V súčasnom storočí je najbežnejším elektronickým zariadením, ktoré vidí každý človek, mobilný telefón. S pokrokom vo svete sa technológia rýchlo posúva aj v oblasti komunikácie. To má za následok exponenciálne zvýšenie požiadaviek na mobilný telefón. Mobil je mobilné zariadenie, ktoré prijíma a prenáša signály. Všeobecne je rozsah frekvencie bunkového signálu od 0,9 do 3 GHz.
Detektor mobilných telefónov
V tomto článku sa chystáme vyrobiť obvod detektora mobilného telefónu, ktorý detekciou týchto frekvencií vycíti prítomnosť mobilného telefónu v okolí. Jednoduchý obvod detektora mobilného telefónu je možné vyrobiť dvoma spôsobmi. Budeme tu diskutovať o oboch okruhoch jeden po druhom. Ako už bolo povedané, zahŕňajú dva spôsoby, ako vytvoriť obvod detektora mobilného telefónu kombinácia Schottkyho diódy a komparátora napätia a a Operačný zosilňovač BiCMOS
Ako vytvoriť obvod mobilného detektora pomocou operačného zosilňovača BiCMOS?
Keď už vieme abstrakt nášho projektu, posuňme sa a získajme ďalšie informácie, aby sme mohli začať pracovať na tomto projekte. Najskôr si rozoberieme okruh využívajúci BiCMOS Op-Amp.
Krok 1: Zhromaždenie komponentov
Najlepším spôsobom, ako zahájiť akýkoľvek projekt, je zostaviť zoznam komponentov a prejsť krátkou štúdiou týchto komponentov, pretože nikto nebude chcieť zostať uprostred projektu len kvôli chýbajúcemu komponentu. Zoznam komponentov, ktoré v tomto projekte použijeme, je uvedený nižšie:
- CA3130 Op-Amp
- 100KΩ rezistor
- 1KΩ rezistor
- Kondenzátor 0,22nF
- 100µF kondenzátor
- 47pF kondenzátor
- Tranzistor NPN BC548
- Medený drôt na výrobu antény
- Veroboard
- Batéria
- Prepojovacie drôty
- LED
Krok 2: Štúdium komponentov
Pretože teraz poznáme hlavnú myšlienku projektu a máme tiež kompletný zoznam všetkých komponentov, posuňme sa o krok vpred a urobme si krátku štúdiu všetkých komponentov.
CA3130A a CA3130 sú operačné zosilňovače, v ktorých sú kombinované výhody CMOS aj bipolárnych tranzistorov. Na zabezpečenie veľmi vysokej vstupnej impedancie a veľmi nízkeho vstupného prúdu vo vstupnom obvode sa používajú tranzistory MOSFET (PMOS) chránené bránou. to tiež poskytuje mimoriadny rýchlostný výkon. Použitie tranzistorov PMOS vo vstupnom stupni vedie k schopnosti vstupného napätia v bežnom režime až o 0,5 V pod svorkou záporného napájania, čo je dôležitý atribút v aplikáciách s jedným napájaním. Prevádzkové napájacie napätie série CA3130 sa pohybuje od 5V do 16V. Ako fázový kompenzátor s ním možno použiť jeden externý kondenzátor. Na blikanie koncového stupňa sú potrebné terminálne ustanovenia.
CA 3130
TO BC548 je NPN tranzistor. Takže keď je kolík základne držaný na zemi, kolektor a vysielač budú obrátené a keď je poskytnutý signál do základne, kolektor a vysielač budú predpäté dopredu. Hodnota zosilnenia tohto tranzistora sa pohybuje od 110 do 800. Zosilňovacia kapacita tranzistora je určená touto hodnotou zosilnenia. Na tento tranzistor nemôžeme pripojiť veľké zaťaženie, pretože maximálne množstvo prúdu, ktoré môže pretekať cez kolektorový kolík, je takmer 500 mA. Na predpätie základne sa použije prúd na predpätie tranzistora, tento prúd (IB) by mala byť obmedzená na 5mA.
