ГИР позволяет определять частоту настройки негенерирующих колебательных контуров, производить настройку приемных и передающих устройств, измерять частоту гетеродина, а также проводить ряд других измерений. Основой ГИР является маломощный автогенератор, работающий в определенном диапазоне частот и настраиваемый в резонанс с частотой исследуемой цепи. В качестве индикатора используются микроамперметры.
ГИР на одном транзисторе
Автогенератор собран по схеме с общей базой и емкостной связью (через конденсатор С2). Частота генерируемых колебаний определяется индуктивностью L1, L2 и емкостью переменного конденсатора С1. Для того чтобы перекрыть диапазон частот 5,8-59 МГц и определить частоту колебаний по шкале конденсатора С1, весь диапазон разбит на шесть поддиапазонов. Выбор диапазона - с помощью переключателя В1. Режим работы транзистора определяется делителем R1, R2. Переменное напряжение высокой частоты на R3, пропорциональное амплитуде ВЧ колебаний в контуре, через конденсатор С5 поступает на детектор Д1. Ток в цепи детектора измеряется микроамперметром на 50-100 мкА .
|
 |
Если катушку индуктивности L1 приблизить к колебательному контуру LC (изображен штриховыми линиями), частоту которого требуется измерить, а конденсатором переменной емкости С1 частоту ГИРа сделать равной собственной частоте контура LC, то часть ВЧ энергии из контура L1L2C1 будет "отсасываться". Это вызовет уменьшение ВЧ напряжения, подаваемого на детектор, а следовательно, и уменьшение показаний микроамперметра. Таким образом, если шкалу ГИРа проградуировать по частоте, легко определить резонансную частоту контура LC. Чем слабее будет связь между катушками L1 и L, тем точнее будут результаты измерения. Чувствительность микроамперметра можно изменять переменным резистором R4.
Измерение частоты гетеродина. При разомкнутом выключателе В2 питание на ГИР не подается и прибор преобразуется в обычный резонансный абсорбционный волномер. При этом о настройке контура L1L2C1 в резонанс с частотой гетеродина судят по максимальным показаниям микроамперметра.
ГИР вместе с источником питания "Крона" размещают в футляре размерами 50x75x130 мм. Катушка индуктивности L2 намотана на полистироловом каркасе диаметром 19 мм и длиной 40 мм. Она содержит 37 витков провода ПЭЛ 0,59 с отводами от 15, 23, 29 и 33-го витков, считая от нижнего (по схеме) вывода катушки. Шаг намотки 0,9 мм. Катушка индуктивности L1 состоит из одного витка провода ПЭЛ 1,35. Катушку L1 устанавливают на торцевой части корпуса ГИРа, а L2 - внутри корпуса, как можно ближе к переключателю В1. Для защиты от повреждений катушка L1 закрывается циллиндрическим каркасом из оргстекла.
Налаживание ГИРа
Подключив питание, подбирают номиналы R1, R3 и конденсатора С2 такими, чтобы в пределах рабочего диапазона автогенератор устойчиво возбуждался. Ток коллектора при этом 2-4 мА . Если автогенератор работает, то при перемещениии движка R4 показания микроамперметра должны плавно изменяться. Далее определяют пределы первого поддиапазона 37-59 МГц и градуируют шкалу конденсатора С1 по волномеру, генератору стандартных сигналов (ГСС) или по радиоприемнику с диапазоном 5-60 МГц .
При использовании волномера, который наиболее доступен радиолюбителю, его катушку индуктивно связывают с катушкой L1, конденсатор С1 - в положение максимальной емкости, включают ГИР, резистором R4 устанавливают микроамперметр в среднее положение и, меняя частоту настройки резонансного волномера, настраивают его на частоту ГИРа (по минимуму показаний микроамперметра). Это значение наносят на шкалу конденсатора С1. Верхнюю границу частоты поддиапазона I определяют при минимальной емкости С1.
Градуировку шкалы ГИРа внутри поддиапазона производится аналогично, при этом сначала устанавливают частоту волномера через 0,5-1 МГц , а затем на эту же частоту настраивают ГИР. Закончив градуировку поддиапазона I , переключатель В1 устанавливают вo II положение 26-41 МГц и переходят к установлению пределов и градуировки шкалы на этом поддиапазоне. Если необходимо устранить смещение частоты, следует более тщательно подобрать положение отвода "а " к виткам катушки L2. На следующих поддиапазонах уточняют положение отвода от витков катушки L2 (точки "б ", "в ", "г "). Закончив градуировку, витки катушки L2 скрепляют полистироловым лаком.
ГИР на трех транзисторах
Схема современного ГИРа содержит модулятор (Т2) и усилитель в индикаторном устройстве (Т3). Питание прибора осуществляется от четырех элементов типа 316 , соединенных последовательно. Микроамперметр можно использовать на 0,5-1,0 мА .
 |
 |
Перекрываемый диапазон 1,3-50,0 МГц с помощью шести сменных катушек (L1-L6), работающими в частотных поддиапазонах:
|
Модулятор собран по схеме с индуктивной обратной связью. В качестве колебательного контура модулятора, представляющего собой звуковой генератор на 1000 Гц , используется обмотка I трансформатора Тр1 и конденсатор С5. На коллектор и базу транзистора Т1 напряжение питания подается с коллектора Т2, благодаря чему осуществляется процесс модуляции ВЧ колебаний. Детектор собран по схеме удвоения напряжения на диодах Д1, Д2. R6 - регулировка чувствительности индикатора.
