Как сделать индикатор напряженности поля
Простой индикатор ВЧ излучения своими руками
В этой статье рассмотрены схемы простых индикаторов ВЧ поля. Простейший индикатор ВЧ излучения можно собрать всего из нескольких деталей и ему не нужен источник питания. Вторая схема собрана на нескольких транзисторах.
Данные схемы можно использовать для контроля ВЧ поля, например передатчика, сотового телефона, при ремонте СВЧ печи и т.д.
Принципиальная схема простейшего индикатора поля
На рисунке, выше показана схема простого индикатора напряженности поля.
Данный индикатор высокочастотного поля можно использовать как индикатор напряженности поля при согласовании выхода передатчика с сопротивлением излучения антенны, для обнаружения и измерения излучения передатчика, а также измерения частоты его колебаний, проградуировав ручку переменного конденсатора.
Индикатор представляет собой детекторный приемник, нагрузкой которого служит микроамперметр. Ток полного отклонения прибора 100 мкА.
Основное достоинство этой схемы индикатора — это отсутствие питания. Стрелка индикаторной головки отклоняется от наводящего в антенне ВЧ поля, поэтому излучение должно быть достаточной величины.
Прибор собирают на изоляционной плате. Антенна — тонкий металлический штырь длиной 20 — 30 см. Для диапазона 25 — 31 МГц контурную катушку L1 заматывают на каркасе диаметром 12 мм. Она содержит 12 — 14 витков провода ПЭВ-1, Конденсатор С1 — подстроечный с воздушным диэлектриком. Ось ротора выводят на переднюю панель и снабжают лимбом с нанесенной шкалой, проградуированной в Мегагерцах.
Широкополосный индикатор ВЧ поля на транзисторах
Если его расположить не далеко от сотового телефона (до 1м), то в момент звонков (при включении передатчика телефона) будет загораться светодиод.
Если на выходе поставить реле — то данную схему можно использовать, например для удалённого полива цветов, включения света или включения какого нибудь другого потребителя.
Электрические характеристики индикатора
1. напряжение питания: от 3 до 12 В;
2. расстояние срабатывания: около 1 м;
3. печатная плата: 2,2 см х 2,8 см;
4. частоты срабатывания — мобильный телефон сигнал GSM.
Описание схемы
Сигнал с антенны усиливается транзисторным усилителем на трех S8050. Последний управляет светодиодом. Если сигнал не обнаружен (никаких звонков нет или нет GSM телефона рядом) — светодиод не светит.
Индуктивность (катушка). Проволока ф 0,25 — 0,5 мм эмалированная (ПЭЛ, ПЭВ) около 5-10 витков.
Индикатор ВЧ поля
Хочу представить схему устройства, которое имеет чувствительность к высокочастотному электромагнитному излучению. В частности, его можно применить для индикации входящих и исходящих вызовов мобильного телефона. Например, если телефон находится на беззвучном режиме, то это устройство позволит быстрее заметить входящий звонок или SMS.
Все это помещается на монтажную плату длиной 7 см.
Большую часть платы занимает схема индикации.
Также здесь присутствует антенна.
Антенной может служить отрезок любого провода длиной не менее 15 см. Я сделал ее в виде спирали, похожую на катушку. Ее свободный конец просто припаян к плате, чтобы он не болтался. Было испробовано много разных форм антенны, но я пришел к выводу, что важнее не форма, а её длина, с которой вы можете поэксперементировать.
Давайте рассмотрим схему.
Здесь собран усилитель на транзисторах.
В качестве транзистора VT1 использован КТ3102ЕМ. Решил выбрать именно его, потому что он имеет очень хорошую чувствительность.
Все остальные транзисторы (VT2-VT10) это 2N3904.
Рассмотрим схему индикации: транзисторы VT4-VT10 здесь являются ключевыми элементами, каждый из которых включает соответствующий светодиод при поступлении сигнала. В роли транзисторов этой шкалы могут быть использованы любые, можно даже КТ315, но при пайке удобнее использовать транзисторы в корпусе ТО-92 из-за удобного расположения выводов.
Здесь использованы пороговые диоды (VD3-VD8), и поэтому в каждый момент времени светится только один светодиод, показывая уровень сигнала. Правда этого не происходит по отношению к излучению мобильного телефона, так как сигнал постоянно пульсирует с большой частотой, вызывая свечение почти всех светодиодов.