Pred Kr. 548
Anténa: Anténa je prevodník. Používa sa na prevod rádiových kmitočtových polí na striedavý prúd alebo naopak. Na rádiový prenos sa používajú dva hlavné dva typy antény, vysielacia anténa a prijímacia anténa. Rádiové vlny sú elektromagnetické vlny, ktoré prenášajú signály vzduchom rýchlosťou svetla. Anténa je najdôležitejšou súčasťou každého zariadenia vyžarujúceho rádiové vysielanie. Používajú sa v bunkových zariadeniach, radarových systémoch, satelitnej komunikácii atď.
Anténa
Veroboard je dobrá voľba na vytvorenie obvodu, pretože jedinou bolesťou hlavy je umiestniť komponenty na dosku Vero a iba ich spájkovať a skontrolovať kontinuitu pomocou digitálneho multimetra. Keď je známe rozmiestnenie obvodov, rozrežte dosku na primeranú veľkosť. Za týmto účelom položte dosku na rezaciu podložku a pomocou ostrej čepele (bezpečne) a pri dodržaní všetkých bezpečnostných opatrení viac ako raz sklopte bremeno hore a základňu pozdĺž rovnej hrany (5 alebo viackrát) a prebehnite otvory. Potom urobte to opatrne umiestnením komponentov na doske, aby sa vytvoril kompaktný obvod, a spájkujte kolíky podľa zapojenia obvodu. V prípade akejkoľvek chyby skúste spojky odpojiť a znova spájkovať. Nakoniec skontrolujte kontinuitu. Nasledujte nasledujúce kroky, aby ste vytvorili dobrý okruh na Veroboarde.
Veroboard
Krok 3: Opracovanie obvodu
Časť obvodu s operačným zosilňovačom funguje ako detektor RF signálov, zatiaľ čo časť obvodu s tranzistorom funguje ako indikátor. Akumulátory akumulované pozdĺž prijímacieho drôtu sa používajú na rozlíšenie RF signálov, keď mobilný telefón uskutoční (alebo dostane) telefónny hovor alebo pošle (alebo dostane) okamžitú správu.
Prevádzkový zosilňovač analyzuje signál zmenou zvýšenia prúdu na vstupe na napätie na výstupe a aktivuje sa LED.
Krok 4: Zostavenie komponentov
Teraz, keď poznáme hlavný pracovný a tiež kompletný okruh nášho projektu, poďme ďalej a začnime vyrábať hardvér nášho projektu. Je potrebné mať na pamäti jednu vec, že obvod musí byť kompaktný a komponenty musia byť umiestnené tak blízko.
- Vezmite Veroboard a jeho stranu potrite medeným povlakom škrabkou.
- Teraz umiestnite komponenty opatrne a dostatočne blízko, aby sa obvod obvodu nestal príliš veľkým
- Opatrne urobte pripojenia pomocou spájkovačky. Ak pri vytváraní spojov dôjde k akejkoľvek chybe, pokúste sa spojku odpájať a spojku opäť správne spájkovať, nakoniec však musí byť spoj utiahnutý.
- Po vykonaní všetkých spojení vykonajte skúšku spojitosti. V elektronike je testom kontinuity kontrola elektrického obvodu s cieľom skontrolovať, či prúd tečie požadovanou cestou (či je to s istotou úplný obvod). Skúška spojitosti sa vykonáva nastavením malého napätia (zapojeného v súprave s diódou LED alebo rozruchom vytvárajúcim súčasť, napríklad piezoelektrický reproduktor) vybraným spôsobom.
- Ak test spojitosti vyhovuje, znamená to, že obvod je primerane vyrobený podľa želania. Teraz je pripravená na testovanie.
Obvod bude vyzerať ako na obrázku nižšie:
Jednoduchý obvod mobilných detektorov
Ako si vyrobiť obvod mobilného detektora pomocou Schottkyho dióda ?
Ako sme už videli, ako vytvoriť obvod detektora mobilného telefónu pomocou a Operačný zosilňovač BiCMOS poďme si teraz prejsť ďalším postupom, v ktorom použijeme a kombinácia Schottkyho diódy a komparátora napätia vytvoriť obvod, ktorý detekuje mobilný telefón v okolí.
