Резонансный частотомер

категория
Схемы измерительных приборов
материалы в категории

Известно, что даже простейшие измерительные приборы позволяют быстрее и лучше наладить и испытать ту или иную радиоконструкцию. Сегодня мы знакомим вас с описанием резонансного частотомера - прибора, который будет весьма полезным в радиолюбительской практике.

Он поможет вам определить наличие и частоту неизвестных электрических колебаний, относительный уровень напряжения основной частоты и ее гармоник, проверить укладку границ диапазонов, стабильность работы гетеродина приемника, высокочастотного генератора или передатчика на любительские диапазоны.

Внешний вид прибора приведен в заставке статьи. Он представляет собой малогабаритную конструкцию, собранную на полупроводниковых деталях. Принцип его действия раскрывает само название - в основу заложен резонансный метод измерения.

Пять коммутируемых рабочих диапазонов позволяют перекрывать полный интервал частот, отведенных для радиовещания с амплитудной модуляцией сигнала и размешенных в границах 150кГц-26 МГц, что охватывает длинные, промежуточные, средние и короткие волны.

Частоты по диапазонам распределены в следующем порядке: I - 150-430, II - 430-1200, III - 1200-3700, IV - 3700-11000 и V - 11000-26000 кГц. Настройка в пределах каждого диапазона плавная. Измеряемую частоту отсчитывают по шкале, проградуированной непосредственно в единицах МГц.

Точность настройки в резонанс определяют по максимальным показаниям стрелочного индикатора - микроамперметра постоянного тока, подключаемого к выходу прибора.

Прибор имеет автономный источник питания - гальванический элемент типа "316". Ток потребления не превышает 0,5 мА. Вес конструкции около 0,6 кг. Габаритные размеры - 110x155x55 мм.

Схема содержит пять колебательных контуров L1C2C3, L2C2C4, L3C2C5; L4C2C6 L5C2C7, работающих в пяти указанных выше частотных диапазонах. Необходимая коммутация осуществляется переключателем П1, плавная настройка - конденсатором переменной емкости С2.

С помощью подстроечных сердечников катушек L1-L3 и полупеременных конденсаторов С3-С7 производится первоначальная укладка граничных частот каждого диапазона.

С входных гнезд Г1 и Г2 исследуемый сигнал через разделительный конденсатор C1 небольшой емкости и переключатель П1 подводится к работающему контуру. Выделенное последним в процессе настройки в резонанс высокочастотное напряжение с части катушки через переключатель П2, объединенный с П1, подается на детектор - диод Д.

После преобразования высокочастотного сигнала в постоянную составляющую напряжение последней поступает на вход однокаскадного усилителя, собранного на транзисторе Т1. Для устранения возможного попадания переменного напряжения вход усилителя - база Т1 - заблокирован конденсатором С9 большой емкости. Входная цепь не имеет специального регулятора уровня подводимого сигнала, так как можно обойтись другими средствами, не усложняя схему.

Постоянная составляющая сигнала, поступая на базу транзистора в отрицательной полярности, управляет током коллектора Iк. В момент настройки в резонанс ток коллектора достигает максимального значения, что фиксируется микроамперметром, подключаемым на выход к гнездам Г3 и Г4.

Помимо тока Iк, вызванного входным напряжением, стрелочный прибор фиксирует и начальный ток коллектора Iкн. Его величина у некоторых транзисторов сравнительно большая, это вызывает смешение стрелки индикатора при отсутствии напряжения на входе усилителя. Чтобы избавиться от этого недостатка, рамка прибора зашунтирована резистором R1 и заблокирована конденсатором С8 большой емкости от попадания переменного напряжения.

ДЕТАЛИ

Для сборки частотомера нужны: конденсаторы постоянной емкости: С1 и C9 - керамические, типа КТ, КТ-1а, КД и К10-7В (два по 0,047, параллельно), КЛС, МБМ, соответственно; С8 - электролитический, типа К50-3, К50-6. Конденсатор переменной емкости C2 (одна секция сдвоенного блока с твердым диэлектриком) типа КП4-5, от транзисторного приемника "Кварц", переносной радиолы "Мрия". Его можно заменить конденсатором с воздушным диэлектриком типа КПЕ-4 от приемника "Альпинист". Полупеременные конденсаторы С3-C7 - керамические, типа КПК-М.

Переключатель диапазонов П1-П2 - галетный, любого типа на пять положений и два направления. Гнезда Г1-Г4 - телефонные. Транзистор Т1 -типа П13, П14, П15, П16, П40, П41 или любой другой аналог. Диод Д1 - типа Д1, Д2, Д9. Выключатель Вк- - однополюсный тумблер.

Для контурных катушек L1-L5 нужны пластмассовые каркасы (см. рис. в тексте). Эти детали в широкую продажу не поступают, поэтому надо приобрести готовые контурные катушки, полноценные или некондиционные. Для намотки L1-L3 подойдут четырёхсекционные каркасы длинноволновых или средневолновых гетеродинных катушек приемника "Селга", а для L4-L5 - гладкие каркасы входных или гетеродинных коротковолновых катушек приемников "Сокол-4", "Россия" и и др. Каркасы должны быть снабжены подстроечными стержневыми сердечниками из магнитодиэлектрика, запрессованными в пластмассовые резьбовые пробки со шлицем под жало отвертки. Для катушек L1-L2 нужны сердечники из феррита марки Ф = 600, а для L3-L5 - Ф=100. Различить марку феррита можно по цвету пластмассовых пробок. Первые - белые, вторые - черные.

