Лаборатория радиоэлектроники первоначально создавалась в 1985 г. как радиокружок при клуба 'Юность" РЭУ-18 Сокольнического р-на. В первые годы работы кружка учащиеся близлежащих школ осваивали азы радиоэлектроники, а на практических занятиях изготавливали стандартный набор конструкций для групп начального радиоконструирования. Это были всевозможные устройства на базе мультивибратора — имитаторы звуков, генераторы, "мигалки", а также простые приемники прямого усиления.

По мере развития коллектива усложнялись и практические работы и творческие задачи, решаемые в кружке. Спустя три года в кружке были организованы группы 2-го и 3-го годов обучения и группа "Творческий коллектив". В эту группу входили старшеклассники, закончившие трехлетнее обучение, и студенты начальных курсов техникумов и ВУЗов, которым ив хватало практических занятий в их учебных заведениях. Ученики згой группы занимались по индивидуальным планам.

К тому времени компьютеризация промышленности и образования начала приносить свои плоды. Многие ученики стали интересоваться компьютерными технологиями. К 90-му году силами старших воспитанников группы "Творческий коллектив" в кружке создается класс ЭВМ на базе шести восстановленных машин ДВК-ЗМ. С этого времени радиокружок стали считать лабораторией радиоэлектроники со своим вычислительным центром.

Юные радиоконструкторы осваивали на занятиях в классе ЭВМ программы, позволяющие проектировать и разрабатывать принципиальные схемы, проектировать и изготавливать шаблоны печатных плат. А на практических занятиях по радиоэлектронике ученики старших груш уже могли изготавливать различные конструкции, позволяющие управлять электронными устройствами через порты ЭВМ. Эти занятия и эксперименты с компьютерами впоследствии навели коллектив лаборатории на мысль изготовить робот-автомат для разметки дорожек и сверления отверстий при изготовлении печатных плат. На городском конкурсе по техническому творчеству в 1992 г., который проходил в залах Политехнического музея, а тот проект был отмечен дипломом 1-й степени. Защищал его 12-летний Александр Лаврентьев, в настоящее время специалист по Интернет-сетям.

С того времени лаборатория постоянно ведет экспериментальную и исследовательскую работу, тесно связывая два направления — радиоэлектроника и вычислительная техника. Преподавать компьютерную грамотность и программирование в классе ЭВМ стали бывшие ученики, поступившие в высшие учебные заведения и не желающие расставаться с родной лабораторией. Благодаря одному из них, Дмитрию Попову (сейчас он начальник компьютерного отдела в одной из крупных фирм), класс постоянно развивался технически. Была установлена локальная сеть, производился ремонт и модернизация оборудования. Компьютеры оснащались все более мощным программным обеспечением.

К 1998 г усилиями учащихся и преподавателей класс ЭВМ был полностью заменен на IBM-совместимые машины. Это еще больше расширило возможности использования ЭВМ, позволило применять их в процессах управления и обработки информации, получаемой с внешних устройств, разрабатываемых группой радиоэлектроники. Здесь, например, дистанционное управление моделями, исследование поведения элементарных роботов.

Как только в продаже появились лазерные указки, учениками группы "Творческого коллектива" было предложено опробовать идею передачи и приема информации от ЭВМ по лазерному лучу, а также попробовать управлять объектом на расстоянии с помощью лазерной указки. Результат экс-пери ментов — проект "Устройство передачи информации по лазерному лучу", занявший в 1999 г на городском конкурсе по радиоэлектронике 1 -е место. Защищал проект 12-летний Никита Самсонов, ныне студент МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Дальнейшее развигие этого проекта привело к созданию ниже описываемого тренажерного комплекса, который был представлен на НТТМ-2001 Виктором Чемба-евым (12 лет), Александром Гусевым (13 лет) и Евгением Швайковским (13 лет).

В июле 2002 г на НТТМ-2002 демонстрировались тренажерный комплекс и действующий макет автоматизированной системы управления процессом кристаллизации вещества, которые по решению комитета выставки были направлены на Европейскую научно-техническую выставку ESI-2002 в столицу Словакии Братиславу. Эти устройства были удостоены бронзовой медали.

На IX Международной выставке ЭКСПО—Наука 2003 демонстрировался усовершенствованный тренажерный комплекс, который был отмечен дипломом.

Разработки интересных конструкций продолжаются. Связаться с клубом "Юность" и лабораторией радиоэлектроники можно по адресу: 107076, г. Москва, ул. Короленко, 7, корп. 3.

