создаётся положительная обратная связь и возникает генерация. Для подключения кварца решил использовать небольшие зажимы типа «крокодил» с проводами небольшой длины. Такие зажимы позволяют легко подключать кварцы с самыми разными выводами. Провода также выполняют функцию передающей антенны. Конденсатор C2 закорачивает по высокой частоте провод питания на общий провод. Корпус транзистора соединён с общим проводом.
Чтобы сделать её максимально простой, я решил применить так называемый транзисторный детектор. Раньше его называли триодным детектором. Его изредка можно встретить в схемах старых радиоприёмников. В отличие от диодного детектора, триодный не только детектирует, но и усиливает продетектированный сигнал. Колебания с выхода генераторной части через конденсатор небольшой ёмкости C3 поступают на базу транзистора VT2. При положительных полупериодах колебаний транзистор открывается и в его коллекторной цепи протекают импульсы тока. Этими импульсами заряжается конденсатор С4. Параллельно конденсатору через ограничительный резистор R4 подключен светодиод HL1, который начинает светиться. База транзистора через резистор R3 подключена к общему проводу, поэтому в отсутствие сигнала транзистор закрыт и светодиод не светится. Таким образом, индикаторная часть однозначно показывает наличие или отсутствие генерации, то есть исправность проверяемого кварцевого резонатора.
Цепь питания прибора состоит из колодки для подключения батарейки 9 В типа «Крона», выключателя S1, диода VD1 защиты от переплюсовки и конденсатора C5.
Далее я расскажу, как изготовить этот прибор.
Детали и материалы:
Транзистор КП307Б
Транзистор КТ325В
Диод Д310
Конденсатор керамический малогабаритный 47 нФ — 2 шт.
Конденсатор керамический малогабаритный 20 пФ
Конденсатор электролитический 47мкФ х 16В
Конденсатор электролитический 470мкФ х 16В
Резистор 10 МОм
Резистор МЛТ-0,125 560 Ом
Резистор МЛТ-0,125 100 кОм
Резистор МЛТ-0,125 470 Ом
Светодиод
Переключатель или кнопка с фиксацией
Колодка под батарейку типа «Крона»
Зажим «крокодил» — 2шт.
Пластиковый прозрачный контейнер для мелочей
Стеклотекстолит фольгированный
Провод монтажный многожильный
Припой
Канифоль
Поролон
Клей
Растворитель 646
Ветошь
Паяльник 25-40 Вт
Кусачки
Ножницы
Нож
Шило
Пинцет
Пассатижи
Лобзик
Напильник
Мини дрель с насадками
Перманентный фломастер
Линейка
Лупа
Швейная иголка
Мультиметр
Изготовление платы.
В качестве заготовки я решил использовать самодельную плату из фольгированного стеклотекстолита, которую я изготовил много лет назад. На ней были собраны макеты нескольких устройств. Хороша она тем, что имеются небольшие кружочки «пятачки», окруженные фольгой, выполняющей функцию общего провода. Такая плата идеально подходит для изготовления ВЧ устройств, каковым и является данный прибор. Также на этой плате имеется провод питания в виде дорожки. Если у Вас подобной платы нет, её легко изготовить, вырезав кружочки при помощи мини дрели с насадкой наподобие зубоврачебного бора. Или при помощи линейки и резака изготовленного из ножовочного полотна. В этом случае надо вырезать не кружочки, а квадратики.
Монтаж деталей на плату.
Залудив выводы деталей, я распаял их на плате, как показано на фотографиях. При монтаже старался выводы деталей сделать по возможности короткими, это важно для ВЧ устройств. Затем лобзиком аккуратно отпилил с двух сторон ненужные части платы и обработал края напильником. Конечно, это неправильно, эти операции нужно делать до монтажа деталей. Но всё дело в том, что я точно не знал, сколько деталей и каких потребуется для этой самоделки. Определился в процессе работы. Используя лупу осмотрел монтаж, особое внимание уделил отсутствию замыканий «пятачков» с окружающей их фольгой. При помощи швейной иголки и тряпочки смоченной растворителем очистил плату от остатков канифоли. В результате у меня получилась плата размерами 65 х 40 мм.
Здесь обозначение выводов транзисторов, в том положении, как они распаяны на плате. Также обозначены аноды диода, светодиода и плюсовые выводы электролитических конденсаторов.
Изготовление корпуса.
Сначала я хотел изготовить или подобрать готовый металлический корпус. Но мне попался на глаза небольшой пластиковый контейнер для мелочей. Вот такой.
Решил его использовать. У него 4 небольших и одно большое отделение. Прикинул, что в одном отделении можно будет разместить плату, в другом батарейку, в третьем выключатель питания, в четвёртом зажимы с проводами и подключенным кварцем. В пятом (большом) отделении можно разместить набор резонаторов. Кроме того, корпус полупрозрачный, поэтому не надо будет думать, где и как разместить светодиод, чтобы он был виден с разных сторон. Корпус будет свободно пропускать радиоволны, излучаемые прибором, при этом можно будет закрыть крышку, никакие провода снаружи болтаться не будут и можно будет легко перемещать прибор в нужное место.
Первым делом я наметил маркером место отверстия для крепления выключателя питания и три места прорезей для проводов. Сделал отверстие и прорези.
Шаг 4.
Для того,чтобы батарейка и набор кварцев не болтались в корпусе, вырезал 4 подкладки из поролона.
И приклеил их на соответствующие места.
Монтаж всего прибора.
Отмерил необходимое количество провода,чтобы соединить плату с колодкой и выключателем, а также зажимы «крокодил» с платой. Провода взял разных цветов. Спаял согласно схеме. Провода свил между собой.
Сборка в корпусе.
Закрепил выключатель питания гайкой, плату закреплять не стал, она хорошо держится в своём отделении корпуса. Уложил провода в соответствующие прорези. Прибор готов!
Проверка работоспособности прибора.
Прибором было проверено большое количество кварцевых резонаторов в диапазоне частот от 1,000 МГц до 79,000 МГц, самого разного конструктивного исполнения. Разных лет изготовления, начиная с 1961 года. Прибор чётко определил неисправные резонаторы. Кроме того, один исправный кварц был умышленно выведен из строя. Для этого на пластину была нанесена капля клея. Прибор показал, что резонатор неисправен.
Излучаемый прибором сигнал (при частоте кварца 24,200 МГц) фиксировался простейшим индикатором поля на расстоянии 10 см, а радиоприёмником (на третьей гармонике) на расстоянии не менее 15 м.
Работоспособность прибора сохранялась при снижении напряжения батареи питания до 4,0 Вольт (с уменьшением яркости свечения индикатора).
Потребляемый ток при напряжении питания 9,0 В составлял 10-13 мА.
В дальнейшем я планирую усовершенствовать это изделие.
1) Сделать выход для подключения частотомера.
2) Сделать отключаемую модуляцию сигналом звуковой частоты (встроенный генератор).
Свободного места в корпусе для этого достаточно.
Я доволен своей самоделкой и активно пользуюсь ей. Также давал на время знакомому радиолюбителю. Отзыв положительный.
Надеюсь, эта статья будет Вам полезна.
Буду рад Вашим комментариям и пожеланиям.
Источник