При выключенном модуляторе и подключенном телефоне прибор работает в режиме гетеродинного волномера и позволяет измерить частоту fx рaзличных генерирующих устройств методом "нулевых биений". В таком режиме прибор можно применить в качестве ГИРа для измерения частоты настройки негенерирующих колебательных контуров. Момент резонанса фиксируется по минимуму показаний микроамперметра. При включенном выключателе В1 ГИР используется как сигнал-генератор при проверке и настройке ВЧ каскадов приемника. Одна из катушек L1-L6 в этом случае индуктивно связывается с соответствующими контурами в приемнике.
Прибор смонтирован в футляре размерами 80x60x150 мм. Все катушки намотаны на полистироловых каркасах диаметром 18 мм, намотка - рядовая. Катушка L1 содержит 140 витков провода ПЭЛ 0,1; L2 - 60 витков ПЭЛ 0,14; L3 - 20 витков ПЭЛ 0,25; L4 - 10 витков провода ПЭЛ 0,44; L5 - 5 витков ПЭЛ 0,8 и L6 - 2,5 витка ПЭЛ 0,9. Для защиты от повреждений катушки помещены в полистироловые корпуса, в донышке которых укрепляют контакты для соединения с гнездами на футляре ГИРа. Дроссель Др1 содержит 200 витков провода ПЭЛШО, намотка "внавал", ширина секции - 4 мм, диаметр каркаса 15 мм. Конденсатор С3 - с воздушным диэлектриком. Согласующий трансформатор от радиоприемника типа "Сокол ". Процесс градуировки особенностей не имеет.
Лаборатория ЦРК ДОСААФ. 1974 год
Простой гетеродинный индикатор резонанса.
С замкнутой накоротко катушкой L2 ГИР позволяет определять резонансную частоту от 6 МГц
до 30 МГц. С подключенной катушкой L2 диапазон измерения частоты - от 2,5 МГц до 10 МГц.
Резонансную частоту определяют, вращая ротор С1 и, наблюдая на экране осциллографа
изменение сигнала.
Генератор сигналов высокой частоты.
Генератор сигналов высокой частоты предназначен для проверки и налаживания различных высокочастотныхустройств. Диапазон генерируемых частот 2 ..80 МГц разбит на пять поддиапазонов:
I - 2-5 МГц
II - 5-15 МГц
III - 15 - 30 МГц
IV - 30 - 45 МГц
V - 45 - 80 МГц
Максимальная амплитуда выходного сигнала на агрузке 100 Ом составляет около 0,6 В. В генераторе предусмотрена плавная регулировка амплитуды выходного сигнала, а также возможность
амплитудной и частотной модуляции выходного сигнала от внешнего источника. Питание генератора осуществляется от внешнего источника постоянного напряжения 9... 10 В.
Принципиальная схема генератора приведена на рисунке. Он состоит из задающего генератора ВЧ, выполненного на транзисторе V3, и выходного усилителя на транзисторе V4. Генератор выполнен по схеме индуктивной трехточки. Нужный поддиапазон выбирают переключателем S1, а перестраивают генератор конденсатором переменной емкости С7. Со стока транзистора V3 напряжение ВЧ поступает на первый затвор
полевого транзистора V4. В режиме ЧМ низкочастотное напряжение поступает на второй затвор этого транзистора.
Частотная модуляция осуществляется с помощью варикапа VI, на который подается напряжение НЧ в режиме FM. На выходе генератора напряжение ВЧ регулируется плавно резистором R7.
Генератор собран в корпусе, изготовленном из одностороннего фольгироваиного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм., размерами 130X90X48 мм. На передней панели генератора установлены
переключатели S1 и S2 типа П2К, резистор R7 типа ПТПЗ-12, конденсатор переменной емкости С7 типа КПЕ-2В от радиоприемника «Альпинист-405», в котором используются обе секции.
Катушка L1 намотана на ферритовом магнитопроводе М1000НМ (К10Х6Х Х4,б) и содержит (7+20) витков провода ПЭЛШО 0,35. Катушки L2 и L3 намотаны на каркасах диаметром 8 и длиной 25 мм с карбонильными подстроенными сердечниками диаметром 6 и длиной 10 мм. Катушка L2 состоит из 5+15 витков провода ПЭЛШО 0,35, L3 - из 3 + 8 витков. Катушки L4 и L5 бескаркасные
диаметром 9 мм намотаны проводом ПЭВ-2, 1,0. Катушка L4 содержит 2+4 витка, a L5- 1 + 3 витка.
Налаживание генератора начинают с проверки монтажа Затем подают напряжение питания и с помощью ВЧ вольтметра проверяют наличие генерации на всех поддиапазонах. Границы
диапазонов уточняют с помощью частотомера, и при необходимости подбирают конденсаторы С1-С4(С6), подстраивают сердечниками катушек L2, L3 и изменяют расстояние между витками катушек L4 и L5.
Мультиметр-ВЧ милливольтметр.
Сейчас самым доступным и самым распространенным прибором радиолюбителя стал цифровой мультиметр серии М83х.
