Устройство и принцип работы электрических детекторов

Устройство и принцип работы электрических детекторов

Бывалые электрики хорошо знают, что бур перфоратора довольно точно находит спрятанные в стене кабели под напряжением, а также трубопроводы с давлением горячей воды.

Это его свойство доставляет много неприятностей неопытным работникам. Предотвратить такие случаи призваны приборы для поиска скрытой проводки.

Они выпускаются большим ассортиментом с разным набором функций для постоянного применения профессиональными мастерами или редкого использования домашними умельцами. Предлагаю ознакомиться с кратким обзором их возможностей.

По каким принципам работают приборы для поиска скрытой проводки

Промышленность выпускает для современного электрика 3 типа таких устройств, которые принято разделять как:

  1. трассоискатели;
  2. индикаторы электромагнитного поля;
  3. детекторы обнаружения скрытой проводки.

Они создаются для конкретных условий применения и обладают разными техническими возможностями.

Как устроены современные трассоискатели

Для примера разберем работу кабельного тестера-трассоискателя Mastech MS6812. Он чаще всего применяется для обнаружения места обрыва жилы кабеля в закрытой проводке и состоит из двух автономных частей:

  1. Тон-генератора кабельного прессора (Cable tracker), который вырабатывает высокочастотные сигналы. Его выход подключают на проверяемый кабель, трассу прохождения которого необходимо уточнить.
  2. Приемника сигналов кабельного трекера, который издает специфические звуковые сигналы, указывающие на место прокладки кабеля, когда его помещают в зону поиска.

Для подключения генератора вначале определяют перебитую жилу прозвонкой кабеля цифровым мультиметром. На нее и контур заземления подается высокочастотный сигнал.

Если требуется просто определить трассу кабеля, то подключают генератор на целую жилу и контур земли. При этом в большинстве случаев с испытуемой цепи должно быть снято внешнее питание.

В/Ч излучение улавливается приемником трекера, который выдает хорошо слышный однотонный непрерывный свист. При желании его можно изменить на двухтональный эвук, который лучше слышен в условиях производственных шумов. Для этого пользуются встроенным внутри корпуса переключателем.

Приемник ведут вдоль трассы проложенного кабеля, ориентируясь по звучанию динамика. При достижении места повреждения звук исчезает. На этом участке и ищут обрыв. Метод очень точный.

Для надежности поиска рекомендуется переключиться генератором на противоположный конец кабеля, а затем пройти приемником с обратной стороны на это же место.

Как генератор, так и приемник питаются от своих батареек, что обеспечивает их независимую работу.

Аналогично работает трассоискатель компании Proskit и многих других производителей.

Более сложные дефекты кабеля, когда он раздавлен с нарушением изоляции и поперечного сечения жил, но без обрыва и короткого замыкания, вполне допустимо определять омметром и мегаомметром. Однако точно определить место повреждения будет сложно.

Профессиональные трассоискатели, в зависимости от конструкции, способны находить скрытые в стенах на 40 см кабели и до 2,5 метров, зарытые в землю. Но стоят они дорого.

Для домашнего использования вполне можно использовать бюджетный прибор Mastech MS6812. Он хорошо справляется не только с электрической проводкой, но и со слаботочными цепями сигнализации, видеонаблюдения, антенных устройств, компьютерных систем и другими подобными устройствами.

Конструкции самодельных трассоискателей

Домашние умельцы с навыками радиолюбителей используют свои высокочастотные генераторы, направляя их сигнал в поврежденную проводку. Настраивают их на частоту УКВ приемника или смартфона и с их помощью успешно ищут дефекты кабеля.

Метод требует навыков и специально оборудования, не во всех случаях отмечается надежностью.

Как работают простые индикаторы электромагнитного поля

Для обнаружения скрытой проводки часто применяется свойство электрического тока распространять в окружающем пространстве электромагнитное поле. Его улавливают индикаторами различной конструкции.

Простейший вариант такого прибора представлен отверткой-индикатором.

Для этих целей подходят отвертки индикаторы с встроенными усилителями на биполярных или полевых транзисторах либо микросхемах. О функции поиска скрытой проводки производитель заявляет в инструкции.

Такую отвертку берут пальцами за лезвие, а обратной стороной рукоятки прикладывают к стене.

Ее помещают в исследуемую область, перемещают в разных направлениях и по силе свечения индикаторной лампочки определяют маршрут прокладки провода.

При этом надо учитывать, что ток, вызывающий свечение индикатора, проходит через тело человека и ему необходимо создать замкнутый контур, прикоснувшись пальцем к контактному кольцу или лезвию отвертки.

Следует учитывать, что этот метод довольно приблизительный, не точный. На его результате сказывается:

  • величина электромагнитного поля, которая создается силой тока. Для повышения достоверности результата рекомендуется на жилы провода подать большую нагрузку, порядка киловатта;
  • состояние стены. Влажная среда, мокрые обои, вмурованные металлические штукатурные сетки, арматура, даже запрятанные саморезы могут усиливать распространение электромагнитного поля, искажая достоверность информации;
  • увеличенная глубина заделки кабеля, особенно в сухой железобетонной стене, может так исказить электрическое поле, что индикаторная отвертка его не почувствует.