Тренажерный комплекс начинающего радиоспортсмена

Первоначально тренажерный комплекс разрабатывался как наглядное пособие для объяснения существующих принципов передачи информации. Но оказалось, что он вполне пригоден и для проведения практических занятий по освоению навыков операторской работы на ключе, изучению азбуки Морзе, приему и передаче телеграфных и голосовых сообщений по проводной линии, по радио и лазерному лучу.

Структурная схема комплекса представлена на рис, 1. Его основной блок 1 состоит из передатчика, генератора 3Ч и блока питания. Работой генератора управляет ключ Морзе, прослушивать сигналы генератора можно через головные телефоны, непосредственно подключенные к выходу генератора либо установленные на конце двухпроводной линии.


 

Если же передача сообщения ведется через передатчик, в работу включаются либо FM приемник (2), либо сверхрегенеративный (3). При использовании оптической связи действует блок 4, а для приема сообщений — блок 5.

Передатчик может быть настроен на частоту 27,12 МГц. Максимальная мощность его при модуляции несущей сигналом звуковой частоты достигает 180.. .200 мВт, что позволяет поддерживать связь на расстоянии до километра. Но прежде чем собирать передатчик и эксплуатировать его, необходимо получить соответствующее разрешение в Государственной инспекции электросвязи.

Передатчик (рис. 2) состоит из двух-каскадного усилителя 34, выполненного на транзисторах VT1, VT2, и задающего двухтактного автогенератора на транзисторах VT3, VT4. На вход усилителя через переключатель SA1 можно подавать сигнал либо с микрофона, либо с генератора 34. Через разделительный конденсатор С1 сигнал поступает на базу транзистора VT1 первого каскада усилителя. С резистора нагрузки R2 усиленный сигнал поступает через конденсатор С2 на базу транзистора VT2 второго каскада. С его резистора нагрузки R4 сигнал поступает через конденсатор СЗ и ограничительные резисторы R7, R8 на базы транзисторов VT3, VT4 задающего генератора, осуществляя амплитудную модуляцию его высокочастотного сигнала.


Напряжение питания на коллекторы транзисторов генератора подается через высокочастотный дроссель L1 и катушку L2. Дроссель предотвращает попадание высокочастотной составляющей в цепи питания тренажера. Катушка L4 служит для связи контура задающего генератора с антенным контуром, а катушка L3 с подстроечником — для настройки антенны в резонанс с частотой задающего генератора. В качестве антенны был использован отрезок изолированного медного провода длиной около метра. 


Порядок изготовления передатчика такой. Вначале подберите все радиодетали и проверьте их работоспособность. Транзисторы VT3, VT4 должны быть с максимально близкими параметрами и коэффициентом передачи тока не менее 70.

Затем нужно изготовить катушки. Для них понадобятся каркасы из полистирола диаметром 8 мм. На рис. 3 приведены размеры каркасов как катушек передатчика, так и приемника. Как вариант, для катушек можно использовать отрезки круглых корпусов шариковых ручек. Подстроечники из карбонильного железа — СЦР Внутри каркаса катушки подстроечник крепят с помощью продетой провощенной нити или тонкого отрезка резинки. После настройки подстроечник можно закрепить каплей расплавленного воска или пара фина. Таким же способом допустимо крепить катушки на печатной плате.

Катушки наматывают в один слой виток к витку проводом ПЭЛ 0,5. Катушки L3 передатчика и L1 приемника содержат по 10 витков, L2 — 4+4 витка, L4 — 4 витка, размещенных между половинками катушки L2.

Дроссели могут быть готовые, индуктивностью 40 мкГн, но их нетрудно изготовить самим. Для этого на резистор любого типа мощностью не менее 0,5 Вт сопротивлением примерно 1 МОм нужно намотать внавал 200 витков провода ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,1 мм. При использовании провода большего диаметра рекомендуется по краям резистора установить (приклеить) картонные щечки.

Теперь можно приступить к изготовлению печатной платы (рис. 4) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Изолирующие дорожки на ней прорезают специальным резаком, изготовленным, например, из отрезка ножовочного полотна.


Для экономии места резисторы на плате допустимо устанавливать вертикально. Следует учесть, что детали, отмеченные на схеме "звездочкой" (их придется подбирать), следует временно монтировать на плате со стороны дорожек, не укорачивая их выводы. Конденсатор СЗ устанавливают на плату после налаживания усилителя 3Ч и генератора.

Переходя к монтажу высокочастотной части передатчика, делайте все выводы и соединения возможно короче. Выводы транзисторов укоротите до 1 см. Дроссель и катушки располагайте перпендикулярно друг другу. Детали задающего генератора отгородите от остальной части монтажа экраном из тонкой жести или меди, припаяв его к плюсовой дорожке платы облуженным медным проводом диаметром 0,6... 0,8 мм.