Прибор предназначен для общих измерений и потому у него нет специализированных функций. Между тем, если вы занимаетесь радиоприемной или передающей техникой вам нужно измерять
небольшие ВЧ напряжения (гетеродин, выход каскада УПЧ, и т. д.), настраивать контура. Для этого мультиметр нужно дополнить несложной выносной измерительной головкой, содержащей
высокочастотный детектор на германиевых диодах. Входная емкость ВЧ-головки менее 3 пФ., что позволяет её подключать прямо к контуру гетеродина или каскада. Можно использовать диоды Д9, ГД507 или Д18, диоды Д18 дали наибольшую чувствительность (12 мВ). ВЧ-головка собрана в экранированном корпусе, на котором расположены клеммы для подключения щупа или проводников к измеряемой схеме. Связь с мультиметром при помощи экранированного телевизионного кабеля РК-75.
Измерение малых емкостей мультиметром
Многие радиолюбители используют в своих лабораториях мультиметры, некоторые из них позволяют измерять и емкости конденсаторов. Но как показывает практика, этими приборами нельзя замерить емкость до 50 пф, а до 100 пф – большая погрешность. Для того, чтобы можно было измерять небольшие емкости, предназначена эта приставка. Подключив приставку к мультиметру, нужно выставить на индикаторе значение 100пф, подстраивая С2. Теперь при подключении конденсатора 5 пф прибор покажет 105. Остается только вычесть цифру 100
Искатель скрытой проводки
Определить место прохождения скрытой электрической проводки в стенах помещения поможет сравнительно простой искатель, выполненный на трех транзисторах (рис. 1). На двух биполярных транзисторах (VT1, VT3) собран мультивибратор, а на полевом (VT2) - электронный ключ.
Принцип действия искателя основан на том, что вокруг электрического провода образуется электрическое поле его и улавливает искатель. Если нажата кнопка выключателя SB1, но электрического поля в зоне антенного щупа WA1 нет либо искатель находится далеко от сетевых проводов, транзистор VT2 открыт, мультивибратор не работает, светодиод HL1 погашен. Достаточно приблизить антенный щуп, соединенный с цепью затвора полевого
транзистора, к проводнику с током либо просто к сетевому роводу, транзистор VT2 закроется, шунтирование базовой цепи транзистора VT3 прекратится и мультивибратор вступит в действие. Начнет вспыхивать светодиод. Перемещая антенный щуп вблизи стены, нетрудно проследить за пролеганием в ней сетевых проводов.
Прибор позволяет отыскать и место обрыва фазного провода. Для этого нужно включить в розетку нагрузку, например настольную лампу, и перемещать антенный щуп прибора вдоль проводки. В месте, где светодиод перестает мигать, нужно искать неисправность.
Полевой транзистор может быть любой другой из указанной на схеме серии, а биполярные - любые из серии КТ312, КТ315. Все
резисторы - МЛТ-0,125, оксидные конденсаторы - К50-16 или другие малогабаритные, светодиод - любой из серии АЛ307, источник питания батарея «Крона» либо аккумуляторная батарея напряжением 6...9 В, кнопочный выключатель SB1 - КМ-1 либо аналогичный. Часть деталей прибора смонтирована на плате (рис. 2) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Корпусом искателя может стать пластмассовый пенал (рис. 3)
для хранения школьных счетных палочек. В его верхнем отсеке крепят плату, в нижнем располагают батарею. К боковой стенке верхнего отсека прикрепляют выключатель и светодиод, а к верхней стенке - антенный щуп. Он представляет собой кониче-
ский пластмассовый колпачок, внутри которого находится металлический стержень с резьбой. Стержень крепят к корпусу гайками, изнутри корпуса надевают на стержень металлический лепесток, который соединяют гибким монтажным проводником с резистором R1 на плате. Антенный щуп может быть иной конструкции, например, в виде петли из отрезка толстого (5 мм) высоковольтного провода, используемого в телевизоре. Длина
отрезка 80...100 мм, его концы пропускают через отверстия в верхнем отсеке корпуса и припаивают к соответствующей точке платы. Желаемую частоту колебаний мультивибратора, а значит, частоту вспышек светодиода можно установить подбором резисторов RЗ, R5 либо конденсаторов С1, С2. Для этого нужно временно отключить от резисторов RЗ и R4 вывод истока по-
левого транзистора и замкнуть контакты выключателя. Если при поиске места обрыва фазного провода чувствительность прибора окажется чрезмерной, ее нетрудно снизить уменьшением длины антенного щупа или отключением проводника, соединяющего щуп с печатной платой. Искатель может быть собран и по несколько иной схеме (рис. 4) с использованием биполярных транзисторов разной структуры - на них выполнен генератор. Полевой же транзистор (VT2) по-прежнему управляет работой генератора при попадании антенного щупа WA1 в электрическое поле сетевого провода.
Транзистор VT1 может быть серии
КТ209 (с индексами А-Е) или КТ361,
VT2 - любой из серии КП103, VT3 - любой из серий КТ315, КТ503, КТ3102. Резистор R1 может быть сопротивлением 150...560 Ом, R2 - 50 кОм...1,2 МОм, R3 и R4 с отклонением от указанных на схеме номиналов на ±15%, конденсатор С1 - емкостью 5...20 мкФ. Печатная плата для этого варианта искателя меньше по габаритам (рис. 5), но конструктивное оформление практически такое же, что и предыдущего варианта.
Любой из описанных искателей можно применять для контроля работы системы зажигания автомобилей. Поднося антенный щуп искателя к высоковольтным проводам, по миганию светодиода определяют цепи, на которые не поступает высокое напряжение, или отыскивают неисправную свечу зажигания.
