Heeft jouw project een FM-zendercircuit nodig, maar heb je geen idee hoe je er een moet maken? Dan is dit artikel voor jou.
Het FM-zendercircuit is een cruciaal onderdeel van projecten met draadloze en Bluetooth-communicatiecircuits en draaggolffrequenties. Bovendien is het efficiënt en kan het lastig zijn vanwege de complexe schema’s en het ontwerp.
Afbeelding met een Vectorschema van frequentiemodulatie (FM)
Gelukkig maakt deze gids het je gemakkelijk door de grote brokken informatie en frustrerende diagrammen op te splitsen.
Maak het je gemakkelijk en laten we beginnen.
Inhoud
1. Wat is een FM-zendercircuit?
2. Hoe maak ik een FM-zendercircuit?
3. FM-zendercircuits met speciale functies
Slotwoorden
1. Wat is een FM-zendercircuit?
Afbeelding van een FM-zenderchip
De FM-zender (frequentiemodulatie) is een elektronisch circuit dat een draaggolf manipuleert om nuttige informatie of gegevens te verzenden.
Het maakt ook gebruik van een enkele zender en heeft geen enorme stroomvoorziening nodig om audio-ingangssignalen over lange of korte afstanden te verzenden.
Om een FM-zendercircuit te laten werken, heb je een draagbaar audioapparaat nodig zoals een MP3-speler of mobiele telefoon.
Afbeelding van de FM printplaat
Bron – Pexels
Daarom kun je de zender aansluiten op de hoofdtelefoonaansluiting van je audioapparaat en geluidssignalen verzenden via een frequentie van de FM-band.
Elk radiostation binnen het zendbereik kan het signaal oppikken.
2. Hoe maak je een FM-zendercircuit
Afbeelding van een ingenieur die een FM-zender maakt
Bron: Pexels
Dit hoofdstuk laat zien hoe je de meest eenvoudige DIY FM-zender kunt maken die perfect werkt.
2.1 Gereedschap voor het maken van een FM-zendercircuit
Hier zijn de dingen die je nodig hebt om een FM-zendercircuit te maken:
9v Batterij
Variabele condensator
Antenne
Microfoon of een andere audio-ingang
Inductor
Weerstanden en condensatoren
Transistors
2.2 Schakelschema en beschrijving
Als dit nieuw voor je is, kunnen schakelschema’s een beetje verwarrend lijken. Maar maak je geen zorgen, we zijn hier om het eenvoudig te maken. Kijk eens naar dit praktische schema van een schakeling.
Afbeelding FM-zender schakelschema
Bron – Pinterest
Dit schakelschema toont een FM-zender met een 9v voeding. Bovendien is de microfoon het invoerapparaat dat de geluidssignalen ontvangt.
Je kunt dus radiogolven opwekken als je in de microfoon spreekt. De microfoon heeft ook capacitieve platen die energie creëren uit de geluiden die je maakt.
Vervolgens varieert het de geluidsgolf op de verdeler en zet het om in geluidssignalen. Hierna annuleert de condensator (C1) de ruis van het audiosignaal en stuurt het naar de transistor (Q1).
De transistors sturen de geluidssignalen naar de LC tankschakeling. Bovendien is het circuit nodig omdat het de beweging met een vaste frequentie genereert.
Het geluidssignaal dat van de transistor komt, moduleert dan het signaal met een vaste frequentie. Vervolgens wordt het gemoduleerde signaal naar de antenne gestuurd, die het geluidssignaal naar elke ontvanger binnen een straal van 30 meter stuurt.
2.3 调频发射器电路设计
调频发射器电路有多种设计，从简单到复杂不等。 因此，让我们来看看两种常见且易于创建的基本技术。
使用老式调频发射器的复古设备图片
使用最新调频发射器的现代设备图片
2.3.1 无线设计
无线电路设计通过调谐到匹配频段的无线电发送信号。
频率取决于如何放置电感器以及 C1、C2 和 C3 的值。 此外，您还可以调整线圈的匝间距或直径，以获得对调频接收器的完美响应。
可以在所示位置安装一个小的金属丝天线（约 3 英寸），使窃听器反应灵敏，并产生无失真信号。
下面就是无线调频发射器的电路设计。
图片显示无线电路设计图
来源 – Pinterest
2.3.2 单晶体管设计
这种设计是最简单的发射器电路。 然而，它的简单性也带来了一些缺点，例如
Klein zendbereik
Werkt op een 1,5 V batterij met beperkte mogelijkheden
Het ontwerp met één transistor gebruikt geen microfoon als geluidsinvoerapparaat. In plaats daarvan heeft de antenne een dubbele functie (het detecteert en verzendt geluidstrillingen). Het heeft ook geen fase die de frequentie bepaalt. Daarom kan het geen afgestemde zender genoemd worden.