Налаживание передатчика начинают с усилителя 3Ч. Подбором резистора R3 устанавливают напряжение на коллекторе транзистора VT2 равным половине напряжения питания. Затем, подавая с промышленного генератора 34 на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой 10ОО Гц и амплитудой 50 мВ, наблюдают с помощью осциллографа форму сигнала на коллекторе транзистора VT2. Подбором резистора R1 устраняют искажения сигнала. Вместо осциллографа на выход усилителя (параллельно резистору R4) подключают через конденсатор емкостью примерно 1 мкФ высокоомные головные телефоны сопротивлением около 4 кОм — два последовательно соединенных капсюля телефонов типаТОН-2 — и подбором резисторов R1, R3 добиваются неискаженного звучания.

Затем переходят к автогенератору. В разрыв левого по схеме вывода дросселя L1 включают миллиамперметр и подбором резистора R5 (а при необходимости и R9) устанавливают ток 60...70 мА. Более точным подбором резистора R5 добиваются необходимого напряжения смещения на базах транзисторов VT3, VT4 для получения режима генерации. При необходимости подбором конденсатора С7 добиваются устойчивой генерации. Далее подбором резисторов R7, R8 добиваются максимальной и одинаковой амплитуды сигнала в обоих плечах генератора. Контроль ведут с помощью осциллографа, подключаемого попеременно к выводам эмиттера и коллектора транзисторов генератора. После этого можно впаять конденсатор СЗ, а на вход усилителя подать сигнал с генератора 3Ч.


 

 

 

Настраивают генератор на разрешенный диапазон 27,12 МГц по отградуированному образцовому приемнику или волномеру. Поднеся передатчик ближе к приемнику и перемещая ротор подстроечного конденсатора С8, добиваются появления звука в приемнике. Регулируя положение подстроечника катушки L3, настраивают антенный контур в резонанс с частотой контура генератора. При этом громкость звука приемника должна быть максимальной.

Генератор звуковой частоты (рис. 5) выполнен на двух транзисторах. Причем непосредственно генератор собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе VT1, а на VT2 выполнен повторитель. Конденсаторы С1, С2 обеспечивают необходимые условия для возникновения обратной связи. Частота генерируемых колебаний определяется их емкостью и индуктивностью катушки L1. В данной конструкции была применена катушка, намотанная на броневом сердечнике марки СБ исполнения а (например, СБ-12а) проводом ПЭЛ 0,1. Количество витков — 500.

Регулировкой положения подстроечника катушки и движка резистора R1 (он должен находиться примерно в среднем положении при соответствующем подборе резистора R2) добиваются наилучшей формы синусоидального сигнала на коллекторе транзистора VT1. Можно обойтись без осциллографа, если вместо катушки подключить головные телефоны BF1 (типа ТОН-2) и добиться неискаженного звука. В этом варианте телефоны станут индикатором контроля работы генератора.

С помощью резистора R1 удастся изменять частоту звукового сигнала от 500 до 5000 Гц, а резистором R6 регулировать выходной сигнал, поступающий на линию или на вход передатчика, в пределах от 0 до 2 В. Что касается телеграфного ключа, то его включают в разрыв цепи питания. В исходном состоянии контакты ключа разомкнуты, поэтому генератор не работает. Короткое нажатие на ключ соответствует точке, продолжительное — тире телеграфной азбуки. Когда же генератор нужен для проверки работы низкочастотных каскадов тренажера, контакты ключа необходимо замкнуть. Применение в генераторе повторителя позволяет подключать к нему двухпроводную линию длиной в несколько десятков и даже сотен метров

Налаживание генератора сводится к установке режима работы транзистора VT1 в строго линейном режиме. Для этого отключают обратную связь, отпаяв провод, идущий отточки соединения конденсаторов С1, С2 к базе транзистора VT2, и подбирают резистор R2 такого сопротивления, чтобы при среднем положении движка резистора R1 напряжение на эмиттере транзистора VT1 было 3...4 В.

Далее от генератора 34 подают на базу транзистора VT1 через разделительный конденсатор емкостью 1...5 мкФ сигнал амплитудой 0,05 В и частотой 1 кГц. Наблюдаемый с помощью осциллографа выходной сигнал на коллекторе транзистора должен усиливаться в 10...20раз. Если этого не происходит, следует подобрать транзистор с большим коэффициентом передачи тока.

Блок питания (рис. 6) — стабилизированный, с регулируемым выходным напряжением. Сетевой трансформатор должен вьщавать на вторичной обмотке переменное напряжение, примерно в 1,5...2 раза большее по сравнению с напряжением стабилизации при токе нагрузки до 0,5 А.