Журнал«Радио»,1991,№8,с.76
Не совсем обычная схема ГИРа изображена на рисунке. Отличие-в выносном витке связи. Петля L1 выполнена из медного провода диаметром 1,8 мм, диаметр петли около 18 мм, длина ее выводов 50 мм. Петля вставляется в гнезда, расположеные на торце корпуса. L2 намотана на стандартном ребристом корпусе и содержит 37 витков провода диаметром 0,6 мм с отводами от 15, 23, 29 и 32-го витка Диапазон- от 5,5 до 60 мгц
Простой измеритель емкости
Измеритель емкости позволяет измерять емкость конденсаторов от 0,5 до 10000пФ.
На логических элементах ТТЛ D1.1 D1.2 собран мультивибратор, частота которого зависит от сопротивления резистора включенного между входом D1.1 и выходом D1.2. Для каждого предела измерения устанавливается определенная частота при помощи S1, одна секция которого переключает резисторы R1-R4 , а другая конденсаторы С1-С4.
Импульсы с выхода мультивибратора поступают на усилитель мощности D1.3 D1.4 и далее через реактивное сопротивление измеряемого конденсатора Сх на простой вольтметр переменного тока на микроамперметре Р1.
Показания прибора зависят от соотношения активного сопротивления рамки прибора и R6, и реактивного сопротивления Сх. При этом Сх зависит от емкости (чем больше, тем меньше сопротивление).
Калибровку прибора производят на каждом пределе при помощи подстроечных резисторов R1-R4 измеряя конденсаторы с известными емкостями. Чувствительность индикатора прибора можно установить подбором сопротивления резистора R6.
Литература РК2000-05
Простой функциональный генератор
В радиолюбительской лаборатории обязательным атрибутом должен быть функциональный генератор. Предлагаем вашему вниманию функциональный генератор, способный вырабатывать синусоидальный, прямоугольный, треугольный сигналы при высокой стабильности и точности. При желании, выходной сигнал может быть модулированным.
Диапазон частот разделен на четыре поддиапазона:
1. 1 Гц-100 Гц,
2. 100Гц-20кГц,
3. 20 кГц-1 МГц,
4. 150KHz-2 МГц.
Точно частоту можно выставить, используя потенциометры P2 (грубо) и P3(точно)
регуляторы и переключатели функционального генератора:
P2 - грубая настройка частоты
P3 - точная настройка частоты
P1 - Амплитуда сигнала (0 - 3В при питании 9В)
SW1 - переключатель диапазонов
SW2 - Синусоидальный/треугольный сигнал
SW3 - Синусоидальный(треугольный)/меандр
Для контроля частоты генератора сигнал можно снять непосредственно с вывода 11.
Параметры:
Синусоидальный сигнал:
Искажения: менее 1% (1 кГц)
Неравномерность: +0,05 дБ 1 Гц - 100 кГц
Прямоугольный сигнал:
Амплитуда: 8В (без нагрузки) при питании 9В
Время нарастания: менее 50 нс (при 1 кГц)
Время спада: менее 30ns (на 1 кГц)
Рассимметрия: менее 5%(1 кГц)
Треугольный сигнал:
Амплитуда: 0 - 3В при питании 9В
Нелинейность: менее 1% (до 100 кГц)
Защита сети от перенапряжения
Отношение емкостей C1 и составной С2 и С3 влияет на выходное напряжение. Мощности выпрямителя хватает для паралельного включения 2-3х реле типа РП21 (24в)
Генератор на 174ха11
На рисунке представлен генератор на микросхеме К174ХА11, частота которого управляется напряжением. При изменении емкости С1 от 560 до 4700пФ можно получить широкий диапазон частот, при этом настройка частоты производится изменением сопротивления R4. Так например автор выяснил что, при С1=560пФ частоту генератора можно изменять при помощи R4 от 600Гц до 200кГц, а при емкости С1 4700пФ от 200Гц до 60кГц.
Выходной сигнал снимается с вывода 3 микросхемы с выходным напряжением 12В, автор рекомендует сигнал с выхода микросхемы подавать через токоограничивающий резистор с сопротивлением 300 Ом.
Измеритель индуктивности
Предлагаемый прибор позволяет измерять индуктивности катушек на трех пределах измерения - 30, 300 и 3000 мкГн с точностью не хуже 2% от значения шкалы. На показания не влияют собственная ёмкость
катушки и ее омическое сопротивление.
На элементах 2И-НЕ микросхемы DDI собран генератор прямоугольных импульсов, частота повторений которых определяется ёмкостью конденсатора C1, С2 или СЗ в зависимости от включенного предела измерений переключателем SA1. Эти импульсы через один из конденсаторов С4, С5 или С6 и диод VD2 поступают на измеряемую катушку Lx, которая подключена к клеммам XS1 и XS2.
После прекращения очередного импульса во время паузы за счет накопленной энергии магнитного поля ток через катушку продолжает протекать в том же направлении через диод VD3, его измерение осуществляется отдельным усилителем тока собранного на транзисторах Т1, Т2 и стрелочным прибором РА1. Конденсатор С7 сглаживает пульсации тока. Диод VD1 служит для привязки уровня импульсов, поступающих на катушку.
При налаживании прибора необходимо использовать три эталонные катушки с индуктивностями 30, 300 и 3000 мкГн, которые поочередно подключаются вместо L1, и соответствующим переменным резистором R1, R2 или R3 стрелка прибора устанавливается на максимальное деление шкалы. Во время эксплуатации измерителя достаточно выполнять калибровку переменным резистором R4 на пределе измерения 300 мкГн, используя катушку L1 и включив выключатель SB1. Питание микросхемы производится от любого источника напряжением 4,5 - 5 В.
