Радиомина и миноискатель. Cведения о передатчике и приемнике радиосигналов

Российская федерация

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждении

Средняя общеобразовательная школа №2

Радиомина и миноискатель

Большаков Андрей,

Николаев Дмитрий

Учитель технологии:

Фёдоров

Владимир Валентинович

Новгородская область

г. Боровичи, 2011

Оглавление

Введение 3

Глава 1

Радиопередатчик 5

Приёмник 8

Глава 2

Миноискатель 9

Радиомина 10

Радиомина и миноискатель 11

Заключение 13

Библиографический список 14

Введение

В предложенном проекте рассматриваются устройства по приему и передачи информации. По сути это самодельные компактные устройства: передатчик и приемник радиосигналов. Устройства могут быть использованы в различных радиоиграх и во внешкольной работе.

Актуальностью данных изделий является то, что их можно использовать в работе с целью совершенствования навыков ориентирования в условиях автономного существования; определения расстояния и высоты объектов. Например, учащемуся предлагается определить заданный азимут и определить расстояние до выбранного объекта. С помощью передатчика и приемника радиосигналов учащийся определяет и контролирует свои действия в решении поставленной перед ним задачей.

Объектом работы является процесс создания передатчика и приемника радиосигналов.

Предметом исследования является мультивибратор с катушкой излучателем, называемый радиоминой и усилитель с катушкой приемником-миноискателем.

Цель выявить эффективность применения данных устройств на практике.

Гипотеза: если разработать и собрать данное устройство, то это позволит совершенствовать навыки ориентирования в условиях автономного существования.

Для подтверждения выдвинутой гипотезы необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить и систематизировать методическую литературу по радиоэлектроники и физике и смежным наукам, которая необходима для решения поставленной цели;

2. Разработать мультивибратор с катушкой излучателем и усилитель с катушкой приемником.

3. Определить и выявить эффективность применения на практике данных устройств.

Для того чтобы решить, поставленные задачи, применили следующие методы:

теоретические: анализ научной литературы, учебников по радиофизике, моделирование;

эмпирические: экспериментальные методы.

Структурно проект состоит из:

- Введения;

- 1. Глава (теоретическая).

- 2. Глава (практическая);

-3. Заключение

-4. Библиографический список

В первой главе содержаться общие сведения о передатчике и приемнике радиосигналов.

Во второй главе дано техническое описание изделия.

Глава 1

Радиопередатчик

Радиопередатчик (радиопередающее устройство) - электронные устройства, которые с помощью антенны излучают электромагнитные сигналы в радиоволновом участке спектра, такие как радио, телевидения и других телекоммуникационных приложений.

Функционально радиопередатчик состоит из следующих частей:

- задающий генератор (синтезатор с PLL или DDS);

- модулятор (аналоговый или DSP с применением векторной IQ модуляции);

- предварительного, предоконечного и оконечного усилителей;

- цепей согласования импедансов, фильтров, систем защит от аварийных режимов работы, измерения параметров и индикации.

История развития

В 1887 году немецкий физик Генрих Рудольф Герц изобрёл и построил радиопередатчик и радиоприёмник, провёл опыты по передаче и приёму радиоволн, чем доказал существование электромагнитных волн, исследовал основные свойства электромагнитных волн.

Первые радиопередатчики искрового принципа действия на основе катушки Румкорфа были очень просты по конструкции - излучателем радиоволн служил искровой разряд, а модулятором являлся телеграфный ключ. С помощью такого радиопередатчика информация передавалась в кодированной дискретной форме - например азбукой Морзе или иным условным сводом сигналов. Недостатками такого радиопередатчика была относительно высокая мощность, требуемая для эффективного излучения радиоволн искровым разрядом, а также очень широкий радиочастотный диапазон излучаемых им волн. В результате одновременная работа нескольких близко расположенных искровых передатчиков была практически невозможной из-за интерференции их сигналов.

Изобретение в 1913 году Мейснером (Германия) электронного генератора и дальнейшее развитие электронных вакуумных ламп позволило усовершенствовать устройство радиопередатчика и устранить эти недостатки, а принципиальная схема радиопередатчика стала неизменной вплоть до настоящего времени. Дальнейшие изобретения в области связи и радиотехники - твердотельные аналоги электронных ламп (транзисторы), кварцевые резонаторы, - сопровождались только количественными изменениями параметров радиопередатчиков - уменьшением размеров и потребляемой мощности, повышением стабильности и КПД, но принципиальная схема осталась той же.

Структурная схема

Современный радиопередатчик состоит из следующих конструктивных частей:

Задающий генератор частоты (фиксированной или перестраиваемой) несущей волны;

Модулирующее устройство, изменяющее параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать (Часто задающий генератор и модулятор выполняют в одном блоке - Возбудитель);

Оконечный усилительный каскад, который увеличивает мощность промодулированной несущей за счёт внешнего источника энергии;

Устройство сопряжения с антенной, задачей которого является согласование излучаемого сигнала с параметрами антенны во избежание неэффективного излучения радиоволн или их отражения обратно в усилительный каскад;

Антенна, обеспечивающая требуемые характеристики излучаемого сигнала (направленность, мощность и т. д.)

Приёмник

Сущность приема модулированных и немодулированных сигналов.