Детали блока размещают на печатной плате (рис. 7) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Транзистор VT2 устанавливают на радиатор из металлического уголка, изолированный от платы.


При налаживании блока питания подбором резистора R1 устанавливают в цепи стабилитрона ток 15...20 мА. После этого подстроечным резистором R2 добиваются указанного на схеме выходного напряжения на зажимах Х2, ХЗ при токе нагрузки около 100 мА.

Передатчик, генератор и блок питания размещены в корпусе от трехпрограммного абонентского громкоговорителя (рис. 8)


Сверхрегенеративный приемник (рис. 9) тренажера обеспечивает достаточно высокую чувствительность — 5...15 мкВ. При такой чувствительности дальность связи достигает 1 км.

На транзисторе VT1 собран сверхрегенеративный детектор, на VT2 и VT3 — усилитель 3Ч. Принимаемый антенной WA1 высокочастотный сигнал поступает через конденсатор СЗ на входной контур L1C5. Далее он усиливается и детектируется сверхрегенеративным каскадом на транзисторе VT1, нагрузкой которого является резистор R3. Выделенный на фильтре R5C8 низкочастотный сигнал поступает через конденсатор С7 на двухкаскадный усилитель 3Ч, выполненный на транзисторах VT2, VT3. Нагрузка выходного каскада усилителя — высокоомные головные телефоны BF1 (например, ТОН-2).

Большинство деталей приемника смонтировано на печатной плате (рис. 10) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

При подключении к приемнику источника питания в головных телефонах будет слышен шум-шипение, если нормально работает сверхрегенератор. В случае отсутствия шума или его малой громкости изменяют режим работы транзистора VT1 подбором резистора R1.


Далее включают передатчик, подав на его вход непрерывный сигнал с генератора 3Ч. Подбором конденсатора С6, изменением положения ротора конденсатора С5 и подстроечника катушки L1 настраиваются на частоту передатчика. Хорошего звука принимаемого сигнала добиваются подбором деталей С4, R3. Иногда этого результата удается добиться и подбором конденсатора С1. На время налаживания вместо постоянного резистора R1 желательно подключить переменный сопротивлением 30—51 кОм и с его помощью добиваться максимальной громкости сигнала в телефонах, после чего измерить получившееся сопротивление и впаять постоянный резистор такого сопротивления.

Режим работы транзисторов VT2, VT3 усилителя 3Ч устанавливают по аналогичной методике, описанной для такого же усилителя передатчика.

Модулятор лазерного луча (рис. 11) представляет собой однокаскадный усилитель мощности на транзисторе VT1, нагрузкой которого является лазерная указка. На вход модулятора сигнал может поступать либо с генератора 3Ч при работе оператора ключом, либо с усилителя 3Ч при работе оператора микрофоном. Для этой цели можно использовать любой промышленный усилитель 3Ч мощностью не менее 1 Вт и амплитудой сигнала на выходе около 1 В.

Сигнал через разделительный конденсатор С1 поступает на базу транзистора VT1. Переменным резистором R1, в зависимости от модификации применяемой указки, а следовательно, и внутреннего ее сопротивления, устанавливают рабочий режим транзистора таким, чтобы падение напряжения на выводах указки составляло 4 В. Оптимальную амплитуду входного сигнала модулятора при работе ключом устанавливают переменным резистором R6 генератора 3Ч. А необходимый уровень сигнала при работе с микрофона устанавливают регуляторами уровня выхода используемого усилителя 3Ч.

Качество звучания передаваемой информации проверяют на слух, используя любой бытовой усилитель 3Ч с микрофонным входом чувствительностью 3 мВ. Для этого к микрофонному входу усилителя подключают светочувствительный элемент (фотодиод или фототранзистор). Получившийся фотоприемник (блок 5 на рис. 1) относят на расстояние около 5 м от излучателя (блок 4). В предлагаемой разработке излучатель модулятора и фотоприемник крепятся на фотоштативах (рис. 12) от старых фотоувеличителей, что достаточно легко позволяет настраивать оптическую соосность аппаратуры.

Регулируя на одной из штанг штатива вертикальное и горизонтальное положение кронштейна с закрепленной лазерной указкой, а на другой штанге положение кронштейна с фотоприемником, добиваются совпадения их оптических осей. После этого регулировкой переменных резисторов, о которых упоминалось ранее, добиваются наиболее громкого и неискаженного звука.

Во время проведения экспериментов по передаче информации по лазерному лучу с использованием конденсора от того же фотоувеличителя удалось увеличить дальность связи в несколько раз.

А.Дронов




Печать Источник