Zo ziet het ontwerp eruit:
Afbeelding van een ontwerp met één transistorschakeling
Bron: Pinterest
Laten we eens kijken naar het ontwerp van de onderdelen die je nodig hebt om een FM-zendercircuit te maken.
2.3.3 Ontwerp van audio voorversterker
Dit ontwerp is een voorversterker met een eenvoudige eentraps common emitter versterker.
Keuze van Vcc
We hebben de NPN bipolaire junction transistor BC109 gekozen. Bovendien heeft deze een spanning van ongeveer 40V, dus kozen we een kleinere Vcc (9V).
Belastingsweerstand, R4
Diagram met belastingsweerstand
Bron – Wikimedia Commons (vrij te gebruiken)
Als je de ruststroom van de collector berekent, krijg je de waarde van de belastingsweerstand. De verzamelspanning moet dus ½ van de geselecteerde Vcc zijn. Opnieuw betekent dit dat de waarde van onze vaste belastingsweerstand, R4, 4,5k is. We hebben dus gekozen voor een belastingsweerstand van 5K voor maximale prestaties.
Spanningsdelerweerstanden R2 en R3
Afbeelding van de verdeelweerstanden R2 en R3
Bron – Pinterest
Je kunt de waarde van de spanningsdelerweerstanden bepalen door de spanning over alle weerstanden en de biasstroom te berekenen.
Bovendien heeft de biasstroom bij benadering een waarde van 10x de basisstroom. De basisstroom (lb) is hier 0,008mA — Daarom is onze biasstroom 0,08mA.
Ook heeft de spanning over de weerstanden (Vb) een veronderstelde waarde van 0,7 V meer dan de emitterspanning (Ve). Dus als onze Ve bijvoorbeeld 12% van de Vcc (1,08v) is, zal onze Vb 1,78v zijn.
R2 = Vb/lbias = 22,25k. We kiezen dus een weerstand van 22k.
R3 = (Vcc-Vb/lbias = 90,1k. We hebben dus een weerstand van 90k gekozen.
Emitterweerstand R5
Om de waarde van R5 te bepalen, gebruiken we de formule Ve/le. Le is de emitterstroom en heeft dezelfde waarde als de collectorstroom. Vandaar dat R5 =(Ve/le) = 540 Ohm. We kiezen dus voor een weerstand van 500 Ohm omdat deze de emitterstroom kan omleiden.
Koppelcondensator, C1
Het doel van de condensator is om de stroom door de transistor te moduleren. Zo tonen grote waarden lage frequenties (lage tonen) terwijl kleinere waarden hogere frequenties (hoge tonen) tonen. Hier kiezen we een waarde van 5uF voor onze C1.
Microfoonweerstand R1
Deze weerstand beperkt de hoeveelheid stroom die door de microfoon gaat, zodat deze onder het maximum blijft van wat de microfoon aankan. Als de maximale stroomwaarde van onze microfoon 0,4 mA is, dan is de waarde van Rm = (Vcc-Vb)/0,4 = 18,05k. Omdat dit minder moet zijn, kiezen we een weerstand van 18k.
Omloopcondensator, C4
Voor C4 kiezen we een elektrolytische condensator die het DC signaal omzeilt met een waarde van 15 uF.
2.3.4 Ontwerp van de oscillatorschakeling
Hier volgt het ontwerp van een eenvoudige oscillatorschakeling:
Tankschakeling Componenten – L1 en C6: Voor deze selectie hebben we een oscillatiefrequentie nodig tussen 88 MHz en 10 MHz. Daarom kiezen we een condensator in het bereik van 5 tot 20pF. Als we een spoel van 0,2uH gebruiken, heeft onze C6 een geschatte waarde van 12pF.