Расход тока каждого элемента питания составляет по 6 мА. Усилитель тока для миллиамперметра можно не собирать, а параллельно конденсатору С7 подключить микроамперметр со шкалой 50мкА и внутренним сопротивлением 2000 Ом. Индуктивность L1 может быть составной, но тогда следует расположить отдельные катушки взаимно перпендикулярно или как можно дальше друг от друга. Для удобства монтажа все соединительные провода оснащены штекерами, а на платах установлены соответствующие им гнёзда.
Простой индикатор радиоактивности
Гетеродинный индикатор резонанса
Г.Гвоздицкий
Принципиальная схема предлагаемого ГИРа приведена на рис.1. Его гетеродин выполнен на полевом транзисторе VT1, включенном по схеме
с общим истоком. Резистор R5 ограничевает ток стока полевого транзистора. Дроссель L2 - элемент развязки гетеродина от источника питания по высокой частоте.
Диод VD1, подсоединенный к выводам затвора и истока транзистора, улучшает форму генерируемого напряжения, приближая ее к синусоидальной. Без диода положительная полуволна тока стока станет искажаться из-за увеличения коэффициента усиления транзистора с повышением напряжения на затворе, что неизбежно приводит к появлению четных гармоник в спектре сигнала гетеродина
Через конденсатор С5 напряжение радиочастоты поступает на вход высоко¬частотного вольтметра-индикатора, состоящего из детектора, диоды VD2 и VD4 которого включены по схеме удвоения напряжения, что повышает чувствительность детектора и стабильность работы усилителя постоянного токи на транзисторе VT2 с микроамперметром РА1 в коллекторной цели. Диод VD3 стабилизирует образцовое напряжение на диодах VD2,VD4. Переменным резистором R3 объединенным с выключателем питания SА1, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 в исходное положение на крайнюю правую отметку шкалы
Если а каких-то участках диапазона необходимо повысить точность шкалы, то параллельно катушке подключайте слюдяной конденсатор постоянной емкости.
Вариант катушек, выполненных на каркасах из лабораторных пробирок для забора крови, показаны на фото (рис.2) и подбираются радиолюбителем на желаемый диапазон
Индуктивность контурной катушки и емкость контура с учетом дополнительного конденсатора можно рассчитать по формуле
LC=25330/f²
где С- в пикофарадах, L - в микрогенри, f - в мегагерцах.
Определяя резонансную частоту иследуемого контура, к нему возможно ближе подносят катушку ГИРа и медленно вращая ручку блока КПЕ, следят за показаниями индикатора. Как только его стрелка качнется влево, отмечают соответствующее положение ручки КПЕ. При дальнейшем вращении ручки настройки стрелка прибора возвращается в исходное положение. Та отметка на шкале, где наблюдается максимальный *провал* стрелки, как раз и будет соответстовать резонансной частоте исследуемого контура
В описываемом ГИРе нет дополнительного стабилизатора питающего напряжения, поэтому при работе с ним рекомендовано пользоваться источником с одним и тем же значением напряжения постоянного тока - оптимально сетевым блоком питания со стабилизированным выходным напряжением.
Делать одну общую шкалу для всех диапазонов нецелесообразно из-за сложности такой работы. Тем более, что точность полученной шкалы при различной плотности перестройки применяемых контуров
затруднит пользование прибором.
Катушки L1 пропитаны эпоксидным клеем или НН88. На ВЧ диапазоны их желательно намотать медным посеребренным проводом диаметром 1,0 мм.
Конструктивно каждая контурная катушка размещена на основании распространенного разъема СГ-3. Он вклеен в каркас катушки.
Упрощенный вариант ГИРа
От ГИРа Г.Гвоздицкого отличается тем, о чем уже писалось в статье - наличие среднего вывода сменной катушки L1, применен переменный конденсатор фирмы «Тесла» с твердым диэлектриком, нет диода, формирующего форму синусоидальную сигнала. Отсутствует выпрямитель-удвоитель напряжения ВЧ и УПТ, что снижает чувствительность прибора.
Из положительных сторон следует отметить наличие «растягивающих» отключаемых конденсаторов С1, С2 и простейший верньер, совмещенный с двумя переключающимися шкалами, которые можно градуировать карандашом, питание включается кнопкой только в момент проведения измерений, что экономит батарею.
Для питания счетчика Гейгера В1 требуется напряжение 400В, это напряжение вырабатывает источник на блокинг-генераторе на транзисторе VT1. Импульсы с повышающей обмотки Т1 выпрямляются выпрямителем на VD3C2. Напряжение на С2 поступает на В1, нагрузкой которого является резистор R3. При прохождении через В1 ионизирующей частицы в нем возникает короткий импульс тока. Этот импульс усиливается усилителем-формирователем импульсов на VT2VT3. В результате через F1-VD1 протекает более длительный и более сильный импульс тока - светодиод вспыхивает, а в капсюле F1 раздается щелчок.
Счетчик Гейгера можно заменить любым аналогичным, F1 любой электромагнитный или динамический сопротивлением 50 Ом.
Т1 наматывается на ферритовом кольце с внешним диаметром 20 мм, первичная обмотка содержит 6+6 витков провода ПЭВ 0,2, вторичная 2500 витков провода ПЭВ 0,06. Между обмотками нужно проложить изоляционный материал из лакоткани. Первой наматывают вторичную обмотку, на нее поверхность, равномерно, вторичную.