Намотку всех катушек на каркасах начинают со стороны размещения подстроечного сердечника. Этот конец является началом и соединяется с общим проводом схемы частотомера.

Катушки L1-L3 наматывают внавал, равномерно размещая витки во всех секциях каркаса, L4 - в один слой, виток к витку, a L3 - в один ряд, с шагом 0,35-0,4 мм. Начало и конец двух последних катушек закрепляют на каркасе нитками. Готовые катушки слегка промазывают клеем БФ-4. Моточные данные катушек приведены в таблице.

Распайку выводов катушек на штырьки оснований каркасов производят в соответствии с обозначениями, данными на рисунке. Буквой Н обозначено начало, О - отвод и К - конец обмотки.

Монтажную плату вырезают из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита толщиной 1,5-2 мм. При использовании переменного конденсатора КП4-5 ее размеры равны 93x80 мм.

Рисунок монтажных соединений выполняют на фольге какой-либо быстро сохнущей краской, например нитролаком. После высыхания краски ненужную фольгу вытравливают в водном растворе хлорного железа.

Размещение деталей и монтаж платы производят согласно рисунку. Цифрами обозначены точки соединения элементов платы с другими деталями схемы.

Переднюю панель прибора вырезают из алюминия толщиной 2-3 мм. На заготовке высверливают отверстия, обрабатывают лицевую сторону мелкозернистой наждачной бумагой в продольном направлении до образования ровной матовой поверхности с легкими рисками.

На промытую и просушенную панель краской наносят надписи и покрывают тонким слоем бесцветного лака.

Шкалу прибора делают из плотной бумаги. Тушью наносят пять полуокружностей, по числу рабочих диапазонов, и другие надписи.

Бумажную шкалу закрывают наличником из органического стекла толщиной 1-2 мм.

Визирный указатель изготовляют также из оргстекла, но толщиной 2,5-3 мм. Посредине полоски делают глубокую тонкую риску, которая должна хорошо просматриваться на фоне шкалы. В местах, соответствующих размещению полуокружностей на шкале, высверливают отверстия 1 мм, необходимые для нанесения опорных точек при градуировке. Указатель укрепляют на ручке.

Ось переменного конденсатора удлиняют. Для гальванического элемента изготовляют контактные пружины, обеспечивающие его электрическое соединение со схемой.

Корпус прибора пластмассовый или деревянный.

Собрав и проверив монтаж, приступайте к налаживанию и градуированию шкалы частотомера. Для их выполнения нужен промышленный генератор стандартных сигналов типа ГСС-6, Г4-1а, Г4-І8 или хорошо отградуированный любительский аналог.

Налаживание начинают с проверки работоспособности частотомера на всех диапазонах. Для этого через гнезда Г1 и Г2 вход прибора соединяют с выходом генератора. К гнездам Г3 и Г4, соблюдая полярность, подключают микроамперметр постоянного тока на 100-200 мкА. Поставив переключатель П в положение 1, а визирный указатель на середину шкалы, проверяют первый диапазон частотомера.

Для этого, подавая с генератора высокочастотное напряжение величиной 100-200 мкВ и перестраивая частоту в пределах 15О-430 кГц, находят момент совпадения настроек приборов, момент резонанса зафиксирует микроамперметр.

Если стрелка индикатора отклоняется на незначительный угол, то надо сменить транзистор. Нормальным считается такое положение, когда в момент резонанса стрелка отклоняется не менее чем на две трети шкалы.

Проверив работоспособность частотомера на других диапазонах, приступают к укладке граничных частот.

Начинают это опять с первого диапазона. Визирный указатель ставят в положение максимальной емкости переменного конденсатора. С генератора подают низшую частоту диапазона, равную 150 кГц, и вращением подстроечного сердечника катушки L1 настраивают контур в резонанс. После этого изменяют емкость конденсатора С2 на максимальную и, подавая сигнал с частотой 430 кГц, вращением ротора конденсатора С3 снова добиваются резонанса. Так же выполняют укладку границ и на остальных диапазонах. Вполне допустимо положение, когда границы диапазона получаются на 10-20% шире нормы.

Закончив укладку, приступают к градуировке шкалы. Первый диапазон можно проградуировать через каждые 10 кГц, второй до 0,6 МГц - также через 10 кГц, а остальную часть и третий диапазон - через 50 кГц. Четвёртый до 6 МГц - через 100 кГц, а остальную часть и пятый - также через 0,5 МГц.

Для удобства работы с частотомером надо выделить метки стандартной промежуточной частоты 465 кГц и граничных - растянутых коротковолновых диапазонов. Они имеют следующие значения: 25 м - 11,5-12,1 МГц, 31 м - 9,4-9,8 МГц, 4 м - 7,0-7,5 МГц, 49 м - 5,9-6,3 МГц.

М. РУМЯНЦЕВ, инженер
Юный Техник Для умелых рук 1975 №3