Tankcondensator, C9: Deze condensator is bedoeld om het tanj=k circuit in trilling te houden. We kiezen dus een condensator van 5pF als onze waarde tussen 4 en 10 pF ligt.
Biasweerstanden R6 en R7: Gebaseerd op de berekeningen voor de biasweerstanden in het voorversterkerontwerp, zullen onze weerstanden R6 en R7 9K en 40K zijn.
Koppelcondensator, C3: We hebben 0,01 uF elektrolytische condensatoren gekozen voor onze koppelcondensator.
Emitterweerstand, R8: De emitterweerstand heeft een geschatte waarde van 1K, gebaseerd op de vorige berekeningen voor het versterkercircuit.
2.3.5 Ontwerp van de vermogensversterkerschakeling
FM-zendercircuits vereisen geen hoog uitgangsvermogen, dus hebben we een A-klasse eindversterker met een LC tankschakeling als uitgang gekozen.
Het tankcircuit heeft dezelfde waarden als het oscillatorcircuit. We kiezen dus een voorschakelweerstand met een waarde van 20 K en een koppelingsfactor van 10 pF.
2.3.6 Keuze van de antenne
我们的调频发射电路的射程约为 2 公里，因此我们选择了发射波长 1/4 的棒状天线。 其他天线选择还包括一根 30 英寸的导线。
2.4 详细步骤
以下四个步骤可帮助指导您创建调频发射器电路。
2.4.1 获取所需元件
在开始创建调频发射器电路之前，请确保您拥有所需的所有元件。
因此，在此调频发射器电路中，您需要 2N3904-2 晶体管、5 个电阻： 100k Ω-1、100Ω-1、1M Ω-1、1k Ω- 1 和 10k Ω-3，一个 0.1uH 电感，四个电容器： 0.1 pF – 2、40 pF 微调器 – 1、4.7 pF – 1、10pF -1、一根天线、一节 9v 电池和夹子以及一块 PCB（印刷电路板）。
2.4.2 制作印刷电路板（如果没有的话）
在创建调频发射器电路时，PCB 是必备品。 此外，它还是电路的实物布局。 因此，如果没有，就必须制作一个。
幸运的是，印刷电路板很容易制作。 Je hebt dus een koperen bekleding, een permanente marker/bedrukt glanzend papier, ijzerchloride poeder, een kleine handboor en wat water nodig.
Dit is wat je moet doen:
Verwijder het stof van je koperplaat met een schrobber.
Teken daarna de lay-out van de schakeling met de permanente marker of strijk het bedrukte glanzende papier op de schone koperen plaat.
Voeg vervolgens wat ijzerchloride toe aan een kom water en meng goed met een klein stokje
Eenmaal goed gemengd, plaats de printplaat in de oplossing om al het ongewenste koper op te lossen
Plaats hierna de printplaat in een andere schone kom water om de oplossing te verwijderen
Maak de printplaat vervolgens schoon met een droge doek. U zult de geëtste lay-out zien nadat u de permanente marker hebt verwijderd.
Plaats ten slotte de printplaat op een steun en boor gaten in de circuits.
2.4.3 Schakelen
Bevestig eerst het PCB layout en het fritzing bestand van de schakeling. Zodra je print klaar is, plaats je de componenten in het juiste circuit en soldeer je het.
Afbeelding van het solderen van de schakeling
Maak vervolgens je spoel met een koperdraad van 18 of 22 gauge. Als je koperdraad van 18 gauge gebruikt, maak dan een spoel van 4-5 windingen met ¼ inch (oR). Voor de 22 gauge maak je een spoel van 8-10 slagen met ¼ inch.
Nadat je de spoel hebt gemaakt, moet je deze aan het circuit solderen.
Soldeer je antenne aan het circuit. Je kunt dus een aansluitdraad van 8-10 cm als antenne kiezen of een standaardantenne gebruiken.
2.4.4 De zender afstemmen
Het afstemmen van de zender is lastig en het proces duurt even, dus het vereist geduld en voorzichtigheid.