Прибор для измерения емкости
Прибор имеет шесть поддиапазонов,верхние пределы для которых равны соответственно 10пф, 100пф, 1000пф, 0,01мкф, 0,1мкф и 1мкф.
Отсчёт ёмкости производится по линейной шкале микроамперметра.
Принцип действия прибора основан на измерении переменного тока, протекающего через
исследуемый конденсатор. На операционном усилителе DA1 собран генератор прямоугольных импульсов. Частота повторения этих импульсов зависит от ёмкости одного из конденсаторов С1-С6 и положения
движка подстроечного резистора R5. В зависимости от поддиапазона, она меняется от 100Гц до 200кГц. Подстроечным резистором R1 устанавливаем симметричную форму колебаний (меандр) на выходе
генератора.
Диоды D3-D6, подстроечные резисторы R7-R11 и микроамперметр PA1 образуют измеритель переменного тока. Для того,чтобы погрешность измерений не превышала 10% на первом поддиапазоне (ёмкость до10пФ),внутреннее сопротивление микроамперметра должно быть не более 3кОм.На остальных поддиапазонах паралельно PA1 подключают подстроечные резисторы R7-R11.
Требуемый поддиапазон измерений устанавливают переключателем SA1. Одной группой контактов он переключает частотозадающие конденсаторы С1-С6 в генераторе,другой - подстроечные резисторы в индикаторе. Для питания прибора необходим стабилизированный двуполярный источник на напряжение от 8 до 15В. Номиналы частотозадающих конденсаторов С1-С6 могут отличаться на 20%, но сами конденсаторы должны иметь достаточно высокую температурную и временную стабильность.
Налаживание прибора производят в следующей последовательности. Сначала на первом поддиапазоне добиваются симметричных колебаний резистором R1. Движок резистора R5 при этом должен быть в среднем положении. Затем, подключив к клеммам "Сх" эталонный конденсатор 10пф, подстроечным резистором R5 устанавливают стрелку микроамперметра на деление соответствующее ёмкости эталонного конденсатора (при использовании прибора на 100мка, на конечное деление шкалы).
Схема приставки
Приставка к частотомеру для определения частоты настройки контура и его предварительной настройки. Приставка работоспособна в диапазоне 400 кгц-30 мгц. Т1 и Т2 могут быть КП307, BF 245
LY2BOK
Все, кто имел дело с гетеродинным индикатором резонанса, знают, что работа с ним является довольно кропотливым делом, т.к. в процессе измерения приходится манипулировать не только ручкой настройки частоты, но и регулятором чувствительности прибора, а в некоторых конструкциях - и ручкой режима.
Это связано с тем, что практически во всех перестраиваемых в широком диапазоне частот генераторах амплитуда ВЧ напряжения также меняется в широких пределах. Чтобы не пропустить момент резонанса, ручку настройки необходимо вращать как можно медленнее и внимательно наблюдать за показаниями стрелочного индикатора.
Работа с ГИРом значительно упрощается и ускоряется, если дополнить его устройством, фиксирующим момент резонанса каким-либо световым индикатором.
На рис. 1 приведена схема ГИРа со светодиодным индикатором резонанса. Работу его поясняют графики рис. 2 и рис. 3. Чем выше скорость вращения ротора конденсатора настройки, тем круче фронт изменения В Ч напряжения на контуре (линия А1 на графиках рис. 2 и рис. 3).
Задача заключается в фиксации резкого уменьшения уровня ВЧ напряжения. Решается она применением дифференциального усилителя, который, в общем случае, реагирует не на абсолютную величину параметра, а на его изменение в какую-либо сторону.
Задающий генератор ГИРа собран на транзисторе VT1 по схеме, описанной в . Дифференциальный усилитель собран на транзисторах VT3, VT4, VT5. При перестройке по диапазону в сторону уменьшения
емкости или, что то же самое, в сторону увеличения ВЧ напряжения (показано стрелкой на рис. 2 и рис. 3) выпрямленное напряжение отрицательной полярности на затворе VT3 плавно увеличивается. На стоке VT3 и левой обкладке конденсатора С7 напряжение положительной полярности также плавно увеличивается. Транзисторы VT4 и VT5 при этом заперты. В момент резонанса напряжение на затворе VT3 резко меняется в сторону положительного потен-циала, происходит резкое падение потен-циала стока VT3. Конденсатор С7 "передает" этот перепад потенциала на базу VT4. В результате VT4 и VT5 открываются и све-тодиод HL1 ярко вспыхивает. Длительность вспышки зависит от постоянной времени заряда C7R7.
На транзисторе VT2 собран усилитель постоянного тока для измерительного прибора
Q -добротнотсь в усл. ед.
U - выскоочастотное напряжение в усл. ед.
а - угол поворота ротора конденсатора С, град.
С - емкость конденсатора.
t - время вращения ротора конденсатора, усл. ед
т.1 - момент резонанса.
РА. Резистором R5 устанавливается необходимая чувствительность прибора. При помощи цепочки R4VD4 подается дополнительное положительное смещение на исток VT2. Резистором R3 стрелка прибора устанавливается в любое место шкалы, на-иболее удобное для наблюдения момента-резонанса.
|
Диапазон МГц |
||||
Работа с прибором очень проста. Исследуемый колебательный контур связывают с контуром ГИРа. Ручкой настройки быстро переводят конденсатор из положения максимальной емкости в другое крайнее положение. Если вспышки светодиода не было, на данном поддиапазоне резонанса нет.