Такой универсальный прибор не сложно купить, но аналогичными рабочими характеристиками поиска обладают отдельные самодельные конструкции. Одну из них представлю ниже.

В ее состав входят:

  • антенна, накрученная из витков тонкой медной проволоки и воспринимающая сигнал электромагнитного поля;
  • три транзистора n-p-n типа марки C945, собранные последовательным каскадом, увеличивающим ток антенны;
  • светодиод, указывающим своим излучением наличие электромагнитного поля;
  • батарейка Крона, питающая схему;
  • токоограничивающий резистор.

Схема самодельного индикатора скрытой проводки представлена ниже.

В качестве справочных данных показываю, как выглядит цоколевка транзистора C945.

Сейчас разработано много подобных схем на биполярных и полевых транзисторах. Собрать их не сложно своими руками, наладка практически не требуется, но высокой точности показаний они не обеспечивают.

Как работают детекторы обнаружения скрытой проводки

Прибор использует принцип металлоискателя. В основу его конструкции положен сканер, генерирующий сигналы и принимающий их после отражения от контролируемой среды.

За счет сравнения характеристик исходящего и входящего излучения происходит определение плотности контролируемой среды и ее оценка. Результаты вычислений отображаются на табло или цифровом дисплее в удобной для пользователя форме.

Для точной работы корпус сканера требуется слегка прижимать к исследуемой поверхности направляющими полозьями и равномерно вести в одну из сторон.

Большинство детекторов — это цифровые приборы, хорошо различающие металлические предметы, провода, пустоты. Более сложные изделия дополнительно могут определять древесину, пластиковые трубы.

Современные даже относительно недорогие модели сканеров наделены способностью взаимодействовать с излучением электромагнитного поля, показывать провода и кабели, проложенные в стене и находящиеся под напряжением.

Приборы для поиска скрытой проводки: ТОП 7 моделей с обзором характеристик для домашнего мастера

На самом деле таких изделий сейчас очень много. Я постарался выбрать семь наиболее популярных устройств, которые больше всего обсуждаются в среде мастеров. Как это получилось — судите сами.

Внешний вид на фото и видео популярных моделей

Сразу предупреждаю, что представленный рейтинг сканеров выражает чисто личное мнение. Вы можете на него повлиять.

BOSCH GMS 120 Professional

Детектор создан для выявления скрытых технических конструкций и
инженерных коммуникаций с автоматической калибровкой при включении. За
счет этого повышается его надежность и точность.

Срабатывание прибора проявляется изменением оттенка трехцветного светового кольца по шкале “Center-Finder” и информацией на дисплее с подсветкой.

Детектор работает в трех режимах, позволяющих обнаружить:

  1. (Гипсокартон): деревянные и металлические объекты внутри гипсокартонной обшивки.
  2. (Металл): магнитные или немагнитные изделия, встроенные в стену из любого материала.
  3. (Токопроводящий кабель): электрический провод под напряжением 110÷230 вольт.

Защита корпуса соответствует классу IP 54. Через 5 минут работы автоматика отключает питание схемы.

Короткое видео от производителя наглядно демонстрирует возможности BOSCH GMS 120 Professional

MASTECH MS6906 — металлоискатель «3 в 1»

Прибор предназначен для поиска скрытых в стенах:

  • деревянных и металлических стоек;
  • труб из металла;
  • электропроводки с током.

Точно и безопасно определяются:

  • однофазная и трехфазная проводка с переменным напряжением;
  • края скрытых стоек из древесины и металла;
  • металлические трубы.

Прибор не укажет на:

  • влажную древесину;
  • комбинации материалов;
  • 2 провода в цепи под напряжением.

Автоотключение питания работает через 7 минут бездействия

Для маркировки на стенах положения краев профилей в верхней части прибора имеется металлическое острие.

UNI-T UT387B

Для управления детектором используются 6 кнопок:

  1. включения питания;
  2. поиска древесины;
  3. обнаружения металла;
  4. отыскание проводки;
  5. увеличения точности поиска (zoom);
  6. отключения звука.

Смена обычной светодиодной индикации зелёного цвета на красный оттенок обозначает нахождение искомого предмета.

Автоотключение питания происходит через 5 минут ожидания. На корпусе отсутствуют маркировочные приспособления.

Детектор скрытой проводки Дятел Е121

Сигнализатор предназначен для:

  1. поиска скрытых проводов;
  2. проверок чередования фаз, в том числе на подключенных электросчетчиках без снятия защитных крышек;
  3. отыскание фазного проводника в бытовой сети бесконтактным методом;
  4. проверки целостности предохранителей и проводов, работающих под действующим напряжением;
  5. определения электрических соединений с разрывом цепей зануления или заземления.

Этот сигнализатор одни пользователи хвалят, а другие постоянно ругают. Его схему можно собрать своими руками. Информации по этому вопросу много.