Количество, «светодиодно-транзисторных» ячеек не следует делать больше восьми. Номиналы базовых резисторов здесь одинаковые и составляет 1 кОм. Номинал будет зависеть от коэффициента усиления транзисторов, при использовании КТ315 следует тоже использовать резисторы на 1 кОм.
Номинал резисторов R13 И R14 зависит от потребляемого светодиодами тока, и будет лежать в пределе от 300 до 680 Ом, но номинал резистора R13 может быть изменен в зависимости от питающего напряжения или при недостаточной яркости светодиодной шкалы. Вместо него можно припаять подстроечный резистор и добиться желаемой яркости.
На плате имеется переключатель, который включает некий «турбо режим» и пропускает ток в обход резистора R13, вследствие чего увеличивается яркость шкалы. Я его использую при питании от батарейки типа крона, когда она подсаживается и шкала светодиодов тускнеет. На схеме переключатель не указан, т.к. он не обязателен.
После подачи питания светодиод HL8 начинает гореть сразу и просто указывает на то, что устройство включено.
Питается схема напряжением от 5 до 9 Вольт.
Далее можно изготовить для него корпус, например из прозрачного пластика, а в качестве основания можно использовать фольгированный текстолит. Подключив антенну к металлизации платы, возможно удастся повысить чувствительность этого индикатора высокочастотных излучений.
Кстати, на излучение микроволновки он тоже реагирует.
Индикатор напряженности поля
Для налаживания антенно-фидерных трактов любительских радиостанций необходим индикатор напряженности высокочастотного электрического поля. Предлагаемый в этой статье прибор отличается от обычно используемых высокой чувствительностью и широкой полосой рабочих частот.
Традиционно индикатор напряженности поля представляет собой антенну (чаще всего, в виде короткого штыря), амплитудный детектор (выпрямитель РЧ напряжений) и стрелочный измеритель (как правило, микроамперметр). Для повышения чувствительности индикатор делают активным, снабжая его усилителем РЧ или постоянного тока.
В предлагаемом индикаторе (рис. 1) отсутствует обычный амплитудный детектор, поскольку его функции выполняет микросхема К174ПС4— перемножитель сигналов, широко используемый радиолюбителями в смесителях радиоприемников, конвертерах и т. д.
Таким образом, в выходном сигнале микросхемы присутствует постоянная составляющая и переменная составляющая удвоенной частоты, Постоянная составляющая пропорциональна квадрату входного напряжения, поэтому показания микроамперметра РА1, подключенного к выходу микросхемы, будут пропорциональны мощности сигнала, излучаемой антенной. Переменную составляющую легко подавить, установив конденсатор С7 достаточной емкости. Диоды VD1, VD2 служат для защиты входных цепей микросхемы от мощных сигналов.
Питается устройство от батареи напряжением 9 В («Крона», «Корунд», «Ника») и потребляет ток примерно 1,5 мА, Работоспособность сохраняется при уменьшении напряжения питания до 6 В. Максимальный ток через микроамперметр РА1 ограничен резисторами R1, R2.
В устройстве можно применитьпрактически любой малогабаритный стрелочный индикатор с током полного отклонения стрелки от 50 до 150 мкА, На частоте 28 МГц чувствительность устройства (минимальный регистрируемый сигнал) был 2. 3 мВ, а зависимость показаний от входного напряжения имела квадратичный характер (рис. 2). Благодаря атому прибор более чувствителен к изменениям напряженности поля, что позволяет точнее настраивать антенно-фидерные тракты. Так, например, при изменении напряжения на входе устройства в 1,4 раза (3 дБ) показания индикатора увеличиваются вдвое.
Большинство деталей размещают на печатной плате (рис. 3) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плату нужно разместить ближе к антенне внутри металлического корпуса подходящих габаритов. Рядом с платой можно укрепить источник питания. На передней стенке корпуса устанавливают микроамперметр и выключатель. Антенна — телескопическая от малогабаритные транзисторных приемников. Она должна полностью убираться в корпус. Изменяя длину выдвинутой части антенны, можно в определенных пределах регулировать чувствительность устройства к напряженности электромагнитного поля.
