45E l e k t ron i k a d l a Wszys t k i ch

Do czego to służy?Czasem oglądając telewizję przeszkadzamyinnym. Zwłaszcza, gdy ktoś coś czyta czywykonuje inne czynności. Oczywiście cho-dzi tylko o fonię. Zastosowanie słuchawekz długim kablem staje się niewygodne, a ra-tunkiem mogą być bezprzewodowe słuchaw-ki, których projekt chciałbym przedstawić.W proponowanych słuchawkach jako me-dium transmisyjne wykorzystywana jest pod-czerwień, a dzięki zastosowaniu modulacjiFM (częstotliwościowej) uzyskuje się dużąodporność na zakłócenia. Częstotliwość no-śna nadajnika ustalona została na 100kHz.Choć słuchawki charakteryzują się niezbytdużym pasmem przenoszenia, to jest ono wy-starczające do zrozumienia treści przekazu.Zasięg kilku metrów oraz prosta budowa tozalety proponowanych słuchawek. Pobórprądu odbiornika waha się w okolicach10mA, wystarczy to na kilka godzin pracy.Opisane niżej słuchawki bez problemuumożliwią monofoniczne przesłanie dźwiękuz telewizora, magnetofonu, radia w obrębiejednego pomieszczenia.

Jak to działa?Schemat blokowy urządzenia pokazany zo-stał na rysunku 1. Bezprzewodowe słuchaw-ki składają się z nadajnika, którego schematwidoczny jest na rysunku 2 oraz odbiornikawidocznego na rysunku 3.

Zaczynając od nadajnika, sygnał wejścio-wy (może być stereo) jest wstępnie sumowa-ny przez R4, R5. Sygnał z potencjometru re-gulacji głośności P1 poddawany jest preem-fazie w obwodzie C10 i R7. Preemfaza ma nacelu podbicie wysokich częstotliwości, dzię-ki czemu zyskuje się redukcję szumów. Powzmocnieniu sygnału przez tranzystor T3,podawany jest on poprzez C11 na wejście ge-

neratora VCIN, układu 4046. Rezystory R10,R12 ustalają napięcie wejściowe generatorana poziomie połowy napięcia zasilającegonadajnik. Dla tej połowy napięcia, częstotli-wość wyjściowa powinna wynosić 100kHz.Elementy C6, R3, R2 i P2 ustalają częstotli-wość pracy generatora VCO. Rezystancje ge-neratora tworzą okienko o określonej często-tliwości minimalnej i maksymalnej. Sygnałprostokątny na wyjściu 4 U2 steruje diodaminadawczymi poprzez tranzystory T1, T2 pra-cujące w układzie Darlingtona. StabilizatorU1 utrzymuje napięcie zasilające na stałympoziomie 12V.

W odbiorniku zmodulowany sygnałz nadajnika odbierany jest przez fotodiodęD1. Sygnał z fotodiody D1 wzmacniany jestprzez wzmacniacz T1, czyli tak zwanywzmacniacz selektywny. Ma on największewzmocnienie dla sygnału o częstotliwościrównej częstotliwości obwodu rezonanso-wego C10 i L1. Pozostałe częstotliwości sątłumione. Zastosowanie wzmacniacza se-lektywnego radykalnie poprawia pracęodbiornika. Odbiornik nie będzie reagowałna sygnały zakłócające o innych częstotli-wościach. Elementy R17, R18 odpowiedniopolaryzują diodę D1, a R11, R19, R6, R4ustalają punkt pracy wzmacniacza T1. Sy-gnał ze wzmacniacza selektywnego poda-wany jest na dwa kolejne stopnie wzmac-

niaczy zbudowanych na T2 oraz T3. Ampli-tuda sygnału z kolektora tranzystora T3 jestograniczana przez obwód D2, D3 i C12, poczym sygnał poprzez C3 podawany jest nawejście jednego z komparatorów fazowych,a dokładnie na jedno z wejść bramki EX-OR. Wejście to dodatkowo poprzedzone jestwzmacniaczem. Jako demodulator zastoso-wana została ta sama kostka pracująca jakomodulator w układzie nadajnika. Kostka tazawiera w sobie dwa komparatory fazy, ge-nerator VCO oraz diodę Zenera. Ponieważodbiornik jest zasilany z baterii, jej napięciebędzie zazwyczaj spadać podczas rozłado-wania. Dlatego też, aby poprawić stałośćparametrów demodulatora, wykorzystanazostała dioda Zenera jako stabilizator napię-cia, z którego zasilany jest układ U1. DiodaZenera współpracuje dodatkowo z R9 orazC7 i C17. Układ U1 ma dwa komparatoryfazy, z których wykorzystany został najpro-stszy w postaci bramki EX-OR. Charaktery-zuje się on głównie tym, że przy braku sy-gnału na wejściu AIN VCO dostraja się doczęstotliwości spoczynkowej, oraz ma dużąodporność na zakłócenia. Pętla stanowiukład ze sprzężeniem zwrotnym. Jej zada-niem jest wytworzenie w generatorze VCOprzebiegu, którego częstotliwość będzierówna częstotliwości sygnału wejściowego,ale jego faza będzie przesunięta o kąt π/2.

22 66 77 77

BBeezzpprrzzeewwooddoowwee ssłłuucchhaawwkkii

Rys. 1 Schemat blokowy

Na drugie wejście komparatora fazy BINpodawany jest sygnał z generatora VCO.Sygnał wyjściowy z komparatora fazy jestpoddawany całkowaniu w obwodzie R8,C16, R12 i C15. Napięcie uzyskane z tegofiltru steruje częstotliwością generatoraVCO. Napięcie na wyjściu filtru jednocze-śnie odwzorowuje sygnał wejściowy nadaj-nika. Sygnał z filtru we wnętrzu U1 poda-wany jest na wtórnik źródłowy, któregowyjściem jest pin SF. Na wyjściu tym poja-wia się już zdemodulowany sygnał wejścio-wy. Sygnał ten poddawany jest deemfazieprzez R10 i C4, a następnie wzmacnianyprzez wzmacniacz U2. Potencjometr P2umożliwia regulację głośności. Wyjściewzmacniacza poprzez C14 steruje słuchaw-kami, które zostały połączone równolegle.Elementy C9, C13, P1 i R14 ustalają zakresczęstotliwości wejściowej, w której nastąpisynchronizacja U1. Potencjometr montażo-wy P1 umożliwia dokładną regulację zakre-su częstotliwości wejściowej. Pozostałe ele-menty odbiornika głównie służą do filtracjinapięć zasilających. Przełącznik S1 umożli-wia wyłączanie odbiornika ze względu naznaczny pobór prądu odbiornika.

Montaż i uruchomienie Nadajnik oraz odbiornik należyzmontować na płytkach drukowa-nych, które są widoczne na rysun-kach 4 i 5. Montaż należy rozpo-cząć od elementów najmniej-szych, kończąc na włożeniu ukła-dów scalonych do podstawek.Diody nadawcze nadajnika od ra-zu można wyprofilować i przylu-tować, by pasowały do obudowyKM-35. Na diody nadawcze moż-na wywiercić otwory w przedniejściance obudowy lub można za-stosować czerwony filtr. Na ze-wnątrz obudowy należy zamonto-wać wszystkie gniazda oraz poten-cjometr P1. W przypadku odbior-nika jako cewkę zastosowano filtr7x7 o numerze 102, którego rdzeń umożli-wiał dokładną regulację częstotliwości rezo-nansowej. Jako L1 można zastosować innefiltry, pamiętając o zmianie wartości konden-satora C10. Dla odbiornika zalecana jest obudowa KM-33B, która posiada dodatkowopojemnik na baterię 9V. Umieszczając

46 E l e k t ron i k a d l a Wszys t k i ch

Rys. 2 Schemat nadajnika

Rys. 3 Schemat odbiornika

Rys. 4 Schemat montażowyodbiornika

Rys. 5 Schemat montażowy nadajnika

47E l e k t ron i k a d l a Wszys t k i ch

odbiornik w tej obudowie, należy odpowie-dnio zamontować fotodiodę. Można jąprzylutować do kawałka przewodu. Otwórna fotodiodę nie powinien być zbyt mały.Powinien on mieć wielkość 1 – 2 cm, przyczym może to być otwór okrągły lub pro-stokątny. Otwór można dodatkowo przesło-nić kawałkiem wywołanej kliszy fotogra-ficznej. Fotodiodę można przykleić klejemsilikonowym. Inspiracją do montażuw obudowach może być układ modelowy.

Po zamontowaniu układów w obudo-wach nadajnik należy zasilić dowolnym na-pięciem rzędu 12-16V. Najlepiej do tegocelu będzie się nadawał odpowiedni zasi-lacz wtyczkowy. Jeżeli będziemy w posia-daniu stabilizowanego zasilacza 12V, tostabilizatora U1 można nie montować.

Regulację zarówno toru nadawczego, jaki odbiorczego można dokonać bez żadnychprzyrządów pomiarowych. Zaczynając odnadajnika, potencjometr P2 należy ustawićw pozycji środkowej, natomiast gdy mamymiernik częstotliwości, można na wyjściu

VCOUT ustawić przebieg o częstotliwości100kHz. Do nadajnika można dołączyćźródło sygnału audio, przy czym potencjo-metr głośności P1 także można ustawićw środkowe położenie. Do zestrojenia pozo-staje jedynie odbiornik. Strojenie odbiornikaproponuję rozpocząć od niewielkich odległo-ści od nadajnika. Przy dołączonych słuchaw-kach należy, posługując się P1 oraz rdzeniemcewki L1, uzyskać zadowalający odbiór sy-gnału w słuchawkach. Regulację odbiornikanależy ponowić dla coraz to większych odle-głości od nadajnika. Potencjometr P2 umoż-liwia regulację głośności w słuchawkach.

Zamiast diod podczerwonych możnawykorzystać laser. Jeżeli zastosujemy jakomedium transmisyjne wiązkę laserową, tolaser powinien bezpośrednio oświetlać fo-todiodę.

Nie pozostało mi nic innego, jak życzyćmiłego słuchania audycji czy muzyki, nieprzeszkadzając innym.

Marcin Wiązania

Wykaz elementówNadajnik:RezystoryR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22ΩR2,R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩR3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68kΩR4,R5,R10,R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩR6,R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩR7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22kΩR9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .potencjometr obrotowy 47kΩ/BP2 . . . . . . . . . . . . .potencjometr montażowy leżący 47kΩ

KondensatoryC1,C2,C3,C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330nF C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16VC5,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramicznyC6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470pF C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pFC9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16VC10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3nFC12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47pF

PółprzewodnikiU1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7812U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4046T1,T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC337D1-D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .diody podczerwieni LD271

InneJ1 . . . . . . . . . . . . . .gniazdo JACK STEREO 3mm do drukulub przykręcane do obudowyObudowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .KM-35

Odbiornik:RezystoryR1,R2,R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩR4,R5,R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ

R6,R7,R11,R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ

R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270kΩR9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270ΩR10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,9kΩR12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22kΩR13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110kΩR14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330kΩR15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240kΩR16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15ΩR17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩP1 . . . . . . . . . . . . .potencjometr montażowy leżący 47kΩP2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .potencjometr obrotowy 47kΩ/B

KondensatoryC1,C2,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF C4,C16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nFC5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330nFC6,C7,C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny C9,C15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470pFC10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nFC11,C19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF/16VC12,C17,C18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16VC13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16VC14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V

PółprzewodnikiU1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4046U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM386T1,T2,T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BP104 lub BPW34D2,D3,D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

InneJ1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gn. jack stereo 3mm do druku

lub przykręcane do obudowyL1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Filtr 7x7 o numerze 102BT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .złączka do baterii 9VS1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przełącznik hebelkowyObudowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .KM-33B

KKoommpplleett ppooddzzeessppoołłóóww zz ppłłyyttkkąą jjeesstt ddoossttęęppnnyy ww ssiieeccii hhaannddlloowweejj AAVVTT jjaakkoo kkiitt sszzkkoollnnyy AAVVTT-22667777