Читайте также:  Воруют электричество куда звонить

Отзывы о его работе смотрите в видео владельца san4ezize и комментариях под ним.

Детектор скрытой проводки, металла и дерева «Floureon»

Устройство работает в пяти режимах сканирования, каждому из которых соответствует своя пиктограмма на дисплее.

При поиске деревянных и металлических объектов Floureon позволяет определить положение их центральной части. Он хорошо обнаруживает медь, сталь и алюминий внутри стены, нормально справляется с поиском электропроводки под напряжением.

Для управления устройством задействованы три кнопки:

Skil detector 550

Выпуском занимается производитель из Венгерской Республики. На корпусе расположен большой дисплей, созданный для удобного размещения и считывания информации.

С целью повышения безопасного использования производитель обеспечил постоянную работу режима проверки проводов под напряжением.

Повысить точность поиска металлических деталей помогает функция «Focus». Прибор обеспечивает:

  • сопровождение звуковой и световой индикацией поиск найденного объекта;
  • отличие магнитных металлов от немагнитных изделий при проверках;
  • автоотключение питания после пятиминутного простоя;
  • индикацию заряда аккумулятора.

ADA Wall Scanner 80: 3 в 1

Прибор отличается прочным противоударным корпусом с противоскользящими протекторными накладками и увеличенным экраном с подсветкой.

При обнаружении металла ADA Wall Scanner 80 отображает на дисплее расстояние до него в сантиметрах, а при достижении центрального положения — зажигает цветовую индикацию.

В свободной зоне после включения и выполнения автокалибровки сканер выдает зеленый сигнал индикации, а при приближении к металлу, дереву или электропроводке сменяет его на красный цвет.

Предлагаю посмотреть короткое обзорное видео владельца geototalru по работе этого прибора. Обратите внимание на комментарии.

Сводная таблица технических характеристик выбранных сканеров проводки

Для наглядности я подобрал те рабочие характеристики, которые более важны при эксплуатации домашнему мастеру и свел их в таблицу.

Понимаю, что на выбор еще влияет стоимость прибора и условия его приобретения. Однако, цена — величина меняющаяся. Ее можно узнать, если ввести в Гугл или Яндекс название прибора и слово купить.

Поисковая машина подберет вам множество вариантов, из которых вы сможете выбрать оптимальный вариант.

Марка детектора скрытой проводки BOн3 SCH GMS 120 Professional MASTECH MS6906 UNI-T UT387B Дятел Е121 Детектор скрытой проводки Floureon Skil detector 550 ADA Wall Scanner 80
Масса, кг 0,27 0,25 0,195 0,12
Обнаруживает материалы Дерево, металл, проводка Дерево, металл, проводка Дерево, металл, проводка Дерево, металл, проводка Металл, проводка Дерево, металл, проводка
Калибровка Авто Ручная Авто Ручная Авто Авто
Глубина поиска металла, см 12 3-5 8 7,6 8,0 8,0
Глубина поиска проводки, см 5 До 7,5 8 7,6 5,0 5,0
Глубина поиска цв. металла, см 8 8 7,6 6,0 6,0
Глубина поиска дерева, см 3,8 3-5 2 3,8 2,0
Макс. глубина поиска, см 12
Питание Батарея 9 В Батарея 9 В Батарея 9 В Батарея 9 В Батарея 9 В Батарея 9 В Батарея 9 В

Сводная таблица рабочих характеристик имеет не заполненные ячейки. Просто я все данные брал из технических паспортов, опубликованных производителями, а какие-то параметры не нашел.

Если у вас имеются такие приборы, то можете дополнить эти сведения через раздел комментариев.

Даже Бош в своем паспорте специально оговаривает, что на точности работы прибора сказывается много сопутствующих факторов, которые необходимо учитывать на месте измерения.

К ним относятся:

  • сильные магнитные и электрические поля;
  • наличие посторонних металлических предметов разных размеров;
  • влажность стены и ее токопроводящие свойства;
  • проложенные поблизости другие скрытые провода;
  • наводки напряжения;
  • другие случайные явления.

Поэтому следует дополнительно в обязательном порядке смотреть проектную и исполнительную строительную документацию, сверяться с ней при работе. Вот только выполнить эти рекомендации Boch на практике для нас бывает весьма сложно.

Нам остается учесть все эти факторы, хорошо изучить и выполнять требования инструкции по калибровке и замеру детектором, учитывать возможность его ошибки.

Кстати, проводившиеся тесты измерения одной и той же стены со спрятанной проводкой разными детекторами показали немного отличающиеся результаты.

Отдельные личности задаются вопросом, как можно воровать электричество и как обмануть детектор скрытой проводки, когда Энергонадзор станет проверять их хозяйство.

Хочу сразу предупредить, что это очень плохая затея, которая практически сразу обречена на провал. Опытный мастер, да еще сильно материально заинтересованный, легко решает такие задачи.