Налаживания устройства не требует, но если будет применена другая микросхема, то придется подобрать резисторы (они должны быть одинаковых номиналов), чтобы на выводах микросхемы было напряжение, примерно равное половине напряжения источника питания. При необходимости балансировку прибора (нулевые показания микроамперметра РА1 в отсутствие сигнала на входе устройства) можно произвести подбором резистора R1 или резистора R2.
По сравнению с пассивным индикатором данное устройство имеет значительно более высокую чувствительность, что позволяет настраивать антенны при меньшем уровне мощности, а также обнаруживать месторасположение подслушивающих устройств — «жучков». Частотная характеристика индикатора определяется параметрами примененной микросхемы. В авторском варианте его чувствительность на частоте 145 МГц уменьшалась втрое.
При желании индикатор можно сделать избирательным, установив на его входе перестраиваемый LC-контур.
Индикаторы поля
Индикатор высокочастотного радиоизлучения ( индикатор поля) является нужным и полезным прибором, с помощью которого удобно контролировать состояние электронного изделия, а также обнаруживать источники радиоизлучения в помещениях ( например жучки, радиомикрофоны и т.д. ) и в других местах. Из доступных для самостоятельного изготовления в этом случае будет пассивный индикатор электромагнитного высокочастотного поля. При минимуме деталей и отсутствии активных компонентов он показывает действительно уровень поля, а не возможные неполадки своей электронной схемы.
Главным элементом для изготовления индикатора высокочастотного излучения является сверхвысокочастотный детекторный диод. В качестве такого диода могут быть применены старые (скорее всего точечные) СВЧ диоды типа Д405, Д602 или подобные, СВЧ детекторные диоды Шотки КА202 – КА207, импортные детекторные СВЧ диоды. В крайнем случае, для пробы можно взять германиевый диод вроде Д311, но его рабочая частота не превысит 100 МГц.
Главным отличием детекторного диода является то, что прямая ветвь его вольтамперной характеристики начинает подниматься сразу от 0 В. Ни в коем случае не следует измерять СВЧ диоды тестером. В случае отсутствия характериографа можно снять характеристику вручную с использованием вольтамперметра, подавая на вход прямое напряжение с шагом 0,05 В и ограничивая постоянный ток через него величиной не более 0,5 мА.
Когда диод найден, можно приступить к изготовлению индикатора (Рис.1). Собственно, самим индикатором выступает стрелочный микроамперметр РА1 с пределом измерения тока 30 – 50 мкА. Кремниевые диоды VD1, VD2 защищают детектор и индикатор от перегрузки. Антенной WA1 могут служить “усы” из медного провода диаметром 1-2 мм длинной 200-300 мм или две телескопические антенны. Для большей чувствительности индикатора длинна антенны должна быть близка к полуволне измеряемого излучения.
С помощью пассивного индикатора поля удобно исследовать поведение передатчиков, оценивать диаграммы направленности антенн, но для обследования помещений пассивный индикатор неудобен. Он имеет невысокую чувствительность, размахивая таким индикатором затруднительно увидеть изменение положения стрелки прибора, да и сам высокочувствительный стрелочный микроамперметр очень не любит сотрясений и ударов.
Для удобства применения приходится окружить СВЧ детектор электронной схемой (Рис.2). Схема осуществляет световую и звуковую индикацию уровня напряжённости поля. Изменение напряжённости поля можно оценивать по частоте следования звуковых сигналов длительностью 0,2 мс и частотой около 1 кГц или вспышек светодиода VD4.
Количество сигналов меняется от одного за десятки секунд до непрерывного тона при большом уровне сигнала. Звуковая индикация позволяющая оценивать текущий уровень ВЧ излучения и регулятор чувствительности позволяют быстро и эффективно локализовать источник радиоизлучения.
Первый ОУ DA1.1 является неинвертирующим усилителем постоянного тока, величина усиления которого регулируется резистором R3, совмещённым с выключателем. Следующие два каскада на DA1.2, DA1.3 построены по однотипной схеме управляемого мультивибратора на ОУ. Повторитель на DA1.4 служит формирователем уровня “земли”. На DA1.3 собран мультивибратор, управляемый напряжением высокого уровня, его частота около 1000 Гц. Звуковой мультивибратор запускается от генератора управляемого напряжением, выполненного на DA1.2.