Als je de trimmercondensator varieert, kun je de zendfrequentie afstemmen.
Dus varieer de trimmercapaciteit langzaam tot je vervorming hoort. Stem dan langzaam af op het vervormingsgebied totdat je zender overeenkomt met de radiofrequentie. Daarna hoor je een duidelijke output van de radio.
Als het afstemmen voorbij is, heb je een compleet FM-zendercircuit.
Bekijk de onderstaande video voor een meer gedetailleerde en praktische constructie en test:
3. FM-zendercircuits met speciale functies
Hier volgen enkele speciale functies van het FM-zendercircuit:
3.1. Werking van het circuit
Wanneer je het FM-circuit inschakelt, voorkomt de condensator dat de transistor verandert totdat hij is opgeladen.
Zodra de condensator van 22n ontladen is, schakelt hij de transistors uit totdat hij weer opgeladen is – deze procedure genereert snel een frequentie over de spoel en stuurt deze naar de antenne voor verzending.
3.2. Afgestemd circuit gebruiken
Hier heeft het FM-circuit een frequentiebepalende trap (afgestemde kring) ingebouwd in de printplaat. Als je de beste prestaties uit dit circuit wilt halen, gebruik dan het traditionele type gewikkelde spoel en vermijd geëtste antennespoelen.
3.3. De Q-factor gebruiken
Het circuit hier maakt gebruik van de “Q-factor” om hoge spanningen te genereren. Dit vermogen komt van de condensator en de spoel van het tanknetwerk. Dankzij de Q-factor presteert de schakeling beter en kan deze over langere afstanden zenden.
3.4. Beter verzadigingsvermogen
Een schakeling met een beter verzadigingsvermogen heeft een common-emitter ontwerp dat verschilt van de gebruikelijke basistypes. Hij heeft spoelen aan de basis die zorgen voor een betere verzadiging en een gezondere transistorrespons.
3.5. Regelbare spoel
Dit ontwerp maakt gebruik van een variabele spoel op basis van slugs, waardoor het veel beter is dan zijn andere tegenhangers. Je kunt je zender afstemmen door simpelweg de kern van de slug aan te passen met een schroevendraaier. Deze schakeling heeft het beste zendbereik, maar is niet erg stabiel.
3.6. Verbeterde stabiliteit
Ik zei al dat het circuit met de verstelbare spoel niet stabiel was, maar gelukkig kun je de stabiliteit verbeteren door de antenne van één deel van de spoel te verstellen. Bovendien verbetert dit de algehele prestaties van het circuit.
3.7. Muziek uitzenden
Als je muziek wilt in plaats van afluisteren via frequenties, dan zal dit ontwerp je intrigeren. Met deze zender kun je een stereo-ingang combineren met de bron, waardoor het elektronische audiosignaal in beide radiokanalen naar tevredenheid kan worden verzonden. Hier is een afbeelding van het ontwerp.
Afbeelding van het ontwerp van een FM Muziekzender Circuit
Bron: Pinterest
3.8. 分析双晶体管间谍电路
在前面提到的单晶体管调频发射器中添加第二个晶体管后，设计的灵敏度将提高到极致。 此外，增加的晶体管还能防止 MIC 过载。
3.9. 使用导线连接的 IC 741 发射器
如果您的项目需要通过导线将声音传送到扬声器，那么这款发射器就很适合您。 在这里，IC 741 充当前置放大器级，您可以轻松改变其增益以满足您的需要。
3.10. 莫尔斯电码发射器
顾名思义，当您轻触连接到 R3 的开关时，该设计就会发送摩斯密码。 发射器的发射距离非常远，可达一千英里，而且 UHF 和 VHF 波段的接收器也能接收这些代码。
最后的话
要决定哪种调频发射器电路最适合您的 DIY 项目，一个重要的因素就是要知道您有能力做出什么样的设计。 同样，有简单的设计，也有复杂的设计。
其中有些设计需要你细心和耐心，才能获得最佳效果。 Volg ook de stappen die ik eerder heb genoemd om een werkende FM-zender te maken.
Laat ons weten welk ontwerp voor jou het beste heeft gewerkt en neem gerust contact met ons op als je meer informatie nodig hebt.