В целом же приборы для поиска скрытой проводки значительно облегчают деятельность домашнего, да и профессионального электрика. К их результатам следует подходить творчески, учитывая, что чем больше нагрузка на проводку, тем меньшую ошибку сканер может допустить.

Напоминаю, что сейчас вам удобно поделиться своим опытом эксплуатации таких детекторов с другими читателями сайта в разделе комментариев. Он будет полезен многим людям.

Детекторный радиоприемник

Исполнитель: учащийся 9А класса Львов Андрей Олегович
Руководитель: Климов Александр Юрьевич, (Ведущий инженер СУНЦ УрГУ), optek (at) mail.ru

Словарь сокращений и обозначений

А — Ампер, единица измерения силы тока.
В — Вольт, единица измерения напряжения.
Вт – Ватт, единица измерения мощности.
Гн – Генри, единица измерения индуктивности.
ДРП – детекторный радиоприемник.
Др.- другие.
КПД – коэффициент полезного действия.
КПЕ – конденсатор переменной емкости.
УГО – условное графическое обозначение.
Ф — Фарада
ЭАП — электроакустический преобразователь.
Е — напряженность электрического поля радиостанции в месте приема.
m — коэффициент модуляции.
Q — добротность колебательного контура.
W – мощность.

Введение

В настоящее время известно множество типов радиоприемников: детекторный, прямого усиления, регенеративный, сверхрегенеративный, супергетеродинный и прямого преобразования. Из перечисленных, детекторный радиоприемник (далее по тексту — ДРП), имеет наихудшую чувствительность и селективность, но, несмотря на невысокие параметры, он представляет интерес для начинающих радиолюбителей и специалистов.

Простота конструкции, недефицитность деталей и отсутствие источников питания (именно поэтому ДРП изучается в средних учебных заведениях в наше время) способствовали его популярности в 20-40гг 20в. Дадим определение ДРП: это приемник, работающий за счет энергии радиоволн и не имеющий усилителя. Следует заметить, что приемник прямого усиления – это тот же детекторный с каскадами усиления сигнала низкой частоты.

1. Классическая схема ДРП

Рис.1. Типовая схема ДРП

Существует два основных варианта классических схем ДРП. Первый вариант изображен на рис.1. Второй вариант отличается от первого только тем, что детекторный диод подключен не к части контура, а к контуру полностью.

1.1. Функциональная схема ДРП

Рис. 2. Функциональная схема классического ДРП.

Радиотракт включает в себя входные цепи приемника: антенна, заземление, колебательный контур. Детектор — каскад детектирования на точечном диоде и сглаживающий конденсатор С2. Электроакустический преобразователь (ЭАП) служит для преобразования электрического сигнала в звуковой. В качестве ЭАП используются: наушники, электродинамические громкоговорители («динамики»).

1.2. Принцип работы ДРП

Настроив контур на частоту принимаемой радиостанции, выделяем высокочастотный АМ — сигнал. Частота его колебаний велика (более 100 кГц), и в наушниках он слышен не будет. Сигнал нужно продетектировать (преобразовать ВЧ электрические колебания, в колебания НЧ). Для этого служит диод VD 1 (рис.1). Он обладает свойством проводить ток только в одном направлении, от анода, обозначенного треугольником, к катоду. Положительные полуволны колебаний в контуре вызовут ток через диод, а отрицательные закроют его, и тока не будет. При отсутствии конденсатора C 2 через наушники будет протекать пульсирующий ток. Он содержит постоянную составляющую, которая изменяется со звуковой частотой. Такой ток уже вызовет в наушниках звук. Процесс детектирования улучшается при подсоединении блокировочного конденсатора C 2. он заряжается положительными полуволнами почти до амплитудного значения колебаний, а в промежутках между ними сравнительно медленно разряжается током через наушники.

2. Компоненты ДРП

2.1. Колебательный контур

Классическая схема ДРП изображена на рис. 1. Она повторяется во многих популярных книжках и журналах. Антенна WA 1 и заземление присоединены к колебательному контуру (катушка L 1 и КПЕ C 1). Колебательный контур служит для выделения из всей массы принимаемых сигналов лишь одного, желаемого. Если частота сигнала совпадает с частотой настройки контура, напряжение на нем максимально. Для настройки в пределах диапазона изменяют емкость (используют КПЕ), для переключения диапазонов изменяют индуктивность катушки L 1.

2.2. Диод

По применению полупроводниковые диоды разделяются на группы: выпрямительные, высокочастотные, туннельные и некоторые другие (рис.2).

В качестве полупроводникового материала в диодах используется германий, кремний и арсенид галлия (в туннельных диодах).

Первые диоды стали известны с начала 20в (1906-1908 гг). Тогда же и появились первые ДРП. В 20-40гг 20в радиолюбители изготавливали детекторные диоды из кристаллов цинкита или пирита. В России пионерные работы по диодам проводил О.Лосев, который помимо детекторных диодов изготовил и первые светодиоды (он наблюдал свечение кристалла карборунда при подключении к нему батареи питания). В классических ДРП используются германиевые диоды Д2, 18,20, как самые дешевые и широко распространенные.

