اردوينو - مرسل البث AM الصغيرة

لا يزال لدى العديد من أجهزة الراديو مع نطاقات CB و LW ، ولا يزال استقبال راديو الهواة في هذه النطاقات. على الموجات المتوسطة ، في غياب التداخل (خارج المدينة ، في الحديقة ، على الشرفة ، بهوائي خارجي أو ، في الحالات القصوى ، بجوار نافذة الشقة) ، يتم استقبال العديد من محطات الراديو عن بعد في المساء ، ولكن يتم سماع الضوضاء فقط على الهواء خلال النهار. في نطاق DV ، لا توجد محطات راديو على الإطلاق.

قم بتصحيح الموقف باستخدام جهاز إرسال لاسلكي منخفض الطاقة يعمل في دائرة نصف قطرها عدة أمتار. في عملية تجميع أحد هذه التصاميم ، كان لدى المؤلف فكرة محاولة صنع مثل هذا المرسل القائم على أردوينو.

المتطلبات الأساسية للجهاز: لوحة Arduino UNO أو Arduino Leonardo المتاحة ، الحد الأقصى من بساطة الدائرة الكهربائية (ليس أكثر تعقيدًا من أبسط أجهزة الإرسال على ترانزستور واحد) وجودة الصوت مرضية لمجموعة AM.

كحامل لأغراضنا ، يمكنك استخدام إشارة موجة مربعة ، يسهل استقبالها واستقبالها في أحد التوافقيات. نظرًا لقلة طاقة جهاز الإرسال ، فإن إشارات التوافقيات "الإضافية" لن تنتشر خارج حدود الغرفة ولن تتداخل مع الآخرين.

تنشأ الصعوبات مع التحكم في السعة: يمكن للإشارة عند المخرجات أن تأخذ قيمتين فقط ، واستخدام أبسط DAC سيضيف عشرات المقاومات إلى التصميم.


من ناحية أخرى ، يتم تنفيذ التحكم في عرض النبضة ببساطة. دعنا نكتشف كيف ستؤثر هذه المعلمة على اتساع التوافقيات المدرجة في الإشارة.

نشير $$$f (t)$ دالة الموجة المربعة مع الفترة $$$T$ مدة النبض $$$L$ والسعة أ:

في التحلل $$$f (t)$ سلسلة فورييه

$$

$$f (t) = \ frac {a_0} {2} + \ sum_ {n = 1} ^ {\ infty} \ left [a_n \ cos \ left (\ frac {2 \ pi nt} {T} \ right) + b_n \ sin \ left (\ frac {2 \ pi nt} {T} \ right) \ right]$$

احتمالات $$$b_n$ بحكم التكافؤ $$$f (t)$ يساوي صفر. لذلك ، السعة $$$n-$ يتزامن التوافقي عشر مع المعامل

$$

$$a_n = \ frac {2} {T} \ int _ {- T} ^ {T} f (s) \ cos \ left (\ frac {2 \ pi ns} {T} \ right) ds = \ frac {2 } {T} \ int _ {- L / 2} ^ {L / 2} A \ cos \ left (\ frac {2 \ pi ns} {T} \ right) ds =$$

$$

$$= \ left. \ frac {A} {\ pi n} \ sin \ left (\ frac {2 \ pi ns} {T} \ right) \ right | _ {- L / 2} ^ {L / 2} = \ frac {2A} {\ pi n} \ sin \ left (\ frac {\ pi n L} {T} \ right).$$

لكن $$$\ sin (x) = x + o (x ^ 2)$ في $$$x \ إلى 0$ و $$$\ sin (x)$ يقترب بشكل جيد $$$x$ إذا $$$x$ لا يكفي. ومن ثم ، بالنسبة للصغار $$$L$ اعتماد السعة $$$n-$ التوافقيات من $$$L$ قريب من الخط ، وبدلاً من سعة الناقل ، يمكنك تغيير مدة النبض ، مع مراعاة أنه لا يتجاوز بعض القيمة الصغيرة بما فيه الكفاية!

من السهل كتابة رسم تخطيطي لتكوين مثل هذه الإشارة ، ولكن هذا ليس ضروريًا: يمكن الحصول على إشارة جاهزة للشكل المطلوب عند الإخراج مع تعديل عرض النبض. بتردد PWM يبلغ 62.5 كيلوهرتز ، فإن تردد التوافقي الثالث هو 187.5 كيلوهرتز ، ويقع في نطاق البث للموجات الطويلة. يكفي تطبيق إشارة تردد منخفض على خرج Arduino المقابل وتوصيل هوائي به ، وسوف يقوم PWM بالباقي. من المهم فقط ألا تتجاوز قيمة معلمة القيمة الخاصة بدالة analogWrite الحد الذي تحدده قيمة التشوهات المسموح بها. قيم هذه الحدود.

دع $$$L = \ alpha T$ أين $$$\ alpha \ في [0، 1]$ - مدة النبض في أجزاء الفترة. ثم

$$

$$a_n (\ alpha) = \ frac {2A} {\ pi n} \ sin (\ alpha \ pi n)$$

.
الانحراف النسبي $$$a_n (\ alpha)$ من الوظيفة الخطية $$$2A \ alpha$

$$

$$\ frac {2A \ alpha - \ frac {2A} {\ pi n} \ sin (\ alpha \ pi n)} {2A \ alpha} = \ frac {\ alpha \ pi n - \ sin (\ alpha \ pi ن)} {\ alpha \ pi n} \ إلى 0$$

في $$$\ alpha \ إلى 0$ . مع الزيادة $$$\ alpha$ الانحراف ينمو. ل $$$\ alpha = 0.085$ و $$$n = 3$ حوالي 10٪ ، وهي نسبة كبيرة. عند اختيار ترتيب أعلى توافقي ، يصبح الانحراف أكبر. منذ مدة نبضة PWM 8 بت $$$\ alpha = 1$ يتوافق مع القيمة = 255 ، ثم لـ $$ من الضروري ألا تتجاوز القيمة $$$255 \ cdot 0،085 \ 22 $ تقريبً$ . يسمح لك التقدير الناتج بالحصول على فكرة عن ترتيب القيم المقبولة ثم تحديد القيم المناسبة تجريبيًا.

نتيجة الكتلة النظرية الضخمة هي مخطط بسيط:

ورسم بسيط للغاية:

void setup() { //   TCCR1A = TCCR1A & 0xe0 | 1; TCCR1B = TCCR1B & 0xe0 | 0x09; } int const SHIFT = 8; int const SCALE = 8; void loop() { analogWrite(9, (analogRead(A0) - 512) / SCALE + SHIFT); } 

كهوائي ، تم استخدام جزء من سلك التركيب بطول متر واحد.

يقوم SHIFT بتعيين القيمة عند خرج PWM عندما لا تكون هناك إشارة دخل. في عملية التشكيل ، تختلف من 1 إلى 15 ، ومدة النبض في هذه الحالة هي من 1/255 إلى 15/255 من الفترة.

يتم اختيار ثابت SCALE بشكل تجريبي بحيث تتناسب الإشارة من خرج الهاتف مع النطاق المقبول للقيم عند خرج PWM.

عندما يتم تغذية الجيوب الأنفية 1 كيلوهرتز لمدخلات الجهاز من GSS ، يتم الحصول على إشارة صاخبة لشكل غير مشوه عند خرج جهاز الاستقبال الذي تم ضبطه على تردد 187.5 كيلوهرتز:


يبلغ نطاق الاستقبال للجيب الفائق للجيب حوالي متر ونصف.

في المرة الثانية في نطاق DW ، يتم استقبال الإشارة بتردد 250 كيلو هرتز. فقدان الجودة عن طريق الأذن عند التحول إلى التوافقي الرابع غير محسوس. مع زيادة العدد التوافقي ، تزداد التشوهات ، ولكن مع المعلمات المحددة وعند التوافقي التاسع التوافقي 562.5 كيلوهرتز ، الذي يقع في الجزء السفلي من نطاق الموجة المتوسطة ، تظل الجودة مقبولة.

من خلال زيادة قيمة SHIFT (في حدود معقولة) ، يمكنك محاولة تحسين جودة الصوت من خلال البحث عن حل وسط بين زيادة في عدد مستويات أخذ العينات وزيادة في التشويه. يجب تخفيض مقياس في هذه الحالة من أجل الحفاظ على معامل التشكيل. ومع ذلك ، يتم فقدان إمكانية تلقي التوافقيات أعلى. على سبيل المثال ، أظهرت تجربة باستخدام SHIFT = 16 و SCALE = 4 نتيجة جيدة بتردد 187.5 كيلوهرتز ، ولكن في نطاق CB كانت التشوهات كبيرة جدًا.

والنتيجة هي جهاز بسيط لا يحتوي على لفائف محلية الصنع. وتشمل مزاياها استقرار تردد الموجة الحاملة وغياب تعديل التردد الهامشي ، والذي عادة ما يمثل مشكلة في التصاميم البسيطة.

في نهاية المقال ، مقطع فيديو يوضح تشغيل جهاز الإرسال الصغير.