Как сделать искусственную землю
Радио-как хобби
Устройство «Искусственная земля»
Устройство «Искусственная Земля» (Artificial Ground) применяется радиолюбителями-коротковолновиками на своих радиостанциях и является высокочастотным заземлением ( не путать с обычным заземлением на заземляющий контур)
С его помощью устраняется высокочастотный потенциал на корпусе трансивера или усилителя мощности при работе на передачу.
Как пишется в умных статьях, цитирую-« С его помощью устраняют реактивную составляющую на участке между шасси радиостанции и реальной землей, искусственно приближая «Землю» непосредственно к корпусу радиостанции.» А если говорить простым языком, то с помощью устройства «Искусственная земля» устраняют полностью или в значительной мере помехи от радиопередающих устройств на бытовую технику-телевизоры, телефоны, активные акустические системы и прочее.
Помехи эти возникают при не очень хорошем согласовании антенн, или в случае применения недостаточно хорошо настроенной и отлаженной самодельной радиопередающей аппаратуры.
Но, случаи бывают разные…
Изредка я тоже выхожу в эфир. Использую при этом фабричный трансивер. Антенны у меня настроены в резонанс и согласованы. Кроме того, мой трансивер имеет встроенный автоматический антенный тюнер, который обеспечивает оптимальные условия для работы выходного каскада, и тем самым, устраняет вероятность появления помех на бытовую аппаратуру.
За основу взята схема аналогичного устройства, выпускаемого фирмой MFJ Enterprises:
После ряда манипуляций и испытаний эта схема претерпела небольшие изменения-для повышения чувствительности была переделена схема измерителя ВЧ тока-вместо одного диода был применен мостик из 4-х диодов. Финальный вариант выглядит так:
Устройство «Искусственная земля» собрано в корпусе от компьютерного блока питания. К клемме Х1, которая подсоединена к корпусу, подключается корпус трансивера или усилителя мощности. К клемме Х2, которая изолирована от корпуса, подключается или внешнее заземление, или противовес.
В случае применения противовеса, он должен иметь длину около четверти длины волны того диапазона, на котором наблюдаются помехи на бытовую технику.
Элементы L1С1 служат для настройки устройства. Трансформатор Т1-трансформатор тока и работает в схеме измерителя ВЧ тока. ВЧ ток, протекающий по цепи клемма Х1, индуктивность L1, емкость С1, первичная обмотка трансформатора Т1, клемма Х2, наводит во вторичной обмотке трансформатора Т1 высокочастотное напряжение, которое после выпрямления диодным мостиком, индицируется на измерительном приборе. Переменный резистор R2-регулировка чувствительности измерителя.
Детали.
В качестве конденсатора переменной емкости применен обычный конденсатор с воздушным диэлектриком от ламповых радиоприемников, имеющий две секции с пределами изменения емкости 12…495 пФ.
Катушка индуктивности L1 в моем случае намотана на кольце из феррита 600НН и диаметром 40 мм, и содержит 12 витков провода диаметром 0,5 мм с отводами от каждого витка. Индуктивность получилась что-то около 50 мкГн.
Трансформатор Т1 измерителя тока намотан на ферритовом кольце К12 проницаемостью 50…600 (не критично) и содержит 40 витков провода диаметром 0, 2 мм во вторичной обмотке. Первичная обмотка содержит два витка провода диаметром 0,5 мм.
Вид собранного устройства «Искусственная земля» сверху:
Плата измерителя ВЧ тока расположена на задней панели:
Органы управления на передней панели:
Важный момент-такое устройство обязательно должно иметь ножки из изоляционного материала.
Как пользоваться устройством.
Ставим конденсатор переменной емкости С1 в положение максимальной емкости. Включаем трансивер (передатчик) на передачу. Подаем или несущую, или тональный сигнал.
Переключением индуктивности L1 находим такое положение, при котором показания измерителя максимальны. После этого подстройкой КПЕ С1 находим максимум показаний. Это и будет положение, при котором ВЧ тока на корпусе трансивер (передатчика или УМ) минимален. Соответственно-и помехи будут или устранены, или сведены к минимуму.
Разумеется, на каждом диапазоне это устройство нужно будет подстраивать.
Сразу отмечу, что в моем случае помехи на FM радиоприемник при передаче наблюдаются на диапазоне 7 МГц. И полностью их устранить не удалось.
Это не в последнюю очередь зависит и от качества и схемотехники FM приемника-дешевые китайские приемники от помех не спасет ничто и никто))
Видео о работе этого устройства будет чуть позже.
Как сделать искусственную землю
Устройство «искусственная земля»
Важную роль на радиостанции играет заземление. В радиопередающих устройствах желательно использовать также и высокочастотное заземление. Предлагаемое устройство «Искусственная Земля» (Artificial Ground), является эффективным ВЧ заземлением. С его помощью устраняют реактивную составляющую на участке между шасси радиостанции и реальной землей, искусственно приближая «Землю» непосредственно к корпусу радиостанции.
«Общую точку» — шасси Антенного Тюнера соединяют согласно схеме (рис.1) с корпусом РА, трансивера, электронного ключа и т.д. Провод применяют в изоляции диаметром 2. 3 мм, медный, одножильный или многожильный. Можно применить оплетку с толстого коаксиального кабеля диаметром 10-12мм продетого в кембрик.
Если в составе радиостанции нет Антенного Тюнера, то общей точкой соединения блоков будет PA, т.е. Усилитель Мощности, но не трансивер. В качестве заземления желательно не использовать батарею центрального отопления. В худшем случае можно использовать кран (трубу) холодной воды, в лучшем — заземленный контур здания.
Устройство Искуственная Земля изготавливается в небольшом экранированном корпусе с диэлектрическими ножками. Необходимо, чтобы контакт с другими устройствами по шасси был только посредством соединения ”Общая Точка” Антенного Тюнера – Разъем Х1 Устройства Искуственная Земля.
Х2 – Выход Устройства Искусственная Земля соединяют также с «Землей», но уже в другом месте, например с краном холодной воды или подключают противовес длиной 1/4 длины волны для конкретного диапазона. Эта часть схемы работает как ВЧ Заземление.
Порядок настройки
Устройства Искусственная Земля :
Вначале настраивают Антенный Тюнер по минимум КСВ по его входу, обеспечивая необходимую нагрузку для передатчика. Затем настраивают Устройство Искуственная Земля по МАКСИМУМ показаний прибора М изменяя значения переменной индуктивности L2 и переменного конденсатора С2.
Использование ВЧ заземления способствует повышению эффективности радиостанции в плане устранения таких видов помех, как TVI, помех телефонным аппаратам и звукозаписывающей аппаратуре.
Хотел бы добавить, что есть плохая, низкого качества бытовая аппаратура и это есть большая проблема, но к большому сожалению, есть и низкого качества передающая аппаратура. Не раз приходилось слышать, как трансивер можно настроить одной отверткой. Увы, такому трансиверу ВЧ Заземление не поможет.
Игорь Подгорный, EW1MM
У радиолюбителей, живущих в многоэтажных домах, часто возникают проблемы с качественным заземлением своей аппаратуры. Характерная ошибка — заземлять аппаратуру на батарею отопления. Это неправильно. Если отсутствует специальная клемма на электрическом щитке, подключаться надо к трубе водоснабжения с холодной водой.
На корпусе трансивера или передатчика всегда присутствует высокочастотное напряжение и, чем больше выходная мощность, тем больше его величина. «Искусственная земля» подключается между корпусом трансивера и точкой заземления, иначе говоря, в разрыв провода заземления. Для того, чтобы снять постоянную составляющую с корпуса трансивера, его соединяют с землей отдельным проводом, минуя «Искусственную землю», но в точку заземления, отличную от той куда подключается разъем Х2.
Рекомендуется применять коаксиальный кабель в качестве антенного фидера или использовать симметричную линию связи плюс симметрирующее устройство. Следует остерегаться применить антенны открытого типа, например, VS1АА, а также широкополосных трансформаторов и катушек на феррите, особенно при больших мощностях. Могут появиться помехи приему телевидения (TVI). На рис.2, приведем схему «Искусственной земли» MFJ-931 [1], Надеюсь, что предлагаемые рекомендации помогут устранить помехи от работы Вашей любительской радиостанции.
Как сделать искусственную землю
Устройство Искусственная Земля
Важную роль на радиостанции играет заземление. В радиопередающих устройствах желательно использовать также и высокочастотное заземление. Предлагаемое устройство «Искусственная Земля» (Artificial Ground), является эффективным ВЧ заземлением. С его помощью устраняют реактивную составляющую на участке между шасси радиостанции и реальной землей, искусственно приближая «Землю» непосредственно к корпусу радиостанции.
«Общую точку» — шасси Антенного Тюнера соединяют согласно схеме (рис.1) с корпусом РА, трансивера, электронного ключа и т.д. Провод применяют в изоляции диаметром 2. 3 мм, медный, одножильный или многожильный. Можно применить оплетку с толстого коаксиального кабеля диаметром 10-12мм продетого в кембрик.
Если в составе радиостанции нет Антенного Тюнера, то общей точкой соединения блоков будет PA, т.е. Усилитель Мощности, но не трансивер. В качестве заземления желательно не использовать батарею центрального отопления. В худшем случае можно использовать кран (трубу) холодной воды, в лучшем — заземленный контур здания.
Устройство Искуственная Земля изготавливается в небольшом экранированном корпусе с диэлектрическими ножками. Необходимо, чтобы контакт с другими устройствами по шасси был только посредством соединения ”Общая Точка” Антенного Тюнера – Разъем Х1 Устройства Искуственная Земля.
L1 — обычный токовый трансформатор. В моем случае, это 1 виток провода диаметром 1,6 мм на столбике из сложенных вместе 2-х –3-х ферритовых колец с проницаемостью 50. 400. Диаметр кольца некритичен. Через кольцо продевается провод, соединяющий вход устройства X1 и L2. L2 — переменная индуктивность от р/станции «РСБ-5», «Микрон» и т.д. С2 — от лампового вещательного приемника. R1 — выводится на переднюю панель, определяет чувствительность схемы измерения. X1 — соединен с корпусом Устройства Искуственная Земля и соединяется с корпусом Антенного Тюнера (Общая точка), при его отсутствии с PA. Х2 — разъем ВЧ типа.
Х2 – Выход Устройства Искусственная Земля соединяют также с «Землей», но уже в другом месте, например с краном холодной воды или подключают противовес длиной 1/4 длины волны для конкретного диапазона. Эта часть схемы работает как ВЧ Заземление.
Порядок настройки:
Вначале настраивают Антенный Тюнер по минимум КСВ по его входу, обеспечивая необходимую нагрузку для передатчика. Затем настраивают Устройство Искуственная Земля по МАКСИМУМ показаний прибора М изменяя значения переменной индуктивности L2 и переменного конденсатора С2.
Использование ВЧ заземления способствует повышению эффективности радиостанции в плане устранения таких видов помех, как TVI, помех телефонным аппаратам и звукозаписывающей аппаратуре.
Хотел бы добавить, что есть плохая, низкого качества бытовая аппаратура и это есть большая проблема, но к большому сожалению, есть и низкого качества передающая аппаратура. Не раз приходилось слышать, как трансивер можно настроить одной отверткой. Увы, такому трансиверу ВЧ Заземление не поможет.
Поговорим о радио?
Блог о радиоприеме и аппаратуре, электронике и многом другом. Сайт для радиолюбителей
Устройство «Искусственная земля»
У радиолюбителей, живущих в многоэтажных домах, часто возникают проблемы с качественным заземлением своей аппаратуры. Характерная ошибка — заземлять аппаратуру на батарею отопления. Это неправильно. Если отсутствует специальная клемма на электрическом щитке, подключаться надо к трубе водоснабжения с холодной водой.
В системе заземления, так же, как и в антенно-фидерной системе, присутствует реактивная составляющая, как индуктивная, так и емкостная, которые необходимо как-то скомпенсировать. Для этой цели используются устройства, получившие название «Искусственная земля».
«Искусственная земля» на самом деле представляет собой специальное согласующее устройство с ВЧ — вольтметром (рис.1).
На корпусе трансивера или передатчика всегда присутствует высокочастотное напряжение и, чем больше выходная мощность, тем больше его величина. «Искусственная земля» подключается между корпусом трансивера и точкой заземления, иначе говоря, в разрыв провода заземления. Для того, чтобы снять постоянную составляющую с корпуса трансивера, его соединяют с землей отдельным проводом, минуя «Искусственную землю», но в точку заземления, отличную от той куда подключается разъем Х2.
Устройства типа «Искусственная земля« очень эффективно устраняют TVI и помехи радиовещанию, телефонам, звуковоспроизводящей и видеоаппаратуре. Вместо заземления, подключаемого к разъему Х2, можно подсоединить противовес длиной В согласующих устройствах и приборах типа «Искусственная земля» могут применяться однотипные детали, причем, при желании можно одно превращать в другое, нужно только помнить, в случае «Искусственной земли» корпус должен быть надежно изолирован — ножки (стойки или крепеж) из хорошего изоляционного материала.
Трансформатор Т1 подобен трансформатору тока, используемому в КСВ-метрах. Катушка L1 содержит 22 витка. Она намотана проводом диаметром 0,1 … 0,2 мм на ферритовом кольце 50 — 400НН. Витки равномерно распределяются, но окружности кольца. Катушка L3 от РСБ-5 или подобная, конденсатор СЗ от старого лампового радиоприемника с зазором не менее 0,5 мм. Резистор R3 выводится на лицевую панель, а R1 — подстроечный.
Для изготовления можно предложить похожее устройство другого автора. Схема состоит из обычного Г образного LC контура с измерителем ВЧ тока на трансформаторе и переключателем для собственно противовесов тюнера. Длина самого противовеса некритична, так для диапазона 40 метров достаточно 9-10 метров. Если используются другие диапазоны, то можно переключать на противовес другой длины. Их может быть несколько.
При правильной настройке ток через «искусственную землю» должен быть максимальным, что будет говорить о том, что устройство эффективно «заземляет» передатчик и антенно-фидерное устройство. Чувствительность прибора регулируется потенциометром 250 кОм. Резистор R1 должен быть безиндукционным и мощностью 2 ватта. Его можно набрать из двух по 110 Ом или иной комбинации, главное суммарная мощность.
По большому счёту абсолютно все детали некритичны, разве что выпрямительный диод. Автор пишет что использовал слаботочный диод Шоттки 1N6263, но так же хорошо будет работать наш германиемый Д18 или 1Д507. Измерительная головка на 50 микроампер. Блокировочные конденсаторы ставьте из тех что есть.
Трансформатор тока на Т50-2 содержит один и десять витков медного провода 0,3 мм в эмалевой изоляции. Тоже не критично. Переключатель отводов желательно с максимальным количеством положений, но на одно направление. L1 содержит 21 виток такого же провода с отводами от 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 и 19 витков. Вот фото конструкции автора (QSTjune2016).
В статье пишется что он использует противовес 2,4 метра и успешно решает свои проблемы в диапазонах выше 20 метров. Провод до «земли» трансивера должен быть минимальной длины (и сопротивления), так как является частью излучающей системы.
Настраивать устройство следует по следующему алгоритму: сначала выбирается самый короткий противовес, переключателем S1 и конденсатором C1 пытаются настроить виртуальное заземление по максимуму тока. Если длины провода противовеса недостаточно при любом положении переключателя, значит необходимо изменить длину противовеса переключателем S2.
Сам не пробовал, но по логике вещей улучшится всё, но TVI устранить полностью вряд ли удастся, так как в любом телевизоре есть и усилитель сигнала и преселектор. В случае когда преселектор не очень, а усилитель хорош, результат может оказаться недостаточным.
Как сделать искусственную землю
Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства.
Как известно, экологические свойства и плодородие почвы в первую очередь определяются содержанием в ней гумуса и комковатостью (структурой) почвы.
При этом искусственные грунты обычно изготавливаются из малоплодородных почв различными путями: добавлением питательных веществ в виде биогумуса или других органических удобрений, а также добавлением торфа, минеральных удобрений, добавлением определенных микроорганизмов, минеральных добавок и т.п. Основной недостаток этих способов состоит в отсутствии четкой структуры и низкой биопроизводительности искусственных грунтов.
Лучшими считаются способы с использованием природных комплексов черноземообразующих организмов, включающих беспозвоночных и находящиеся у них внутри культуры микроорганизмов, создающие высокое содержание гумуса и структуры почв (патент RU 2433109, МКИ: COSF 11/08, приор. 05.08.2009). Получающийся экочернозем и способ его получения приняты за прототип.
Недостаток прототипа состоит в недостаточном содержании гумуса и низкой производительности получения экочернозема.
Цель изобретения состоит в повышении содержания гумуса и повышении производительности создания почвы из отходов.
Новое вещество имеет следующие свойства:
— высокое содержание гумуса, четко выраженную комковатость (структуру) почвы, повышенную влагостойкость, влагоемкость и воздухопроницаемость.
Указанная цель достигается также тем, что способ получения биогрунта воздушного состоит в том, что смешивают отходы жизнедеятельности животных и другие органо-минеральные отходы, добавляют торф, малоплодородную землю и другие наполнители, полученную смесь дробят до получения не менее 40% мелких комков, отбирают 1…5% смеси и пропускают через дезинтегратор для получения сверхмелких комков, перемешивают их с остальной смесью, добавляют экочернозем в количестве 3…7% от объема смеси и концентрированный почвенный раствор в количестве 1…3% от объема смеси, добавляют сорбирующие добавки до обеспечения порозности не менее 40%, смесь перемешивают пересыпанием в емкости со смещенным центром тяжести до обеспечения однородности, перемещают смесь в неподвижную емкость и выдерживают при оптимальной температуре в пределах 20…37°C не менее 24 часов.
Основное отличие способа получения от прототипа состоит в искусственной организации структуры почвы, за счет использования сорбирующих компонентов, различных по влагоемкости и воздухопроницаемости и отличающихся по размерности частиц. В способе-прототипе переработка смеси и создание гумуса производились в пищеварительном тракте червей, которые проделывали каналы в почве, обеспечивая ее проницаемость, поддерживали температуру, оптимальную для микроорганизмов, и измельчали смесь до потребляемой микроорганизмами. Но при этом производительность переработки определялась скоростью размножения червей, т.е. цикл их удвоения составляет примерно 30 суток. В предложенном способе микроорганизмы из внесенной порции концентрированного почвенного раствора попадают в среду, где они могут размножаться во всем объеме смеси, а удвоение их количества происходит за 20…60 минут. Беспозвоночные в этой работе больше не требуются, а получаемое вещество имеет вышеуказанные свойства, отличающие его от экочернозема.
Особенность финального перемешивания пересыпанием в емкости со смещенным центром тяжести состоит в том, что только таким образом удается получить однородную смесь различных по размеру частиц без слипания.
Если смешиваемые отходы содержат патогенные микроорганизмы и/или семена сорняков, то их необходимо уничтожить, для чего засоренный ими компонент можно измельчить до частиц не более 10 микрон на кавитационном гидроударном дезинтеграторе.
Для ускорения процесса одновременно с внесением концентрированного почвенного раствора можно добавить экочернозем в количестве 3…7% от объема смеси.
Реализация предложенного способа описана на примере с использованием полужидкого помета и фрезерованного торфа, уже состоящего из крупных и мелких частиц.
100 л помета естественной влажности помещают в смесительную емкость со смещенным центром тяжести, добавляют 50-100 л торфа, добавляют специализированный (полученный от переработки помета) концентрированный почвенный раствор 3-6 л, добавляют при необходимости воду, смесь должна быть достаточно влажной, но воздухопроницаемой, и перемешивают. Затем отбирают часть смеси (1-5%), доизмельчают на кавитационном гидроударном дезинтеграторе типа КАГУД до частиц размерностью менее 10 микрон, возвращают в смесительную емкость, добавляют в смесь сорбирующие вещества (торф, измельченную солому, опилки) до достижения достаточной воздухопроницаемости, перемешивают пересыпанием, когда достигают равномерности состава по всему объему, смесь пересыпают в емкость слоем до 40 см. Смесь выдерживают при оптимальной температуре (от 20 до 37 градусов, в зависимости от состава смеси) в течение суток, затем отправляют на склад или потребителю.
Полученный таким способом биогрунт воздушный обеспечивает ускоренный рост растений и высокую урожайность. Цикл его производства из отходов не превышает двух суток вместо месяца для экочернозема.