Читайте также:  Как избавиться от царапин на зеркале

2.3. Конденсаторы

В классической схеме ДРП два конденсатора. С1 – переменный керамический или воздушный, предназначен для настройки приемника на частоту радиостанции (5-300 пФ). С2 нужен, чтобы убрать ВЧ – составляющую и повысить качество звука (2000 – 6800 пФ).

2.4. Головные телефоны

В России первым в приемнике высокоомные головные телефоны использовал П.Н.Рыбкин в 1899 г. За рубежом работами по усовершенствованию ДРП в эти же годы занимался Г.Маркони.

Последний элемент разбираемой схемы ДРП – головные телефоны. Для ДРП подходят только высокоомные телефоны (ТА-4, ТОН-2, ТОН-2М, ТАГ-1, ТГ-1), абсолютно не подходят низкоомные или наушники от плейера. Параметры некоторых из них приведены в Приложении 1.

Для телефонов ТОН-2 сопротивление на частоте 1000 Гц составляет 12000 Ом. Минимальная амплитуда сигнала 1000 Гц, слышимая человеком в наушниках ТОН-2 составляет 5 мВ. В классическом ДРП амплитуда сигнала на наушниках достигает 20 мВ (достаточно громко и разборчиво слышна речь и музыка), что соответствует электрической мощности 0,02 мкВт.

3. Недостатки классической схемы детекторного приемника

а) Для согласования сопротивлений колебательного контура и диода используется катушка связи (обычно 1/5-1/10 от числа витков катушки).

Следовательно, на диод поступает ВЧ напряжение в 5-10 раз меньшее, чем наводится в контуре, то есть, с большими потерями мощности (в 25-100 раз).

б) Используется энергия одного полупериода сигнала.

в) Головные телефоны сильно искажают сигнал и имеют низкий КПД (из-за металлической мембраны). Головные телефоны малоэффективны при работе на низких частотах, из-за жесткой мембраны не работают на высоких звуковых частотах. Рабочий диапазон частот наушников 300-3500 Гц. Получить качественный звук в этом случае просто невозможно.

4. Применение классического ДРП.

ДРП, выполненный по классической схеме, и в наше время находит применение для: настройки радиолюбительских передатчиков и настройки передатчиков систем электронного дистанционного управления. В любительской литературе описано успешное применение ДРП для поиска маломощных шпионских закладок (в просторечии именуемых «жучками»). В этих случаях нагрузкой ДРП работает микроамперметр постоянного тока на 10-100 мкА, шунтированный конденсатором.

5. Совершенствование ДРП

Если посмотреть на функциональную схему ДРП, можно прийти к следующим выводам: классическая схема свои возможности усовершенствования исчерпала. Кардинальное улучшение параметров ДРП возможно при полной переделке всех функциональных узлов ДРП, собранного по классической схеме.

5.1. Громкоговорящий ДРП

Добиться увеличения громкости и улучшения качества сигнала можно модернизацией всех узлов классического ДРП. В качестве колебательного контура выступает катушка индуктивности на ферритовом стержне. Эта катушка имеет межвитковую емкость, а настройка на радиостанцию производится перемещением катушки на сердечнике. Более оптимальное согласование детектора с контуром производится конденсатором связи С1 (сопротивление контура сотни килоом, а детектора 5-20 кОм). Замена одного диода диодным мостом позволяет увеличить громкость ЭАП, так как теперь в ДРП используется энергия обоих полупериодов ВЧ сигнала. Диодный мост выполнен на диодах типа Д310, так как у них меньше сопротивление и меньше потери, чем у диодов Д2, 18, 20.

Рис.4 Прибор для выбора детекторного диода

О качестве диода позволяет судить параметр — «прямой ток при напряжении 1 В», чем он больше, тем лучше.

Рис.5 Усовершенствованный классический ДРП

В качестве ЭАП используется динамик мощностью 1-8 Вт и сопротивлением катушки 4-8 Ом. Для согласования сопротивлений детектора и ЭАП служит понижающий трансформатор (

220 В/9-12 В). Для увеличения отдачи динамик устанавливается на отражательный экран. Модернизированный ДРП дает выигрыш по мощности относительно классической схемы ДРП в 140-400 раз.

5.2. Применение модернизированного ДРП.

Улучшенный ДРП является практически вечным источником бесплатной энергии «из воздуха». Он питает светильник на сверхъярком светодиоде (белом или желтом) и способен подзарядить аккумулятор, часовую батарейку или пальчиковую (типа АА или ААА) из будильника или пейджера. Он может найти применение в местах, где нет электричества, например, в коллективных садах (в доме и овощной яме), в горах. Если от него запитать светильник на сверхъярком красном светодиоде (2-10 кд), он заменит медицинский аппарат светотерапии «Дюна-Т». Также от него можно питать «серебряный ионатор» — прибор для серебрения воды.

Рис.6 ДРП – источник электрической энергии.