Положительные импульсы генератора не зависят от уровня входного сигнала, их длительность около 0,2 с задаёт цепочка R8, C3. Длительность пауз между импульсами зависит от скорости разряда С3 через транзистор VT1 и резистор R6. А проводимость транзистора VT1 в свою очередь зависит от входного ВЧ напряжения выпрямленного детектором VD1 и увеличенного усилителем постоянного тока на DA1.1. В качестве DA1 используется счетверённый операционный усилитель с диапазоном входных сигналов, включающим нулевое входное напряжение.
Если чувствительность индикатора покажется недостаточной, то перед VD1 можно включить широкополосный высокочастотный усилитель выполненный по схеме на Рис.3 или Рис. 4. Чтобы широкополосный УВЧ не возбуждался и имел равномерную частотную характеристику, он должен быть выполнен с соблюдением требований конструирования высокочастотных устройств. Транзисторы для УВЧ желательно брать с граничной частотой не менее 4 ГГ.
Прибор снабжён телескопической антенной WA1 и питается от девятивольтовой батареи. Переменным резистором R3, совмещённым с выключателем питания SA1, регулируют чувствительность прибора. Его выставляют таким образом, чтобы увеличение уровня напряжённости поля вызывало наиболее резкое изменение частоты следования импульсов индикации.
В. Г. Белолапотков, А. П. Семьян “ШПИОНСКИЕ ШТУЧКИ И НЕ ТОЛЬКО, 500 схем для радиолюбителей”, Наука и техника, Санкт-Петербург, 2007г, стр. 148-151
Как сделать индикатор напряженности поля
Рис. 4.15. Индикатор поля
Усиление микросхемы определяется отношением R6/R8 при малых сигналах на входе. При увеличении напряжения на выводе 6 микросхемы до 0,6–0,7 В происходит открывание диода VD2 и в цепь обратной связи усилителя подключается резистор R7, что уменьшает усиление и делает шкалу прибора линейной.
В качестве ОУ можно применить 140УД12 или 140УД6 (предпочтительнее). В случае использования УД6 резистор R9 из схемы необходимо удалить. Резистором R10 осуществляется установка шкалы прибора на 0.
VT1— СВЧ транзистор, например КТ399.
L1 — 8 витков, провода 0,5 на оправке 5 мм. L2 — 6 витков, того же провода. Дросселя L3, L4 по 60-100 мкГн.
Схема № 16. Индикатор напряженности поля представлен на
http://cxem.net/indicator/indicatorl5.php. Особенность индикатора (рис. 4.16) в способе отображения уровня напряженности — на пятиуровневой светодиодной шкале.
Индикатор может контролировать напряженности полей с частотой до 1000 МГц. АЧХ индикатора не измерялось, так как его функция не измерять уровень ВЧ поля в абсолютных значениях, а демонстрировать его уровень и изменение этого уровня в условных единицах.
Однако, при наличии необходимой аппаратуры, можно сделать соответствующие таблицы. Во всяком случае, он уверенно реагирует:
— на сигнал СВ-радиостанции, работающей в диапазоне 27 МГц;
— на сигнал сотового телефона, работающего на значительно более высоких частотах.
Рис. 4.16. Индикатор напряженности поля
ВЧ-сигнал наводится в антенне W1 и поступает на усилительный каскад на VT1. Здесь работает относительно низкочастотный транзистор КТ3102. Возможно, используя транзистор типа КТ368, КТ381, можно улучшить работу индикатора на ВЧ. На выходе усилительного каскада включен детектор на германиевых диодах VD1 и VD2.
На конденсаторе СЗ выделяется постоянное напряжение, величина которого пропорциональна напряженности ВЧ поля. Это напряжение измеряется шкальным индикатором на поликомпараторной ИМС ВА6137, предназначенной для работы в индикаторах уровня. Уровень напряженности поля оценивают по линейной шкале из пяти светодиодов HL1—HL5.
Индикатор питается от источника из двух последовательно включенных гальванических элементов. Роль корпуса играет пластмассовый футляр для зубной щетки. В нем расположены два элемента питания (один за другим) и детали индикатора. В просверленные отверстия вклеены светодиоды, образующие линейную шкалу. Выводы светодиодов служат и опорными точками для монтажа микросхемы А1.
Роль антенны играет складная телескопическая антенна (с поворотным шарниром) радиоприемника или магнитолы.
Шарнир закреплен с боковой части корпуса так, что в сложенном положении антенна расположена параллельно корпусу. Для работы ее разворачивают на 180° (или другой угол) и вытягивают на нужную длину. Чувствительность можно регулировать, изменяя длину антенны.
При передатчика индикатор располагают на некотором расстоянии от его антенны, величина которого зависит от мощности и изменение его мощности излучения оценивают при светодиодной шкале. При необходимости индикатор удаляют или приближают к антенне передатчика. Индикатор целесообразно использовать при налаживании передатчиков мощностью не более 0,5 Вт. В противном случае он оказывается слишком чувствительным даже со сложенной антенной и его приходится далеко уносить.
Примечание.
В том случае, если нужно индицировать значительную мощность излучения, можно предусмотреть выключатель, отключающий питание от УВЧ на транзисторе VT1.
Вместо антенны можно подключить объемную катушку диаметром около 100 мм из трех витков толстого намоточного провода. Один конец катушки подключают вместо W1, а второй — на общий минус питания. Не исключен вариант и со сменными перестраиваемыми контурами, на разные частотные участки (получится волномер).
Глава 5. Разрабатываем и собираем постановщики помех радиомикрофонам
В случае, если под рукой нет приемника для поиска радиопередатчиков, но необходимо быть уверенным, что вас не подслушивают, можно воспользоваться передатчиком помех для подавления приемных устройств, которые могут снимать информацию с радиозакладок.
Сначала рассмотрим схему простого и надежного передатчика помех диапазона 100–170 МГц с мощностью излучения около 100 мВт. Этот диапазон выбран не случайно, так как большинство микропередатчиков предназначены для работы именно в этом диапазоне ввиду наличия дешевых и высококачественных приемников.
Выходная мощность передатчика в пределах 100 мВт позволяет получить на входе расположенного рядом приемника соотношение «сигнал/шум», 1/100 или 1/50. Этого более чем достаточно даже для экзотических видов модуляции (ЛЧМ,ФКМ и пр.) для того, чтобы полностью подавить информационный сигнал с радиозакладки. Схема передатчика помех для радиозакладок представлена на
Передатчик помех состоит из двух частей:
— модулятора (выполнен в виде мультивибратора на транзисторах VT1, VT2);
— задающего генератора на транзисторе VT3.
Рис1. Схема передатчика помех для радиозакладок
В передатчике помех применена частотная манипуляция с частотой манипуляции 8 Гц и девиацией около 80 кГц (для расширения спектра помехи).
— бескаркасная, имеет 3–4 витка провода ПЭВ 0.8, диаметр катушки 5 мм, шаг намотки 1,5 мм.
— бескаркасная, содержит один виток (диаметром 9 мм) провода ПЭВ-2-0,6 вокруг «холодного» конца катушки L1. Передатчик собран в металлической коробке 40×80 мм. Высокочастотная часть собрана навесным монтажом. В качестве антенны применен полуволновый вибратор из медной проволоки диаметром 2–4 мм.
Принципиальная схема еще одного приведена на Источником шума является полупроводниковый диод — стабилитрон VD1 типа КС168А, работающий в режиме лавинного пробоя при очень малом токе. Сила тока через стабилитрон VD1 составляет всего лишь около 100 мкА. Шум, как полезный сигнал, снимается с катода стабилитрона через конденсатор С1 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя DA1 типа КР140УД1208. На неинвертирующий вход этого усилителя поступает напряжение смещения, равное половине напряжения питания с делителя напряжения, выполненного на резисторах R2 и R3.
Принципиальная схема несложного генератора помех
Режим работы микросхемы определяется резистором R5, а коэффициент усиления — резистором R4. С нагрузки усилителя, переменного резистора R6, усиленное напряжение шума поступает на усилитель мощности, выполненный на микросхеме DA2 типа К174ХА10. С выхода усилителя шумовой сигнал через конденсатор С4 поступает на малогабаритный широкополосный громкоговоритель В1.