Если наблюдалась вспышка светодиода, установив ручку настройки примерно в положение, при котором был резонанс, резистором R5 устанавливают максимальную чувствительность измерительного прибора, резистором R3 устанавливают стрелку в середину шкалы и, медленно вращая ручку настройки ГИРа, определяют момент резонанса традиционным способом. Для более точного определения момента резонанса служит "растягивающий" подстроечный конденсатор с воздушным диэлектриком С5 емкостью 2...15 пф, ручка которого выведена на переднюю панель ГИРа. Значение частоты резонанса считывается по шкале частотомера.
Значения L, С* приведены в таблице. Радиолюбители могут сами рассчитать величины L, С* и намоточные данные L исходя из выбранных граничных частот под-диапазонов, имеющихся переменного конденсатора и каркасов для катушек индуктивности. Методика расчета L, С* неоднократно приводилась в технической литературе, например .
При повторении ГИРа по данной схеме необходимо учесть, что на низкочастотном диапазоне может наблюдаться периодический срыв колебаний (релаксация) из-за большой добротности контура и большой ПОС. Избавиться от этого можно либо включив в разрыв отвода от катушки резистор на 47 - 200 Ом, либо сделав отвод не от середины катушки, а ближе к "земляному" концу. Следует учесть также, что светодиод будет вспыхивать всякий раз при быстром вращении ротора конденсатора в сторону увеличения емкости, т.к. при этом ВЧ напряжение на контуре уменьшается.
Литература
1. Транзисторный ГИР // Радио. - 1971. - N 5. - С. 55.
2. Борисов В. ГИР // Радио. - 1974. - N3. - С. 53.
3. Гавриков В, Прахин П. Амплитудно-стабильный гетеродин // Радио. - 1984. - N 2. - С. 22.
4. Бирюков С. К расчету колебательных контуров генераторов // Радио. - 1992. - N11-С. 23.
5. Малинин P.M. Справочник радиолюбителя-конструктора. - М.: Энергия, 1978.
| C этой схемой также часто просматривают: |
Гетеродинные индикаторы резонанса (ГИР) - это простые измерительные приборы, предназначенные для обнаружения и индикации резонанса в радиоэлектронных устройствах, содержащих резонансные цепи. Обычно ГИР представляет собой небольшую коробочку, в которой смонтирован ХС-генератор синусоидальных колебаний и измеритель потребляемого им тока или простой индикатор ВЧ-сигнала. Катушка генератора сменная и устанавливается на колодке, конденсатор переменной емкости (воздушный или слюдяной) имеет шкалу, отградуированную (для каждой сменной катушки) по частоте.
Если поместить катушку ГИР вблизи резонансного контура, то при приближении частоты настройки генератора к частоте контура начнется отсос энергии генератора в контур. Это хорошо заметно даже тогда, когда катушка ГИР удалена от контура на расстояние в несколько сантиметров. При отсосе меняется потребляемый генератором от источника питания ток, что и позволяет определить момент резонанса.
ГИР довольно удобный прибор. Обычно его применение даже не требует подключения к испытуемой цепи. При испытании радиоприемника могут быть оценены частоты настройки входных контуров, контуров усилителя промежуточной частоты и контуров гетеродина. Часто ГИР используется для определения резонансной частоты антенн, например коротковолновых радиостанций, а также резонансных частот фидеров и отрезков коаксиальных кабелей.
В СССР выпускались серийно приборы ГИР-1 и ГИР-2. Однако ГИР не относится к профессиональным приборам из-за невысокой точности измерений и сильного влияния на испытуемое устройство. Тем не менее, ГИР широко распространены в радиолюбительской практике. Описания этих полезных приборов можно найти в радиолюбительской литературе (например, в подборках журнала "Радио") и в Интернете.
Простой ГИР на одном полевом транзисторе
В Большой Советской Энциклопедии был описан ГИР на ламповом триоде. В наше время куда удобнее применить полевой транзистор. На рис. 1.59 показана схема простейшего ГИР на полевом транзисторе, часто встречающаяся в Интернете. Это типичная схема индуктивной трехточки.
Рис. 1.59. Схема простейшего ГИР на полевом транзисторе
Конструктивно этот ГИР монтируется в небольшой металлической коробочке. На лицевой панели устанавливается индикаторный прибор и конденсатор переменной емкости, снабженный шкалой настройки. На боковой стороне корпуса устанавливается разъем, к которому подключается катушка индуктивности XI.
Для перекрытия диапазона 25-40 МГц катушка имеет следующие параметры: диаметр каркаса 20 мм, длина намотки 30 мм, обмотка состоит из 9 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,6 мм с отводом от второго витка (считая от нижнего по схеме). При использовании набора сменных катушек прибор перекрывает диапазон частот от 3,0 до 150 МГц. ГИР используется для определения резонансных частот LC контуров, антенн и отрезков коаксиального кабеля. Как отмечалось, работа прибора основана на поглощении высокочастотной энергии исследуемым контуром или антенной в момент совпадения их собственной резонансной частоты и частоты настройки ГИР. В этот момент показания индикаторного прибора имеют резкий провал. Этот провал тем больше, чем сильнее связь между ГИРом и колебательным контуром и чем выше добротность этого контура.
Для точного измерения резонанса необходимо, чтобы ГИР был индуктивно связан с антенной в точке пучности тока. Как известно, пучность тока располагается на расстоянии 1/4 длины волны от конца вибратора. К этой точке и следует подносить ГИР. Изменяя частоту настройки прибора, находят минимум показаний индикатора и считывают в этот момент соответствующую частоту со шкалы. Эта частота и является резонансной частотой антенны. Необходимо помнить, что индикация резонанса происходит не только на основной частоте, но и на гармониках.