Накопительный конденсатор С2 рассчитан на рабочее напряжение 25-60 В при минимальном токе утечки. Приемник настраивается на самую мощную СВ или ДВ радиостанцию в этом регионе.

5.3. ДРП, питаемый «свободной энергией поля»

Для более полного использования энергии несущей, модернизированный ДРП дополняется каскадом усиления на германиевом транзисторе. И данный приемник работает громче. Теперь он стал приемником прямого усиления.

Рис.7 ДРП (приемник прямого усиления) с увеличенным КПД.

Транзистор в усилителе приемника низкочастотный и маломощный: МП39-42. Сигнал ЗЧ на базу подается через разделительный конденсатор С3. ЭАП приемника состоит из динамика ВА1, включенного через согласующий трансформатор Т1.

Настройка этого приемника сводится к настройке входного контура на частоту мощной радиостанции и одновременной подстройке емкости С1, а затем подбору сопротивления R 1 по максимальной громкости звучания.

6. Экспериментальная часть

6.1. Сборка и наладка модернизированного ДРП.

Для собранного по рис.5 модернизированного ДРП и настроенного перемещением катушки по стержню на радиостанцию «Радио России» (длина волны 260 кГц – диапазон ДВ) вольтметр на выходе приемника показал напряжение 0,25 В. После согласования сопротивлений контура и детектора согласующим конденсатором вольтметр показал 2,35 В. Затем был подключен ЭАП: динамик 6ГД-3. Полоса воспроизводимых частот 6ГД-3: 100-10000 Гц. Громко и с высоким качеством слышна музыка и речь. Антенна: медный провод диаметром 0,5 мм и длиной 8 метров. В качестве заземления использована батарея центрального отопления. Если вместо ЭАП включали сверхъяркий желтый светодиод, то наблюдали его яркое свечение!

Таким образом, все мои предположения подтвердились. Улучшенный ДРП может работать в качестве практически вечного источника энергии. Громкость звучания этого приемника можно дополнительно увеличить при использовании рупора, установленного на ЭАП.

При замене ДВ катушки на более высокодобротную на выходе приемника было получено напряжение 5,30 В и громкость приемника значительно возросла. Дальнейшее увеличение громкости приемника можно получить за счет применения более эффективной антенны.

6.2. Сборка и наладка ДРП с каскадом усиления на транзисторе (питаемый энергией электромагнитной волны).

Приемник собранный по рис.7 работал значительно громче, чем модернизированный ДРП. И это естественно, так как транзисторный усилитель НЧ питается постоянной составляющей сигнала, а она в 3-10 раз выше, чем НЧ составляющая, вдобавок транзистор усиливает слабый НЧ сигнал.

Приложение

Таблица 1 Электрические параметры высокоомных телефонов типа ТОН-2

Основные параметры

Значение параметра

Модуль полного электрического сопротивления переменному току одного телефонного капсюля на частоте 1000 Гц, не менее, Ом

Неравномерность частотной характеристики отдачи капсюля в диапазоне частот 300-3000 Гц, не более, дБ

Таблица 2 Электрические параметры детекторных диодов

Тип диода

Назначение

Среднее значение выпрямленного тока, мА

Прямой ток при напряжении 1 В, мА

Обратный ток не более, мА (при напряжении, В)

Наибольшее допустимое обратное рабочее напряжение, В

Наименьш. амплитуда обратного пробивного напряжения , В

Выпрямление переменных напряжений

* Диоды Д2 предназначены для работы в различных схемах. Оформлены в стеклянном корпусе. Предельная рабочая частота 150 МГц при температуре окружающей среды от –60 до +70 О С. Емкость между выводами при обратном напряжении на диоде – 1 пФ.

Таблица 3 Параметры громкоговорителей

Тип громкоговорителя

Отдача, Па

Треб. W сигнала для громкости 60дБ, мВт

1ГД-5, 1ГД-28, 1ГД-36

Словарь терминов

АНТЕННА (от лат. antenna — мачта, рей), в радио — устройство, предназначенное (обычно в сочетании с радиопередатчиком или радиоприемником) для излучения или (и) приема радиоволн.

ДИОД [от ди. и (электр)од ], 2-электродный электровакуумный, полупроводниковый или газоразрядный прибор с односторонней проводимостью. Применяется в электро- и радиоаппаратуре для выпрямления переменного тока, детектирования, преобразования частоты, переключения электрических цепей.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ, устройство для электрического соединения с землей аппаратов, машин, приборов и др.; предназначено для защиты от опасного действия электрического тока, а в ряде случаев для использования земли в качестве проводника тока или одного из плеч несимметрического вибратора (антенны).

КОНДЕНСАТОР электрический, система из двух или более подвижных или неподвижных электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (бумагой, слюдой, воздухом и др.). Обладает способностью накапливать электрические заряды. Применяется в радиотехнике, электронике, электротехнике и т. д. в качестве элемента с сосредоточенной электрической емкостью.