Krok 1: Zhromaždenie komponentov
Nasleduje kompletný zoznam komponentov, ktoré sa použijú na vykonanie tejto konfigurácie.
- 10uH induktor
- 100-ohmový odpor
- 100k-ohmový rezistor
- 100nF kondenzátor
- Rezistor 3k-ohm
- 100 ohmový odpor
- 200 ohmový odpor
- BAT54 Schotteyova dióda
- LED
- Veroboard
Krok 2: Štúdium komponentov
Pretože máme kompletný zoznam všetkých komponentov, posuňme sa o krok vpred a urobme si krátku štúdiu všetkých komponentov.
LM339 patrí k tým komponentom, ktoré majú v sebe štyri nezávislé napäťové komparátory. Konštrukcia každého komparátora je taká, že každý komparátor môže pracovať na jednom zdroji energie v širokom rozsahu vstupných napätí. Je tiež kompatibilný s rozdelenými zdrojmi napájania. Charakteristiky niektorých komparátorov sú veľmi jedinečné. Napríklad rozsah vstupného spoločného napätia má v sebe zahrnutú zem, keď pracuje s jedným napájacím napätím. Základným účelom komparátora je, že rotuje signál medzi digitálnymi a analógovými doménami. Na svoje vstupné svorky berie dva vstupy a porovnáva ich. Po porovnaní to povie, čo je väčší vstup z týchto dvoch na vstupných svorkách. Má širokú škálu aplikácií. Používa sa napríklad v základnom komparátore, riadení CMOS, riadení TTL, nízkofrekvenčnom operačnom zosilňovači, zosilňovači prevodníka atď.
LM339
BC547 je NPN bipolárny tranzistor. Slovo tranzistor znamená prenos odporu a jeho základnou funkciou je zosilnenie prúdu. BC547 je možné použiť ako na spínanie, tak na zosilnenie. Má tri terminály: základňa, vysielač a kolektor. Množstvo prúdu pretekajúceho kolektorom je riadené množstvom prúdu prúdiacim cez základňu k emitoru. Maximálny prúdový zisk tohto tranzistora je takmer 800. Aby tento tranzistor pracoval v požadovanej oblasti, je potrebné pevné jednosmerné napätie. Tento tranzistor je skreslený takým spôsobom, že pre všetky rozsahy vstupu je vždy čiastočne skreslený, kvôli zosilneniu. na základni sa vykoná zosilnenie vstupu a potom sa prevedie na stranu emitora.
BC547
TO Schottkyho dióda je polovodičová dióda tvorená spojením polovodiča s kovom. Spínací výkon tejto diódy je veľmi rýchly. Má veľmi nízky pokles napätia vpred. Keď je pripojené dostatočné napätie, tečie prúd v smere dopredu. dopredné napätie Schottkyho diódy je od 150 do 450 mV, na rozdiel od iných bežných diód, ktorých dopredné napätie sa pohybuje od 600 do 700 mV. Vyššia účinnosť systému a vyššia spínacia rýchlosť sú povolené z dôvodu nižšieho dopredného napätia.
Schottkyho dióda
Krok 3: Návrh obvodu
Konštrukcia obvodu sa skladá hlavne z troch častí, Návrh obvodu detektora , Dizajn obvodu zosilňovača, a Dizajn porovnávacieho obvodu .
The obvod detektora obsahuje induktor, diódu, kondenzátor a odpor. Tu sa vyberie odhad induktora 10uH. Ako detektorová dióda je zvolená Schottkyho dióda BAT54, ktorá môže usmerňovať nízkofrekvenčný striedavý signál. Kanálový kondenzátor bol zachytený v keramickom kondenzátore 100 nF, ktorý sa používal na preosievanie cez AC vlny. Využíva sa záťažový odpor 100 Ohmov.
Tu, v návrh obvodu zosilňovača , jednoduchý BJT BC547 sa používa ako bežný režim vysielača. Rezistor emitora nie je v tejto situácii potrebný, pretože výstupný signál má nízku hodnotu. Hodnota kolektorového odporu je daná odhadom napätia batérie, napätia kolektora-emitora a prúdu kolektora. Typicky sa napätie batérie volí okolo 12V. 5 V je napätie pracovného bodu kolektora a vysielača a prúd kolektora je takmer 2 mA. Ako Rc sa teda použije rezistor 3 kOhm. Vstupný rezistor by mal mať veľkú hodnotu, takmer 100 k, pretože sa používa na zaistenie skreslenia tranzistora. Tým sa zabráni toku maximálneho prúdu.
