🌮 🙏🏻 💜 Arduino - pemancar siaran AM berkemampuan mikro 🏠 🖖 🕵🏾

Banyak yang masih memiliki radio dengan band CB dan LW, dan penerimaan radio amatir di band ini juga tetap. Pada gelombang sedang, tanpa gangguan (di luar kota, di taman, di balkon, dengan antena eksternal atau, dalam kasus ekstrim, di dekat jendela apartemen), banyak stasiun radio jarak jauh diterima di malam hari, tetapi hanya suara yang terdengar di udara pada siang hari. Dalam rentang DV, tidak ada stasiun radio sama sekali.

Perbaiki situasi menggunakan pemancar radio berdaya rendah sederhana yang beroperasi dalam radius beberapa meter. Dalam proses merakit salah satu desain ini, penulis memiliki ide untuk mencoba membuat pemancar berbasis Arduino.

Persyaratan dasar untuk perangkat: papan Arduino UNO atau Arduino Leonardo yang tersedia, kesederhanaan maksimum rangkaian listrik (tidak lebih rumit daripada pemancar sederhana pada satu transistor) dan kualitas suara memuaskan untuk rentang AM.

Sebagai pembawa untuk keperluan kami, Anda dapat menggunakan sinyal gelombang persegi, yang mudah diterima, dan diterima di salah satu harmonik. Mengingat rendahnya daya pemancar, sinyal harmonik "ekstra" tidak akan menyebar melampaui batas ruangan dan tidak akan mengganggu yang lain.

Kesulitan timbul dengan kontrol amplitudo: sinyal pada keluaran hanya dapat mengambil dua nilai, dan penggunaan DAC yang paling sederhana pun akan menambah selusin resistor pada desain.

Catatan pelarian tentang analogWrite

Perhatikan bahwa menggunakan PWM dan analogWrite dalam versi klasiknya tidak akan berhasil karena frekuensi pembawa yang tinggi, setidaknya 150 kHz untuk batas bawah kisaran DW. Meskipun PWM, tetapi digunakan dalam kapasitas yang berbeda, itu akan membantu untuk mendapatkan solusi.

Di sisi lain, kontrol lebar pulsa hanya diterapkan. Mari kita cari tahu bagaimana parameter ini akan memengaruhi amplitudo harmonisa yang termasuk dalam sinyal.

Kami menunjukkan

f (t)

$f (t)$ fungsi gelombang persegi dengan periode

T

$T$ durasi pulsa

L

$L$ dan amplitudo A:

Dalam dekomposisi

f (t)

$f (t)$ Seri Fourier

f (t) = f r a c a_{0} 2 + s u m_{n = 1}^{i n f t y} k i r i [a_{n} c o s k i r i (f r a c 2 p i n t T k a n a n) + b_{n} s i n k i r i (f r a c 2 p i n t T k a n a n) k a n a n]

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

peluang

b_{n}

$b_n$ berdasarkan paritas

f (t)

$f (t)$ sama dengan nol. Oleh karena itu, amplitudo

n -

$n-$ harmonik th bertepatan dengan koefisien

a_{n} = f r a c 2 T i n t_{- T}^{T} f (s) c o s k i r i (f r a c 2 p i n s T k a n a n) d s = f r a c 2 T i n t_{- L / 2}^{L / 2} A c o s k i r i (f r a c 2 p i n s T k a n a n) d s =

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

= k i r i . f r a c A p i n s i n k i r i (f r a c 2 p i n s T k a n a n) k a n a n |_{- L / 2}^{L / 2} = f r a c 2 A p i n s i n k i r i (f r a c p i n L T k a n a n) .

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

Tapi

s i n (x) = x + o (x^{2})

$\ sin (x) = x + o (x ^ 2)$ di

x h i n g g a 0

$x \ hingga 0$ dan

s i n (x)

$\ sin (x)$ mendekati dengan baik

x

$x$ jika

x

$x$ tidak cukup. Makanya, untuk yang kecil

L

$L$ ketergantungan amplitudo

n -

$n-$ harmonik dari

L

$L$ dekat dengan linier, dan alih-alih amplitudo pembawa, Anda dapat mengubah durasi pulsa, berhati-hatilah agar tidak melebihi nilai yang cukup kecil!