Читайте также:  Украшаем беседку своими руками

ПИРИТ – медный минерал (в основном содержащий дисульфид меди)

СЕЛЕКТИВНОСТЬ (избирательность) радиоприемника, его способность выделять полезный радиосигнал на фоне посторонних электромагнитных колебаний (помех). Параметр, характеризующий эту способность количественно. Наиболее распространена частотная селективность.

ТРАНЗИСТОР (от англ. transfеr — переносить и резистор), полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний, выполненный на основе монокристаллического полупроводника (преимущественно из кремния или германия), содержащего не менее трех областей с различной — электронной и дырочной — проводимостью.

ТРАНСФОРМАТОР (от лат. transformo — преобразую), устройство для преобразования каких-либо существенных свойств энергии (напр., электрический трансформатор, гидротрансформатор).

Именной указатель

Лосев Олег Владимирович (1903-42), российский радиофизик. Создал (1922) полупроводниковый радиоприемник (кристадин). Открыл ряд явлений в кристаллических полупроводниках («свечение Лосева», фотоэлектрический эффект и др.).

Маркони Гульельмо (1874-1937), итальянский радиотехник и предприниматель. С 1894 в Италии, а с 1896 в Великобритании проводил опыты по практическому использованию электромагнитных волн; в 1897 получил патент на изобретение способа беспроводного телеграфирования. Организовал акционерное общество (1897). Способствовал развитию радио как средства связи. Нобелевская премия (1909, совместно с К. Ф. Брауном).

Поляков Владимир Тимофеевич – известный советский и российский радиотехник, специалист по радиоприемным устройствам

Попов Александр Степанович (4 (16) марта 1859, пос. Турьинские Рудники Верхотурского уезда Пермской губернии, ныне Краснотурьинск Екатеринбургской области – 31 декабря 1905 (13 января 1906), Санкт-Петербург), российский физик и электротехник, один из пионеров применения электромагнитных волн в практических целях, в том числе для радиосвязи.

Рыбкин Петр Николаевич – ассистент А. С. Попова, первый использовал в радиоприемнике высокоомные телефоны.

Амплитудный детектор служит для выделения амплитудной огибающей высокочастотного радиосигнала. В настоящее время их обычно реализуют на аналоговых умножителях или программным образом в сигнальных процессорах.

При обсуждении видов модуляции принимаемого сигнала, применяющихся в наземных системах мобильной радиосвязи, мы выяснили, что амплитудная модуляция не применяется в системах наземной радиосвязи. Амплитудную модуляцию применяют только в диапазоне частот 118. 136 МГц для связи с самолётами. В цифровых системах наземной мобильной радиосвязи, в том числе и сотовой связи, амплитудные детекторы (демодуляторы) в чистом виде не применяются. Однако, учитывая, что практически все современные виды цифровой модуляции содержат амплитудную составляющую, в видоизмененном виде в цифровом демодуляторе присутствует амплитудный детектор. Причем, если учесть, что индекс этой паразитной модуляции составляет не 30%, как в аналоговой АМ, а достигает 100%, то сложность решаемых задач возрастает на порядок.

Тем не менее для полноты картины рассмотрим схему амплитудного детектора, позволяющего превратить значения амплитуды высокочастотного сигнала в низкочастотные колебания. Первоначально амплитуду высокочастотного колебания выделяли на электронных приборах с нелинейной вольтамперной характеристикой,таких как полупроводниковые диоды и транзисторы. Требующаяся для амплитудного детектирования вольтамперная характеристика (ВАХ) нелинейного элемента приведена на рисунке 1.


Рисунок 1. Вольтамперная характеристика нелинейного элемента, необходимая для детектирования амплитудной модуляции

При прохождении амплитудно-модулированного сигнала через электронный прибор с вольтамперной характерестикой, приведенной на рисунке 1, в выходном токе появляется составляющая, пропорциональная амплитуде входного сигнала. Процесс детектирования на электронном приборе с подобной вольтамперной характеристике поясняется на рисунке 2.


Рисунок 2. Процесс детектирования амплитудно-модулированного сигнала на линейной ВАХ

Реальные вольтамперные характеристики нелинейных элементов (таких как полупроводниковые диоды или транзисторы), применяющихся в амплитудных детекторах, значительно отличаются от требующейся ВАХ. В результате амплитудная характеристика детектора получается существенно нелинейной. У вольтамперных характеристик этих электронных приборов наблюдается ступенька в районе . Наименьшей ступенькой обладают диоды Шоттки и обращенные диоды. Именно такие диоды и применяются в амплитудных демодуляторах. Пример вольтамперной характеристики полупроводникового диода Шоттки приведен на рисунке 3.


Рисунок 3. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода

Пример принципиальной схемы амплитудного детектора, выполненного на полупроводниковом диоде, приведен на рисунке 4. По таким схемам строятся и схемы вольтметров переменного тока.


Рисунок 4. Принципиальная схема амплитудного детектора

В данной схеме присутствует значительное влияние выходной цепи детектора на характеристики детектирования, точка перегиба вольтамперной характеристики не совпадает с нулевым значением напряжения входного сигнала. Все это приводит к тому, что в диодной (или транзисторной) схеме амплитудного детектора при росте глубины модуляции растут нелинейные искажения.

При глубине модуляции m = 0,5 нелинейные искажения достигают 10 %, а при уже 25 %. Такой уровень нелинейных искажений недопустим для современной аппаратуры. График зависимости нелинейных искажений от глубины модуляции в диодном детекторе приведен на рисунке 5.


Рисунок 5. Зависимость нелинейных искажений от глубины модуляции в диодном детекторе

В настоящее время в качестве амплитудных детекторов обычно используются синхронные детекторы. Основным узлом синхронного детектора является аналоговый умножитель (смеситель частот). Для того, чтобы умножитель осуществил перенос спектра сигнала промежуточной частоты на нулевую частоту (осуществил амплитудную демодуляцию сигнала), нужно на второй вход аналогового умножителя подать напряжение промежуточной частоты с фазой, совпадающей с фазой принимаемого сигнала. Подробно принципы работы синхронного детектора были рассмотрены при обсуждении принципов работы приемника прямого преобразования.

В этой схеме очень важно, чтобы сигнал, поступающий на один из входов умножителя, собранного на транзисторах имел постоянную амплитуду. Только в этом случае сигнал на выходе схемы будет пропорционален амплитуде входного сигнала. Если же амплитуда сигнала на обоих входах умножителя будет изменяться, то мы получим квадратичный амплитудный детектор, сигнал на выходе которого будет пропорционален не амплитуде сигнала, а его мощности.

Для выделения опорного сигнала в современных радиоприемных устройствах применяется усилитель-ограничитель. На выходе усилителя-ограничителя формируется сигнал промежуточной частоты с прямоугольной формой и постоянной амплитудой. Этот сигнал подается на один из входов умножителя сигналов. На второй вход умножителя сигналов подается неограниченный сигнал промежуточной частоты с амплитудной модуляцией. Его уровень поддерживается на постоянном уровне системой автоматической регулировки усиления (АРУ). Структурная схема подобного амплитудного детектора приведена на рисунке 6.


Рисунок 6. Структурная схема амплитудного детектора, выполненного на аналоговом умножителе сигналов

Временные диаграммы сигналов на входах и выходе умножителя сигналов схемы синхронного амплитудного детектора приведены на рисунке 7.


Рисунок 7. Временные диаграммы сигналов на входах и выходе умножителя

Как видно из приведенных временных диаграмм сигналов, искажения на выходе схемы отсутствуют. Пример принципиальной схемы амплитудного демодулятора, выполненного по схеме синхронного детектора, приведен на рисунке 8.


Рисунок 8. Схема АМ детектора на аналоговом умножителе сигналов

В данной схеме амплитудного детектора на один вход детектора подается усиленный сигнал с амплитудной модуляцией, а на другой вход тот же самый сигнал, но ограниченный по амплитуде. В результате на выходе схемы появляется напряжение модуля входного сигнала (амплитуда входного сигнала).

Подобная схема амплитудных детекторов часто применяется в составе схемы современных радиоприемников. В качестве примера, на рисунке 9 приведена схема включения микросхемы АМ приемника TDA1072.


Рисунок 9. Схема АМ приемника на микросхеме TDA1072

В этой схеме на одном кристалле расположены все рассмотренные ранее блоки радиоприемного устройства. На входе микросхемы сигнал поступает на усилитель радиочастоты, затем он подается на балансный транзисторный смеситель. С выхода балансного смесителя (вывод 1) сигнал через пьезокерамический фильтр промежуточной частоты поступает на вход усилителя промежуточной частоты (выводы 3 и 4), соединенным с балансным амплитудным детектором. После усиления демодулированного сигнала усилителем низкой частоты звуковой сигнал снимается с вывода 6. Для контроля уровня принимаемого сигнала к девятому выводу микросхемы может быть подключен амерметр, который превращается в индикатор уровня при помощи резистора RL9.

Дата последнего обновления файла 14.11.2012

  1. "Проектирование радиоприемных устройств" под ред. А.П. Сиверса М., "Высшая школа" 1976 стр. 37-110
  2. "Радиоприемные устройства" под ред. Жуковского М. "Сов. радио" 1989 стр. 8 — 10
  3. Палшков В.В. "Радиоприемные устройства" — М.: "Радио и связь" 1984 стр. 12 — 14

Вместе со статьей "Амплитудный детектор (демодулятор)" читают:

Фазовый детектор (демодулятор) Для определения фазы неизвестного колебания требуется точка отсчета, которая будет определять начало координат. Обычно в качестве такой точки отсчета выступает.
https://digteh.ru/WLL/FazDet/

Частотный детектор (демодулятор) Задача выделения закона изменения частоты из принимаемого сигнала встречается очень часто. Эта задача встречается как при приеме сигналов с аналоговыми, так и при приеме сигналов с цифровыми методами модуляции.
https://digteh.ru/WLL/FrDet/

Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 . 2019

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector