บทนำและแรงจูงใจ
จุดประสงค์ของคำสั่งนี้คือเพื่อสาธิตวิธีการออกแบบและสร้างวงจรตัวสะท้อนพลังงานซึ่งจะช่วยให้เราปรับความถี่คลื่นวิทยุ AM ที่กำหนด นอกจากนี้เรายังจะหารือสั้น ๆ เกี่ยวกับวิธีการส่งคลื่นความถี่วิทยุและวิธีการมอดูเลตแอมพลิจูด (AM)
อุปกรณ์และวัสดุ
รายการด้านล่างเป็นวัสดุที่จำเป็นสำหรับการสร้างและทดสอบวงจรนี้
- เขียงหั่นขนม
- Oscilloscope
- ฟังก์ชันสร้าง
- พาวเวอร์ซัพพลาย
- ตัวเก็บประจุแบบแปรผัน
- ตัวเหนี่ยวนำ - แกนและขดลวด; สามารถทำด้วยมือ
- เสาอากาศวิทยุ AM (อุปกรณ์เสริม)
- เหล็กเส้น
- สายเคเบิล, สายแม่เหล็ก
- วิทยุเชิงพาณิชย์ - สำหรับการทดสอบ
เคล็ดลับก่อนเริ่ม:
ใช้วิทยุเชิงพาณิชย์ (ที่คุณรู้จักใช้งานอยู่แล้ว) เพื่อทดสอบพื้นที่ทำงานของคุณเพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะสามารถรับสัญญาณวิทยุ AM ได้ อาคารบางหลังมีฉนวนกันความร้อน AM และจะบล็อกสัญญาณ AM แม้กระทั่งวิทยุเชิงพาณิชย์ คุณอาจต้องการทราบว่าสถานีวิทยุใดที่ดูแข็งแกร่งที่สุดในสถานที่ของคุณหากคุณต้องการโอกาสที่ดีที่สุดในการรับบางสิ่งบางอย่าง
วัสดุ:
ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบตัว Resonator
การออกแบบแร่
Resonator เป็นตัวกรอง bandpass ที่กรองความถี่นอกช่วงที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ความถี่เรโซแนนท์ที่เป็นลักษณะเฉพาะ ตัวกรอง bandpass ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุแบบขนาน ความถี่เรโซแนนท์ (เป็นเฮิรทซ์) ของตัวกรองจะเป็น
ที่ไหน L เป็นตัวเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำใน Henries และ C คือความจุของตัวเก็บประจุใน Farads (สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวงจรตัวกรองดูที่นี่)
ความถี่ของสัญญาณวิทยุ AM นั้นอยู่ในช่วงประมาณ 500 kHz ถึง 1600 kHz โดยหลักแล้วเพื่อให้สามารถเข้าถึงความถี่ AM ได้หลากหลายคุณจะต้องมีตัวเก็บประจุแบบแปรผันที่มีช่วงกว้างพอที่จะให้ความถี่เรโซแนนท์ประมาณ 500 kHz ที่ความจุสูงสุดและความถี่ประมาณ 1600 kHz ที่ความจุน้อยที่สุดสำหรับ การเหนี่ยวนำ L . ตัวเก็บประจุแบบแปรผันทำได้ยากกว่าตัวเหนี่ยวนำดังนั้นจึงเป็นไปได้มากที่สุดที่จะหาตัวเก็บประจุแบบแปรผันที่เหมาะสมก่อนแล้วจึงทำการเหนี่ยวนำตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสม
สำคัญ: โปรดทราบว่าองค์ประกอบใด ๆ ในวงจรของคุณอาจมีส่วนช่วยในการเหนี่ยวนำหรือความจุดังนั้นการคำนวณของคุณจะไม่สมบูรณ์แบบ ขอแนะนำให้พยายามครอบคลุมช่วงความถี่ที่กว้างกว่าสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้เกิดความผิดพลาดเล็กน้อย
หากคุณเลือกที่จะใช้เสาอากาศ AM ภายนอกมันจะมีส่วนช่วยในการเหนี่ยวนำที่สำคัญไปยังวงจรของคุณ พิจารณาวางเสาอากาศของคุณควบคู่กับตัวเหนี่ยวนำโดยเฉพาะของคุณหากคุณค่อนข้างผิดพลาดในด้านของการมีตัวเหนี่ยวนำขนาดเล็กและอยู่ในแนวเดียวกับตัวเหนี่ยวนำถ้าคุณมีตัวเหนี่ยวนำที่ใหญ่กว่า โปรดทราบว่าไม่จำเป็นต้องใช้เสาอากาศภายนอกเนื่องจากแกนเหนี่ยวนำและขดลวดจะทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ หากคุณไม่ได้ใช้เสาอากาศภายนอกคุณจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีแกนและขดลวดเหนี่ยวนำ
หากคุณสามารถวัดค่าความเหนี่ยวนำของเสาอากาศของคุณได้โปรดสังเกตว่าตัวเหนี่ยวนำในอนุกรมเพิ่มเป็น
และตัวเหนี่ยวนำแบบขนานเพิ่มเป็น
ขั้นตอนที่ 2: การสร้างตัวเหนี่ยวนำ
ทำให้ตัวเหนี่ยวนำ
การทำให้ตัวเหนี่ยวนำของคุณสามารถทำได้ง่ายเพียงแค่พันรอบลวด อย่างไรก็ตามมันเป็นสิ่งสำคัญในการคำนวณจำนวนรอบของลวดที่ต้องการเนื่องจากความกว้างของเส้นลวดและแกนของคุณ, วัสดุของแกนของคุณ, และการเหนี่ยวนำที่คุณต้องการ เว็บไซต์นี้มีประโยชน์สำหรับการคำนวณการเหนี่ยวนำของขดลวดที่กำหนดให้ลวดและรัศมีรัศมีการซึมผ่านที่สัมพันธ์กันของวัสดุของแกนและจำนวนรอบของลวดในขดลวด ความสามารถในการซึมผ่านของวัสดุในก้านของคุณนั้นค่อนข้างง่ายในการค้นหา ค่าทั่วไปของการซึมผ่านสัมพัทธ์สามารถอยู่ในช่วงประมาณ 1 สำหรับอากาศไม้และอลูมิเนียมถึง 100 สำหรับเหล็กและสูงถึงประมาณ 640 สำหรับเฟอร์ไรต์
ในขณะที่การม้วนที่มีการหมุนน้อยลงดูเหมือนจะดึงดูดให้คุณประหยัดงานบางส่วนโปรดทราบว่าการหมุนขดลวดมากขึ้นจะช่วยให้เกิดข้อผิดพลาดมากขึ้น
ขั้นตอนที่ 3: จำลองสถานีวิทยุ
จำลองสถานีวิทยุ
เนื่องจากเป็นการยากที่จะทราบว่าการเหนี่ยวนำและความจุของวงจรเรโซเนเตอร์ของคุณจึงเป็นประโยชน์อย่างมากในการปรับจูนแร่ของคุณให้เป็นสัญญาณที่ชัดเจนและชัดเจนของความถี่ที่รู้จัก โชคดีที่มันไม่ยากที่จะทำกับตัวสร้างฟังก์ชั่นและสิ่งนี้จะช่วยให้คุณสามารถควบคุมความถี่ของสถานีวิทยุจำลองของคุณเอง!
ก่อนอื่นคุณจะต้องพันรอบลวดเหล็ก จำนวนการหมุนของลวดหรือขนาดของแท่งและลวดไม่ควรสำคัญสำหรับเรื่องนี้เนื่องจากจุดประสงค์ของขดลวดนี้เป็นเพียงการสร้างสนามแม่เหล็กที่จะหยิบขึ้นมาโดยเสาอากาศของคุณ (ไม่ว่าจะเป็นก้านและขดลวดเหนี่ยวนำที่ทำใน ขั้นตอนก่อนหน้าหรือเสาอากาศภายนอกหากคุณใช้งานอยู่) เชื่อมต่อปลายคอยส์เข้ากับเอาท์พุทของเครื่องกำเนิดฟังก์ชั่นของคุณและตั้งค่าเอาท์พุทของเครื่องกำเนิดฟังก์ชั่นให้เป็นความถี่ของสถานีวิทยุที่คุณต้องการลองรับ แรงดันไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลาของเครื่องกำเนิดฟังก์ชันจะทำให้กระแสที่แปรผันตามเวลาทำงานผ่านขดลวดลวดซึ่งจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่แปรผันตามเวลา เสาอากาศของคุณจะรับสัญญาณสนามแม่เหล็กนี้และตีความเหมือนคลื่นความถี่วิทยุ
ขั้นตอนที่ 4: ปรับเป็นสถานีวิทยุจำลอง
ปรับไปยังสถานีวิทยุจำลอง
เมื่อคุณสร้างสถานีวิทยุของคุณเองแล้วให้วางคอยล์ไว้ใกล้กับเสาอากาศของคุณเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณของคุณจะแข็งแกร่งและชัดเจน ดูผลลัพธ์ของเครื่อง resonator ของคุณบนเครื่อง Oscilloscope สัญญาณจากคอยล์ของคุณควรจะค่อนข้างชัดเจน แต่ลองปรับความจุของตัวเก็บประจุแบบแปรผันเพื่อดูว่าคุณสามารถสังเกตเห็นความแตกต่างได้หรือไม่ เมื่อคุณแน่ใจว่าสิ่งที่คุณเห็นคือสัญญาณจากสถานีวิทยุจำลองของคุณให้ปรับตัวเก็บประจุผันแปรจนกระทั่งสัญญาณที่คุณเห็นมีค่ามากที่สุด การกำหนดค่าดังกล่าวควรเป็นความจุที่เหมาะสำหรับการรับสัญญาณวิทยุของความถี่ที่กำหนดโดยเครื่องกำเนิดฟังก์ชั่น
ขั้นตอนที่ 5: ปรับเป็นสัญญาณ AM จริง
การปรับแต่งเป็นสัญญาณ AM จริง
เมื่อคุณพบการกำหนดค่าที่คุณต้องการใช้เพื่อรับความถี่ที่คุณต้องการให้ปิดตัวสร้างฟังก์ชัน คุณควรตั้งค่า resonator ให้รับสัญญาณวิทยุของความถี่นั้น แต่คุณอาจต้องการปรับจูนด้วยตัวเก็บประจุเล็กน้อยเพื่อให้แน่ใจว่าคุณรับคลื่นความถี่วิทยุที่ดีที่สุดเท่าที่จะทำได้
โปรดทราบว่าสัญญาณที่คุณยกขึ้นไม่ใช่สัญญาณเสียงนั่นคือคุณไม่สามารถนำเอาท์พุทนี้ไปยังลำโพงและคาดว่าจะได้ยินการออกอากาศทางวิทยุ สัญญาณวิทยุ AM ได้รับการปรับระดับแอมพลิจูดเพื่อให้สัญญาณเสียงถูกมอดูเลตผ่านคลื่นพาหะ (ดูภาพประกอบด้านล่าง)
บนจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปสัญญาณมอดูเลตแอมพลิจูดอาจมีลักษณะดังนี้:
เพื่อให้ได้สัญญาณเสียงจำเป็นต้องสร้างตัวแยกสัญญาณเพื่อ demodulate สัญญาณ AM แต่นั่นเป็นหัวข้อสำหรับอีกวัน