Sangat mudah untuk menulis sketsa untuk membentuk sinyal seperti itu, tetapi ini tidak perlu: sinyal siap pakai dari bentuk yang diinginkan dapat diperoleh pada output dengan modulasi lebar pulsa. Dengan frekuensi PWM 62,5 kHz, frekuensi harmonik ketiga adalah 187,5 kHz, dan jatuh ke rentang siaran gelombang panjang. Cukup menerapkan sinyal frekuensi rendah ke output Arduino yang sesuai dan menghubungkan antena ke sana, PWM akan melakukan sisanya. Hanya penting bahwa nilai parameter nilai fungsi analogWrite tidak melebihi batas yang ditentukan oleh nilai distorsi yang diizinkan. Nilai batas ini.

Biarkan

L = a l p h a T

$L = \ alpha T$ dimana

a l p h a i n [0, 1]

$\ alpha \ in [0, 1]$ - Durasi pulsa dalam fraksi periode. Lalu

a_{n} (a l p h a) = f r a c 2 A p i n s i n (a l p h a p i n)

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

.
Penyimpangan relatif

a_{n} (a l p h a)

$a_n (\ alpha)$ dari fungsi linear

2 A a l p h a

$2A \ alpha$

f r a c 2 A a l p h a - f r a c 2 A p i n s i n (a l p h a p i n) 2 A a l p h a = f r a c a l p h a p i n - s i n (a l p h a p i n) a l p h a p i n h i n g g a 0

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

a l p h a h i n g g a 0

$\ alpha \ hingga 0$ . Dengan peningkatan

a l p h a

$\ alpha$ deviasi tumbuh. Untuk

a l p h a = 0, 085

$\ alpha = 0,085$ dan

n = 3

$n = 3$ itu sekitar 10%, yang cukup banyak. Ketika memilih harmonik orde tinggi, penyimpangan menjadi lebih besar. Sejak pada durasi pulsa PWM 8 bit

a l p h a = 1

$\ alpha = 1$ sesuai dengan nilai = 255, lalu untuk untuk

a l p h a l e q $ 0, 08

$\ alpha \ leq $ 0,08$ perlu bahwa nilai tidak melebihi

255 c d o t 0, 085 s e k i t a r 22

$255 \ cdot 0,085 \ sekitar 22$ . Perkiraan yang dihasilkan memungkinkan Anda untuk mendapatkan gagasan tentang urutan nilai yang dapat diterima dan kemudian memilih nilai yang sesuai secara eksperimental.

Hasil dari blok teori besar adalah skema sederhana:

dan sketsa yang sangat sederhana:

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); }

Sebagai antena, segmen kawat pemasangan sepanjang 1 meter digunakan.

SHIFT menetapkan nilai pada output PWM ketika tidak ada sinyal input. Dalam proses modulasi, bervariasi dari 1 hingga 15, durasi pulsa dalam kasus ini adalah 1/255 hingga 15/255 periode.

Konstanta SKALA dipilih secara eksperimental sehingga sinyal dari output telepon sesuai dengan kisaran nilai yang dapat diterima pada output PWM.

Ketika sinusoid 1 kHz diumpankan ke input perangkat dari GSS, sinyal keras dari bentuk tidak terdistorsi diperoleh pada output penerima yang disetel ke frekuensi 187,5 kHz:

Kisaran penerimaan untuk superheterodyne saku adalah sekitar satu setengah meter.

Kali kedua dalam rentang DW, sinyal diterima pada frekuensi 250 kHz. Hilangnya kualitas oleh telinga ketika beralih ke harmonik keempat tidak terlihat. Dengan peningkatan bilangan harmonik, peningkatan distorsi, tetapi dengan parameter yang dipilih dan pada harmonik kesembilan 562,5 kHz, yang jatuh di bagian bawah rentang gelombang menengah, kualitas tetap dapat diterima.

Dengan meningkatkan (dalam batas wajar) nilai SHIFT, Anda dapat mencoba untuk meningkatkan kualitas suara dengan mencari kompromi antara peningkatan jumlah tingkat pengambilan sampel dan peningkatan distorsi. SKALA dalam hal ini harus dikurangi untuk menjaga koefisien modulasi. Namun, kemungkinan menerima pada harmonisa yang lebih tinggi hilang. Misalnya, percobaan dengan SHIFT = 16 dan SCALE = 4 menunjukkan hasil yang baik pada frekuensi 187,5 kHz, tetapi dalam rentang CB distorsi sangat besar.

Hasilnya adalah perangkat sederhana yang tidak mengandung induktor buatan sendiri. Keuntungannya termasuk stabilitas frekuensi pembawa dan tidak adanya modulasi frekuensi palsu, yang biasanya menjadi masalah untuk desain sederhana.

Di akhir artikel, sebuah video menunjukkan operasi pemancar mikro.

Arduino - pemancar siaran AM berkemampuan mikro

More articles: