Τον τρέχοντα αιώνα, η πιο κοινή ηλεκτρονική συσκευή που εμφανίζεται σε κάθε άτομο είναι ένα κινητό τηλέφωνο. Με την πρόοδο στον κόσμο, η τεχνολογία κινείται επίσης γρήγορα στον τομέα της επικοινωνίας. Αυτό οδηγεί σε εκθετική αύξηση της απαίτησης ενός κινητού τηλεφώνου. Το Κινητό είναι μια κινητή συσκευή που λαμβάνει και μεταδίδει σήματα. Γενικά, το εύρος της συχνότητας ενός κυψελοειδούς σήματος είναι από 0,9 έως 3 GHz.
Ανιχνευτής κινητού τηλεφώνου
Σε αυτό το άρθρο, πρόκειται να φτιάξουμε ένα κύκλωμα ανιχνευτή κινητού τηλεφώνου που θα αισθανθεί την παρουσία ενός κινητού τηλεφώνου στο περιβάλλον με την ανίχνευση αυτών των συχνοτήτων. Ένα απλό κύκλωμα ανιχνευτή κινητού τηλεφώνου μπορεί να γίνει με δύο τρόπους. Θα συζητήσουμε και τα δύο κυκλώματα εδώ ένα προς ένα. Όπως ειπώθηκε προηγουμένως, οι δύο τρόποι που κάνουν το κύκλωμα ανιχνευτή κινητού τηλεφώνου περιλαμβάνουν ένας συνδυασμός Schottky Diode και Voltage Comparator και ένα BiCMOS Op-Amp.
Πώς να φτιάξετε ένα κύκλωμα ανιχνευτή κινητού χρησιμοποιώντας το BiCMOS Op-Amp;
Όπως γνωρίζουμε την περίληψη του έργου μας, ας προχωρήσουμε και συγκεντρώσουμε μερικές περισσότερες πληροφορίες για να αρχίσουμε να δουλεύουμε σε αυτό το έργο. Πρώτα απ 'όλα, θα συζητήσουμε το κύκλωμα χρησιμοποιώντας το BiCMOS Op-Amp.
Βήμα 1: Συλλογή των συστατικών
Η καλύτερη προσέγγιση για να ξεκινήσετε οποιοδήποτε έργο είναι να δημιουργήσετε μια λίστα με στοιχεία και να περάσετε από μια σύντομη μελέτη αυτών των στοιχείων, επειδή κανείς δεν θα θέλει να κολλήσει στη μέση ενός έργου μόνο και μόνο λόγω ενός στοιχείου που λείπει. Παρακάτω παρατίθεται μια λίστα με στοιχεία που πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε σε αυτό το έργο:
- CA3130 Op-Amp
- Αντίσταση 100KΩ
- Αντίσταση 1KΩ
- Πυκνωτής 0,22nF
- Πυκνωτής 100μF
- Πυκνωτής 47pF
- Τρανζίστορ BC548 NPN
- Σύρμα χαλκού για την κατασκευή κεραίας
- Veroboard
- Μπαταρία
- Καλώδια αλτών
- LED
Βήμα 2: Μελέτη των συστατικών
Καθώς γνωρίζουμε τώρα την κύρια ιδέα πίσω από το έργο και έχουμε επίσης μια πλήρη λίστα με όλα τα στοιχεία, ας προχωρήσουμε ένα βήμα μπροστά και να προχωρήσουμε σε μια σύντομη μελέτη όλων των συστατικών.
Τα CA3130A και CA3130 είναι op-amps στα οποία συνδυάζονται τα πλεονεκτήματα τόσο των CMOS όσο και των διπολικών τρανζίστορ. Για την παροχή πολύ υψηλής αντίστασης εισόδου, πολύ χαμηλό ρεύμα εισόδου στο κύκλωμα εισόδου, χρησιμοποιούνται τρανζίστορ με προστατευμένη πύλη P-Channel MOSFET (PMOS). Αυτό παρέχει επίσης εξαιρετική απόδοση ταχύτητας. Η χρήση τρανζίστορ PMOS στο στάδιο εισόδου έχει ως αποτέλεσμα ικανότητα εισόδου-τάσης κοινής λειτουργίας έως 0,5V κάτω από το τερματικό αρνητικής τροφοδοσίας, ένα σημαντικό χαρακτηριστικό σε εφαρμογές μιας τροφοδοσίας. Η τάση τροφοδοσίας λειτουργίας μιας σειράς CA3130 κυμαίνεται από 5V έως 16V. Ένας μοναδικός εξωτερικός πυκνωτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αντισταθμιστής φάσης. Για το stobing του σταδίου εξόδου, υπάρχει ανάγκη για διατάξεις τερματικού.
CA 3130
ΠΡΟΣ ΤΟ BC548 είναι ένα τρανζίστορ NPN. Έτσι, όταν ο πείρος βάσης συγκρατείται στο έδαφος, ο συλλέκτης και ο πομπός θα αντιστραφούν και όταν το σήμα παρέχεται στη βάση, ο συλλέκτης και ο πομπός θα είναι μεροληπτικοί προς τα εμπρός. Η τιμή κέρδους αυτού του τρανζίστορ κυμαίνεται από 110 έως 800. Η ικανότητα ενίσχυσης του τρανζίστορ καθορίζεται από αυτήν την τιμή κέρδους. Δεν μπορούμε να συνδέσουμε το βαρύ φορτίο σε αυτό το τρανζίστορ, επειδή η μέγιστη ποσότητα ρεύματος που μπορεί να ρέει μέσω του πείρου συλλέκτη είναι σχεδόν 500mA. Το ρεύμα πρέπει να εφαρμοστεί στον πείρο βάσης για πόλωση του τρανζίστορ, αυτό το ρεύμα (Iσι) πρέπει να περιορίζεται στα 5mA.
Π.Χ. 548
Κεραία: Μια κεραία είναι ένας μορφοτροπέας. Χρησιμοποιείται για τη μετατροπή των πεδίων ραδιοσυχνοτήτων σε εναλλασσόμενο ρεύμα ή αντίστροφα. Υπάρχουν δύο κύριοι δύο τύποι κεραίας, μια κεραία εκπομπής και μια κεραία λήψης, και οι δύο χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση ραδιοφώνου. Τα ραδιοκύματα είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που μεταφέρουν σήματα μέσω του αέρα με την ταχύτητα του φωτός. Η κεραία είναι το πιο σημαντικό συστατικό σε οποιαδήποτε συσκευή εκπομπής ραδιοφώνου. Αυτά χρησιμοποιούνται σε κινητές συσκευές, συστήματα ραντάρ, δορυφορική επικοινωνία κ.λπ.
Κεραία
Veroboard είναι μια καλή επιλογή για να κάνετε ένα κύκλωμα, επειδή ο μόνος πονοκέφαλος είναι να τοποθετήσετε εξαρτήματα στην πλακέτα Vero και απλά να τα κολλήσετε και να ελέγξετε τη συνέχεια χρησιμοποιώντας το Digital Multi Meter. Μόλις γίνει γνωστή η διάταξη του κυκλώματος, κόψτε τη σανίδα σε λογικό μέγεθος. Για το σκοπό αυτό τοποθετήστε την σανίδα στο χαλί κοπής και χρησιμοποιώντας μια κοφτερή λεπίδα (με ασφάλεια) και λαμβάνοντας όλες τις προφυλάξεις ασφαλείας, περισσότερες από μία φορές βαθμολογήστε το φορτίο πάνω και βάστε κατά μήκος της ευθείας άκρης (5 ή πολλές φορές), τρέχοντας τα ανοίγματα. Αφού το κάνετε αυτό, τοποθετήστε τα εξαρτήματα πάνω στην πλακέτα για να σχηματίσετε ένα συμπαγές κύκλωμα και συγκολλήστε τους πείρους σύμφωνα με τις συνδέσεις κυκλώματος. Σε περίπτωση λάθους, προσπαθήστε να αποσυμπιέστε τις συνδέσεις και να τις κολλήσετε ξανά. Τέλος, ελέγξτε τη συνέχεια. Ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα για να κάνετε ένα καλό κύκλωμα σε μια Veroboard.
Veroboard
Βήμα 3: Εργασία του κυκλώματος
Το τμήμα Op-amp του κυκλώματος λειτουργεί ως ανιχνευτής σήματος RF ενώ το τμήμα τρανζίστορ του κυκλώματος λειτουργεί ως ένδειξη. Η συσσώρευση πυκνωτών δίπλα στο καλώδιο λήψης χρησιμοποιείται για τη διάκριση των σημάτων RF όταν ένα κινητό τηλέφωνο πραγματοποιεί (ή λαμβάνει) μια τηλεφωνική κλήση ή στέλνει (ή λαμβάνει) ένα άμεσο μήνυμα.
Η λειτουργία Amp ακούει το σήμα αλλάζοντας την αύξηση του ρεύματος στην είσοδο στην τάση στην έξοδο και το LED θα ενεργοποιηθεί.
Βήμα 4: Συγκέντρωση των συστατικών
Τώρα, καθώς γνωρίζουμε την κύρια λειτουργία και επίσης το πλήρες κύκλωμα του έργου μας, ας προχωρήσουμε και αρχίσουμε να κατασκευάζουμε το υλικό του έργου μας. Ένα πράγμα πρέπει να θυμάστε ότι το κύκλωμα πρέπει να είναι συμπαγές και τα εξαρτήματα πρέπει να τοποθετούνται τόσο κοντά.
- Πάρτε ένα Veroboard και τρίψτε την πλευρά του με την επίστρωση χαλκού με ένα ξύστρα.
- Τώρα Τοποθετήστε τα εξαρτήματα προσεκτικά και κλείστε αρκετά, ώστε το μέγεθος του κυκλώματος να μην γίνει πολύ μεγάλο
- Κάντε προσεκτικά τις συνδέσεις χρησιμοποιώντας κολλητήρι. Εάν γίνει κάποιο λάθος κατά την πραγματοποίηση των συνδέσεων, προσπαθήστε να αποκολλήσετε τη σύνδεση και να κολλήσετε ξανά τη σύνδεση σωστά, αλλά στο τέλος, η σύνδεση πρέπει να είναι στενή.
- Μόλις γίνουν όλες οι συνδέσεις, πραγματοποιήστε έναν έλεγχο συνέχειας. Στα ηλεκτρονικά, ο έλεγχος συνέχειας είναι ο έλεγχος ενός ηλεκτρικού κυκλώματος για να ελέγξει εάν η ροή ρεύματος στην επιθυμητή διαδρομή (ότι είναι βεβαίως ένα συνολικό κύκλωμα). Ένας έλεγχος συνέχειας πραγματοποιείται ρυθμίζοντας μια μικρή τάση (ενσύρματο σε διάταξη με LED ή τμήμα δημιουργίας κινήσεων, για παράδειγμα, ένα πιεζοηλεκτρικό ηχείο) πάνω από τον επιλεγμένο τρόπο.
- Εάν περάσει ο έλεγχος συνέχειας, αυτό σημαίνει ότι το κύκλωμα έχει κατασκευαστεί επαρκώς όπως επιθυμείται. Είναι τώρα έτοιμο να δοκιμαστεί.
Το κύκλωμα θα μοιάζει με την παρακάτω εικόνα:
Απλό κύκλωμα ανιχνευτή κινητού
Τρόπος δημιουργίας κυκλώματος ανιχνευτή κινητού χρησιμοποιώντας Schottky Diode ;
Όπως έχουμε ήδη δει πώς να κάνουμε ένα κύκλωμα ανιχνευτή κινητού τηλεφώνου χρησιμοποιώντας ένα BiCMOS Op-Amp τώρα ας περάσουμε από μια άλλη διαδικασία στην οποία πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε ένα συνδυασμός Schottky Diode και Voltage Comparator για να δημιουργήσετε ένα κύκλωμα που θα ανιχνεύει ένα κινητό τηλέφωνο στη γύρω περιοχή.
Βήμα 1: Συλλογή των συστατικών
Ακολουθεί η πλήρης λίστα των στοιχείων που θα χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία αυτής της διαμόρφωσης.
- Επαγωγέας 10uH
- Αντίσταση 100 ohm
- Αντίσταση 100k-ohm
- Πυκνωτής 100nF
- Αντίσταση 3k-ohm
- 100 ohm αντίσταση
- 200 ohm αντίσταση
- BAT54 Schottey δίοδος
- LED
- Veroboard
Βήμα 2: Μελέτη των συστατικών
Καθώς έχουμε μια πλήρη λίστα με όλα τα στοιχεία, ας προχωρήσουμε ένα βήμα μπροστά και να προχωρήσουμε σε μια σύντομη μελέτη όλων των συστατικών.
LM339 ανήκει σε εκείνα τα εξαρτήματα που έχουν τέσσερις ανεξάρτητους συγκριτές τάσης σε αυτά. Ο σχεδιασμός κάθε συγκριτή είναι με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε συγκριτής να μπορεί να λειτουργεί σε μία μόνο πηγή ισχύος σε ένα ευρύ φάσμα τάσεων εισόδου. Είναι επίσης συμβατό με τα διαιρεμένα τροφοδοτικά. Τα χαρακτηριστικά ορισμένων συγκριτών είναι πολύ μοναδικά. Για παράδειγμα, το εύρος τάσης εισόδου κοινής λειτουργίας περιλαμβάνει μια γείωση που περιλαμβάνεται σε αυτήν όταν λειτουργεί με μία μόνο τάση τροφοδοσίας. Ο βασικός σκοπός ενός συγκριτή είναι ότι περιστρέφει το σήμα μεταξύ ψηφιακών και αναλογικών τομέων. Παίρνει δύο εισόδους στα τερματικά εισόδου και τις συγκρίνει. Μετά τη σύγκριση, λέει ποια είναι η μεγαλύτερη είσοδος και των δύο στα τερματικά εισόδου. Διαθέτει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται σε βασικό συγκριτή, οδήγηση CMOS, οδήγηση TTL, χαμηλής συχνότητας op-amp, ενισχυτής μετατροπέα κ.λπ.
LM339
BC547 είναι ένα διπολικό τρανζίστορ NPN. Η λέξη τρανζίστορ σημαίνει Μεταφορά Αντίστασης, και η βασική του λειτουργία είναι η ενίσχυση του ρεύματος. Το BC547 μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για σκοπούς εναλλαγής όσο και για σκοπούς ενίσχυσης. Διαθέτει τρία τερματικά βάση, πομπό και συλλέκτη. Η ποσότητα του ρεύματος που ρέει μέσω του συλλέκτη ελέγχεται από την ποσότητα του ρεύματος που ρέει μέσω της βάσης προς τον πομπό. Το μέγιστο κέρδος ρεύματος αυτού του τρανζίστορ είναι σχεδόν 800. Για να λειτουργήσει αυτό το τρανζίστορ στην επιθυμητή περιοχή απαιτείται σταθερή τάση DC. Αυτό το τρανζίστορ είναι προκατειλημμένο με τέτοιο τρόπο ώστε για όλες τις περιοχές εισόδου, είναι πάντα μερικώς προκατειλημμένο, για ενίσχυση. στη βάση, η ενίσχυση της εισόδου γίνεται και μετά μεταφέρεται στην πλευρά του πομπού.
BC547
ΠΡΟΣ ΤΟ Δίοδος Schottky είναι μια δίοδος ημιαγωγού που σχηματίζεται από τη σύνδεση ενός ημιαγωγού με ένα μέταλλο. Η δράση αλλαγής αυτής της διόδου είναι πολύ γρήγορη. Έχει πολύ χαμηλή πτώση τάσης προς τα εμπρός. Ένα ρεύμα ρέει προς τα εμπρός όταν εφαρμόζεται επαρκής τάση. η προς τα εμπρός τάση της δίοδος Schottky είναι από 150-450mV, σε αντίθεση με τις άλλες κανονικές διόδους των οποίων η μπροστινή τάση κυμαίνεται από 600-700mV. Η καλύτερη απόδοση του συστήματος και η υψηλότερη ταχύτητα μεταγωγής επιτρέπονται λόγω της χαμηλότερης τάσης προς τα εμπρός.
Schottky Diode
Βήμα 3: Σχεδιασμός του κυκλώματος
Ο σχεδιασμός ενός κυκλώματος αποτελείται κυρίως από τρία μέρη, Σχεδιασμός κυκλώματος ανιχνευτή , Σχεδιασμός κυκλώματος ενισχυτή, και Σχεδιασμός κυκλώματος σύγκρισης .
ο κύκλωμα ανιχνευτή περιλαμβάνει έναν επαγωγέα, μια δίοδο, έναν πυκνωτή και μια αντίσταση. Εδώ επιλέγεται μια εκτίμηση επαγωγέα 10uH. Μια δίοδος Schottky BAT54 επιλέγεται ως δίοδος ανιχνευτή, η οποία μπορεί να διορθώσει το σήμα AC χαμηλής συχνότητας. Ο πυκνωτής καναλιού συλλέχθηκε σε κεραμικό πυκνωτή 100nF που χρησιμοποιείται για κοσκινίσματα μέσω AC. Χρησιμοποιείται αντίσταση φορτίου 100 Ohms.
Εδώ, στο σχεδιασμός κυκλώματος ενισχυτή , ένα απλό BJT BC547 χρησιμοποιείται σε κοινή λειτουργία εκπομπής. Η αντίσταση εκπομπού δεν απαιτείται για αυτήν την κατάσταση, επειδή το σήμα εξόδου είναι χαμηλής αξίας. Η τιμή της αντίστασης συλλέκτη υπαγορεύεται από την εκτίμηση της τάσης μπαταρίας, της τάσης συλλέκτη-εκπομπής και του ρεύματος συλλέκτη. Συνήθως, η τάση της μπαταρίας επιλέγεται να είναι περίπου 12V. 5V είναι η τάση σημείου λειτουργίας του συλλέκτη και του πομπού και το ρεύμα συλλέκτη είναι σχεδόν 2mA. Έτσι, ως Rc, χρησιμοποιείται μια αντίσταση 3k-ohm. Η αντίσταση εισόδου θα πρέπει να είναι μεγάλης αξίας, σχεδόν 100k, επειδή χρησιμοποιείται για την παροχή πόλωσης στο τρανζίστορ. Αυτό θα αποτρέψει τη ροή του μέγιστου ρεύματος.
Εδώ το Lm339 χρησιμοποιείται στο Σχεδιασμός κυκλώματος σύγκρισης. Χρησιμοποιείται διαμόρφωση διαχωριστή τάσης για τη ρύθμιση της τάσης αναφοράς στον ακροδέκτη αντιστροφής. Η τάση αναφοράς ρυθμίζεται σε χαμηλή τάξη 4V επειδή η τάση εξόδου από το κύκλωμα ενισχυτή είναι αρκετά χαμηλή. Για την επίτευξη αυτού του στόχου χρησιμοποιείται αντίσταση 200 ohm και ποτενσιόμετρο 330 ohm. Ως τρέχουσα περιοριστική αντίσταση στο τερματικό εξόδου, χρησιμοποιείται αντίσταση 10 ohm.
Βήμα 4: Κατανόηση της λειτουργίας κυκλώματος παρακολούθησης κινητού τηλεφώνου
Τα σήματα που εκπέμπονται από ένα κινητό τηλέφωνο είναι σήματα ραδιοσυχνοτήτων. Στο σημείο που ένα κινητό τηλέφωνο είναι διαθέσιμο κοντά στο κύκλωμα, το σήμα RF από το κινητό τηλέφωνο προκαλείται στον επαγωγέα του κυκλώματος μέσω της διαδικασίας αμοιβαίας επαγωγής. Η δίοδος Shockley είναι υπεύθυνη για την ενίσχυση του σήματος AC της υψηλής συχνότητας της τάξης των GHz. Ο πυκνωτής χρησιμοποιείται για να φιλτράρει το σήμα εξόδου.
Τώρα όταν το κινητό τηλέφωνο πλησιάζει αυτό το κύκλωμα, προκαλείται τάση στο τσοκ και η δίοδος χρησιμοποιείται για την αποδιαμόρφωση του σήματος. Τότε το τρανζίστορ common-emitter ενισχύει την τάση. Εδώ, η τάση εξόδου είναι μεγαλύτερη από την τάση εξόδου αναφοράς. Έτσι, η έξοδος είναι ένα λογικό υψηλό σήμα που κάνει το LED να ανάβει το οποίο θα δείχνει την παρουσία ενός κινητού τηλεφώνου κοντά. Αυτό είναι ένα πολύ απλό κύκλωμα, οπότε πρέπει να βρίσκεται σε απόσταση εκατοστών από το κύκλωμα.
Βήμα 5: Συγκέντρωση των συστατικών
- Πάρτε ένα Veroboard και τρίψτε την πλευρά του με την επίστρωση χαλκού με ένα ξύστρα.
- Τώρα Τοποθετήστε τα εξαρτήματα προσεκτικά και κλείστε αρκετά, ώστε το μέγεθος του κυκλώματος να μην γίνει πολύ μεγάλο
- Κάντε προσεκτικά τις συνδέσεις χρησιμοποιώντας κολλητήρι. Εάν γίνει κάποιο λάθος κατά την πραγματοποίηση των συνδέσεων, προσπαθήστε να αποκολλήσετε τη σύνδεση και να κολλήσετε ξανά τη σύνδεση σωστά, αλλά στο τέλος, η σύνδεση πρέπει να είναι στενή.
- Μόλις γίνουν όλες οι συνδέσεις, πραγματοποιήστε έναν έλεγχο συνέχειας. Στα ηλεκτρονικά, ο έλεγχος συνέχειας είναι ο έλεγχος ενός ηλεκτρικού κυκλώματος για να ελέγξει εάν η ροή ρεύματος στην επιθυμητή διαδρομή (ότι είναι βεβαίως ένα συνολικό κύκλωμα). Ένας έλεγχος συνέχειας πραγματοποιείται ρυθμίζοντας μια μικρή τάση (ενσύρματο σε διάταξη με LED ή τμήμα δημιουργίας κινήσεων, για παράδειγμα, ένα πιεζοηλεκτρικό ηχείο) πάνω από τον επιλεγμένο τρόπο.
- Εάν περάσει ο έλεγχος συνέχειας, αυτό σημαίνει ότι το κύκλωμα έχει κατασκευαστεί σωστά όπως θέλετε. Είναι τώρα έτοιμο να δοκιμαστεί.
Το κύκλωμα θα μοιάζει με την παρακάτω εικόνα:
Ανιχνευτής κινητού τηλεφώνου χρησιμοποιώντας δίοδο Schottky
Εφαρμογές
Υπάρχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών ενός κυκλώματος ανιχνευτή κινητού τηλεφώνου. Μερικές από τις εφαρμογές της παρατίθενται παρακάτω:
- Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις αίθουσες εξέτασης και στις αίθουσες συσκέψεων για τον εντοπισμό της παρουσίας ενός κινητού τηλεφώνου.
- Η μη εξουσιοδοτημένη μετάδοση ήχου ή βίντεο μπορεί να ανιχνευθεί ανιχνεύοντας το κινητό τηλέφωνο σε ορισμένα σημεία.
- Κλεμμένα κινητά τηλέφωνα μπορούν να εντοπιστούν σε ένα συγκεκριμένο σενάριο χρησιμοποιώντας αυτό το κύκλωμα ανιχνευτή κινητής τηλεφωνίας.
Περιορισμοί
Υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί των παραπάνω κυκλωμάτων ανιχνευτή κινητού τηλεφώνου.
- Το πρώτο κύκλωμα είναι ένας ανιχνευτής χαμηλής εμβέλειας. Το εύρος του είναι μόλις μερικά εκατοστά.
- Η δίοδος Schottky που έχει υψηλότερο ύψος φραγμού είναι λιγότερο ευαίσθητη σε εκείνα τα σήματα που είναι συγκριτικά μικρότερα.