Радиоволны, излучаемые антеннами радиопередатчиков, распространяются в пространстве, пересекают встречающиеся на их пути приемные антенны и наводят в них переменные э.д.с. По фидеру (или непосредственно) ток из антенны поступает в приемник. Так как в приемной антенне наводится очень небольшая э.д.с. (миллионные доли вольта), то сигналы, на частоту которых настроен приемник, необходимо усилить. Затем в приемнике происходит процесс, обратный модуляции, - детектирование.

Детектирование - это преобразование модулированных колебаний высокой частоты в колебания с частотой модуляции.

Параметры радиоприемника.

Важнейшими параметрами радиоприемника, характеризующими его качества, являются избирательность, чувствительность, выходная номинальная мощность и качество воспроизведения сигнала.

Глава 2

Миноискатель

Структурная схема прибора

Блок питания

Генератор частоты

Излучатель

Элементы схемы

Наименование элемента

Количество элементов

Резистор 10к

1

Резистор 180к

1

Конденсатор 0,022мкф

1

Конденсатор 10мкф

1

Конденсатор 50мкф

1

Диод 1N60

1

Транзистор ГТ108А

1

Катушка со стальным сердечником

1

Излучатель

1

Элементы питания

3

Выключатель

1

Антенна

1

Радиомина

Структурная схема прибора

Генератор частоты

Излучатель

Элементы схемы

Наименование элемента

Количество элементов

Конденсатор 0,022мкф

1

Конденсатор 50мкф

1

Диод 1N60

1

Катушка со стальным сердечником

1

Излучатель

1

Антенна

1

Радиомина и миноискатель

Параметры мультивибратора.

Напряжение питания U_П1=4,5 В.

Максимальное выходное напряжение U_m=3 В.

Режим работы: ждущий, автоколебательный.

Частота следования импульсов в автоколебательном режиме от 2,0 Гц до 1,0 МГц.

Изменение частоты следования импульсов - дискретное.

Предельное отклонение амплитуды выходного напряжения ±0,5 В.

Амплитуда тока выходных импульсов I_m>=0,5 mA.

Конструкция - печатная плата.

Прибор должен нормально работать в условиях:

1. Рабочая температура окружающего воздуха от -30 до +50⁰ С.

2. Предельная температура от -50 до +65⁰ С.

3. Относительная влажность воздуха до 98% при температуре +35⁰ С.

Принцип работы устройства заключается в том:

если к выходу мультивибратора подключить катушку индуктивности со стальным сердечником L1, то она в такт проходящим по ее обмоткам импульсам тока будет образовывать всплески электромагнитного поля. Приблизив к L1 аналогичную катушку L2, получим в последней такие же колебания электрического тока, которые, будучи усилены однотранзисторным УЗЧ, вызовут соответствующее звучание телефона ВF. Мультивибратор с катушкой-излучателем называют радиоминой, а усилитель с катушкой приемником - миноискателем. Производят сборку каждого из этих радиоэлектронных устройств. Миноискатель срабатывает, если расстояние от него до цели не превышает 1 метр.

Подбором емкости конденсатора С1 как в радиомине и миноискателе можно влиять на форму манипулируемых импульсов.

Выбор элементной базы

Конструкции изделий собраны из доступных элементов и деталей. Корпус выполнен из стальной жести. Антенным устройством является стандартная радио и телевизионная антенна.

Предусмотрено заземление устройства.

Заключение

Исследование, проведено на основе литературных источников и различных опубликованных работ. Данное изобретение не является не что новым в области радиопередачи и радиоприема. Но создание этого изделия является первым опытом изготовления средств передачи и приема радиосигналов.

В ходе испытаний были получены обнадеживающие результаты. Пеленгация источника сигнала воспринималась в непосредственной близости миноискателя. То есть самодельный передатчик и приемник радиосигналов доказал на деле свою перспективность.

Но есть и отрицательные стороны:

-при изготовление изделия возникли небольшие отклонения, от первоначального варианта. На изготовление «радиомины и миноискателя» потребовалось больше времени, чем мы планировали.

Но это не чуть не помешало достичь поставленную цель.

В перспективе, если провести более детальный электрический расчет электронной схемы, в результате которого будут определены номиналы резисторов и конденсаторов, а также выбраны активные элементы - транзисторы и диоды. Также будет проведена компоновка печатного узла передатчика и приемника, рассчитано число посадочных мест на плате. Будут определенны частоты собственных колебаний, то позволит повысить эффективность данных устройств.

При создание этого изделия, мы повысили и значительно расширили свои знание в области радиоэлектроники.

Библиографический список

1.Беседин В. Передатчик для «лисы»// моделист-конструктор-2004-№4

2.Борисов Б. Г. Юный радиолюбитель. М.: Радио и связь, 1987

3.Ельянов М.М. Практикум по радиоэлектронике. - М., Просвещение, 1974

4.Енохович А. С. Справочник по физике.- М.:Просвещение,1990.-384с.: ил.

5.Козырев В.Б., Головня В.Г. Технология деталей радиоаппаратуры. - М.: 6.Радио и связь,1983. - 296с., ил.

7. radiomaster.ru/shemi/radio_sv/0001.php

8. circuits.ru/news/a-19.html

9. electricsite.net/miniatyurnye-radioperedatchiki/