Tu sa Lm339 používa v Dizajn porovnávacieho obvodu. Na nastavenie referenčného napätia na invertujúcej svorke sa používa konfigurácia deliča napätia. Referenčné napätie je nastavené na nízke rádovo 4V, pretože výstupné napätie zo zosilňovacieho obvodu je dosť nízke. Na dosiahnutie tohto cieľa sa používa rezistor 200 ohmov a potenciometer 330 ohmov. Ako odpor obmedzujúci prúd na výstupnej svorke sa používa odpor 10 ohmov.
Krok 4: Porozumenie fungovaniu sledovacieho obvodu mobilného telefónu
Signály, ktoré sú vysielané z mobilného telefónu, sú vysokofrekvenčné signály. V okamihu, keď je mobilný telefón k dispozícii v blízkosti obvodu, je RF signál z mobilného telefónu indukovaný do induktora v obvode procesom vzájomnej indukcie. Shockleyova dióda je zodpovedná za zosilnenie striedavého signálu vysokej frekvencie rádovo v GHz. Kondenzátor sa používa na filtrovanie výstupného signálu.
Teraz, keď sa mobilný telefón priblíži k tomuto obvodu, indukuje sa do tlmivky napätie a dióda sa použije na demoduláciu signálu. Potom tranzistor spoločného vysielača zosilňuje napätie. Tu je výstupné napätie väčšie ako referenčné výstupné napätie. Výstupom je teda logicky vysoký signál, ktorý rozsvieti LED, čo bude indikovať prítomnosť mobilného telefónu v okolí. Toto je veľmi jednoduchý okruh, takže musí byť vzdialený od neho centimetre.
Krok 5: Zostavenie komponentov
- Vezmite Veroboard a jeho stranu potrite medeným povlakom škrabkou.
- Teraz umiestnite komponenty opatrne a dostatočne blízko, aby sa obvod obvodu nestal príliš veľkým
- Opatrne urobte pripojenia pomocou spájkovačky. Ak pri vytváraní spojov dôjde k akejkoľvek chybe, pokúste sa spojku odpájať a spojku opäť správne spájkovať, nakoniec však musí byť spoj utiahnutý.
- Po vykonaní všetkých spojení vykonajte skúšku spojitosti. V elektronike je testom kontinuity kontrola elektrického obvodu s cieľom skontrolovať, či prúd tečie požadovanou cestou (či je to s istotou úplný obvod). Skúška spojitosti sa vykonáva nastavením malého napätia (zapojeného v súprave s diódou LED alebo rozruchom vytvárajúcim súčasť, napríklad piezoelektrický reproduktor) vybraným spôsobom.
- Ak test spojitosti vyhovuje, znamená to, že obvod je vykonaný správne podľa želania. Teraz je pripravená na testovanie.
Obvod bude vyzerať ako na obrázku nižšie:
Detektor mobilných telefónov využívajúci Schottkyho diódu
Aplikácie
Existuje široká škála aplikácií obvodu detektora mobilných telefónov. Niektoré z jeho aplikácií sú uvedené nižšie:
- Môže byť použitý vo vyšetrovacích a konferenčných miestnostiach na zistenie prítomnosti mobilného telefónu.
- Neoprávnený prenos zvuku alebo videa je možné zistiť detekciou mobilného telefónu na určitých miestach.
- Odcudzené mobilné telefóny je možné zistiť v konkrétnom scenári pomocou tohto obvodu mobilných detektorov.
Obmedzenia
Vyššie uvedené, detektorové obvody mobilných telefónov, majú určité obmedzenia.
- Prvý obvod je detektor nízkeho dosahu. Jeho rozsah je iba pár centimetrov.
- Schottkyho dióda, ktorá má vyššiu výšku bariéry, je menej citlivá na tie signály, ktoré sú porovnateľne menšie.