Если частота резонанса антенны измеряется в непосредственной близости от земли, то она смещается в сторону более низких частот. При подъеме антенны на мачту резонансная частота сместится вверх на 0,2-0,4 МГц. Используя ГИР, можно подобрать длину коаксиального кабеля для работы в режиме настроенной линии передачи (электрическая длина такой линии равна целому числу полуволн). Для этого один конец кабеля закорачивают, а к другому подносят ГИР и определяют резонанс вблизи частоты 27 МГц. Постепенно укорачивая кабель, добиваются резонанса на средней частоте используемого диапазона.
ГИР на транзисторном аналоге негатрона
Интересная схема ГИР приведена в (рис. 1.60). В ней используется транзисторный аналог негатрона с А-образной ВАХ на основе двух биполярных транзисторов Т1 и Т2. Благодаря этому контур генератора не требует отводов и отдельных цепей положительной обратной связи. На полевом транзисторе ТЗ и операционном усилителе построен высокочувствительный детектор ВЧ-напряжения со стрелочным индикатором.
Рис. 1.60. ГИР на транзисторном аналоге негатрона
Этот ГИР может служить индикатором работы внешних генераторов и обычным индикатором резонанса в пассивных резонансных цепях. Резистором-потенциомет- ром Р1 можно устанавливать режим отсутствия генерации или ее наличия. При отсутствии генерации прибор реагирует на внешнее ВЧ-излучение: если частота настройки близка к частоте этого излучения, показания индикатора возрастают. Можно также задать режим генерации, при которой стрелка индикатора отклоняется на заданную установкой потенциометра Р2 величину. Тогда, если частота генератора совпадает с частотой внешней резонансной цепи, показания индикатора уменьшаются из-за отсоса энергии от генератора внешней цепью.
В можно найти данные катушек ГИР в диапазоне частот от 1,3 до 50 МГц. Описан также вариант схемы с амплитудной модуляцией сигнала генератора. Это позволят более точно определять резонанс по звучанию телефонов.
Радио 2008 №12
Простые в изготовлении и эксплуатации гетеродинные индикаторы резонанса широко используются радиолюбителями. Применяют их, в частности, и при настройке антенн. Однако классические варианты ГИР ориентированы на индуктивную связь с измеряемым колебательным контуром. Их небольшие по размерам катушки индуктивности в большинстве случаев не позволяют обеспечить достаточную связь с элементами антенны, например, с проволочной рамкой. В результате индикация резонансной частоты элемента становится нечёткой, что приводит к значительным погрешностям измерений.
Английский коротковолновик Питер Додд (G3LDO) решил эту проблему просто, изготовив для настройки элементов своего "двойного квадрата" простой гетеродинный индикатор резонанса. ГИР. Он отличается от классических вариантов этого прибора лишь его конструктивным исполнением (Peter Dodd. Antennas. - RadCom, 2008, March, p. 66,67).
Рис. 2
Схемотехническое решение гетеродинного индикатора резонанса может быть любым - великое множество их было опубликовано в радиолюбительской литературе. Питер Додд использовал один из простейших вариантов ГИР Схема его показана на рис. 1. Индикация резонанса осуществляется в нём по изменению тока истока транзистора VT1, а чтобы эти изменения были более ярко выражены, на измерительный прибор РА1 подается напряжение смещения. Его можно регулировать переменным резистором R4, устанавливая перед началом измерений стрелку прибора близко к конечной отметке его шкалы. Частоту резонанса регистрируют цифровым частотомером. Из отечественных транзисторов в этом ГИР можно применить, например, транзисторы КП303В. Частотомер подключают к разъёму XW1.
Рис. 2
Конструктивное отличие от традиционных вариантов исполнения ГИР состоит в том, что автор применил катушку больших размеров, которая позволила обеспечить заметную связь с элементом антенны, резонансную частоту которого надо измерить (рамкой или линейным вибратором). Внешний вид его прибора приведен на рис. 2. Его основанием служит диэлектрическая пластина шириной 150 и толщиной 15 мм. Длина её некритична - зависит от размеров коробки, в которой размещаются элементы ГИР, и от размеров частотомера. Автор использовал частотомер заводского изготовления.
В верхней части этой пластины намотана катушка, которая содержит пять витков провода диаметром 1 мм в изоляции. Её индуктивность получилась около 3 мкГн, что обеспечило перекрытие ГИР при использованном КПЕ от 12 до 22 МГц. Изменяя число витков, можно получить и другое, требуемое для настройки конкретной антенны, перекрытие по частоте.
В верхней части пластины размещены два диэлектрических крючка (из тех, что используют для крепления электропроводки), которыми прибор подвешивают на проволочный элемент антенны. Это позволяет зафиксировать взаимное положение катушки ГИР и этого элемента, что также повышает точность измерений. Часть проволочного элемента антенны будет параллельна длинной стороне прямоугольных витков катушки. Это, как показала проверка, обеспечивает достаточно сильную связь катушки ГИР с элементом антенны и надёжную регистрацию его резонансной частоты. Так, при работе с рамками "двойного квадрата" изменение показаний измерительного прибора при резонансе составляло примерно 40% от всей шкалы.
Схема простого гетеродинного индикатора резонанса. ГИР.
Loading...