Pengenalan dan Motivasi
Tujuan Pengajaran ini adalah untuk menunjukkan bagaimana untuk merekabentuk dan membina sebuah litar resonator yang akan membolehkan kita menala kepada frekuensi radio AM yang diberikan. Kami juga akan membincangkan secara ringkas bagaimana frekuensi radio dihantar dan bagaimana modulasi amplitud (AM) berfungsi.
Peralatan dan Bahan
Disenaraikan di bawah adalah bahan yang diperlukan untuk membina dan menguji litar ini.
- Breadboard
- Oscilloscope
- Penjana Fungsi
- Bekalan Kuasa
- Kapasitor berubah-ubah
- Induktor - rod dan gegelung; boleh dibuat dengan tangan
- Antena radio AM (pilihan)
- Batang keluli
- Kabel, wayar magnetik
- Radio komersial - untuk ujian
Petua sebelum bermula:
Gunakan radio komersial (yang anda tahu sudah berfungsi) untuk menguji ruang kerja anda untuk memastikan anda dapat mengambil isyarat radio AM. Sesetengah bangunan adalah AM-terlindung dan akan menghalang isyarat AM walaupun untuk radio komersil. Anda mungkin juga ingin mengambil perhatian stesen radio mana yang paling kuat di lokasi anda jika anda ingin peluang terbaik memilih sesuatu.
Bekalan:
Langkah 1: Merancang Resonator
Merancang Resonator
Resonator adalah penapis bandpass yang menyaring frekuensi di luar beberapa julat yang berpusat pada kekerapan resonan sifatnya. Penapis bandpass terdiri daripada induktor dan kapasitor selari. Kekerapan resonan (dalam Hertz) penapis akan
di mana L adalah induktansi induktor di Henries dan C adalah kapasitansi kapasitor di Farads. (Untuk maklumat lanjut mengenai litar penapis, lihatlah ini).
Kekerapan isyarat radio AM berkisar dari kira-kira 500 kHz kepada kira-kira 1600 kHz. Secara idealnya, untuk dapat mengakses pelbagai frekuensi AM ini, anda memerlukan kapasitor yang berubah-ubah dengan julat yang cukup luas untuk memberikan kekerapan resonansi kira-kira 500 kHz pada kapasitans terbesar dan kekerapan kira-kira 1600 kHz pada kapasitansi paling kurang untuk induktansi L . Kapasitor yang berubah-ubah adalah lebih sukar untuk dicapai daripada induktor, jadi mungkin lebih praktikal untuk mencari kapasitor variabel yang baik terlebih dahulu dan kemudian membuat induktor induktansi yang sesuai.
Penting: Perlu diingat bahawa mana-mana elemen dalam litar anda mungkin akan menyumbang beberapa induktans atau kapasitans, jadi pengiraan anda tidak akan sempurna. Adalah dinasihatkan untuk mencuba untuk merangkumi pelbagai frekuensi daripada yang sepertinya perlu, untuk membolehkan beberapa margin ralat.
Jika anda memilih untuk menggunakan antena AM luaran, ia akan menyumbang induktansi yang ketara kepada litar resonator anda. Pertimbangkan meletakkan antena anda secara selari dengan induktor berdedikasi anda jika anda lebih suka menyimpang di sisi mempunyai induktans yang lebih kecil dan siri dengan induktor anda jika anda lebih suka mempunyai induktansi yang lebih besar. Ambil perhatian bahawa menggunakan antena luaran tidak perlu, kerana induktor rod dan gegelung akan bertindak sebagai antena. Jika anda tidak menggunakan antena luaran, anda perlu memastikan mempunyai rod dan gegelung induktor.
Jika anda boleh mengukur induktansi antena anda, perhatikan bahawa induktor secara siri menambah sebagai
dan induktor secara selari menambah sebagai
Langkah 2: Membuat Induktor
Membuat Induktor
Membuat induktor sendiri boleh semudah membungkus wayar di sekeliling batang. Bagaimanapun, adalah penting untuk mengira bilangan lilitan wayar yang diperlukan memandangkan lebar wayar dan rod anda, bahan rod anda, dan induktansi yang anda inginkan. Laman web ini berguna untuk mengira induktansi gegelung dawai yang diberikan dengan wayar dan rod radii, ketelapan relatif bahan rod, dan bilangan lilitan wayar di gegelung. Ketelapan relatif bahan rod anda agak mudah untuk dilihat. Nilai umum kebolehtelapan relatif boleh terdiri daripada kira-kira 1 untuk udara, kayu, dan aluminium hingga 100 untuk keluli dan sehingga kira-kira 640 untuk ferit.
Semasa membuat gegelung dengan giliran yang lebih sedikit seolah-olah menggoda untuk menjimatkan beberapa kerja, menyedari bahawa dengan bergilir-gilir pada gegelung anda membolehkan margin ralat yang lebih besar.
Langkah 3: Simulasi Stesen Radio
Simulasi Stesen Radio
Kerana sangat sukar untuk mengetahui dengan tepat induktansi dan kapasitansi litar resonator anda, sangat berguna untuk menyesuaikan resonator anda kepada isyarat frekuensi yang diketahui dan kuat. Untungnya, ini tidak sukar dilakukan dengan penjana fungsi, dan ini akan membolehkan anda mengawal kekerapan stesen radio simulasi anda sendiri!
Pertama, anda perlu membungkus beberapa lilitan wayar di sekitar batang keluli. Bilangan lilitan dawai atau saiz rod dan dawai tidak penting bagi tujuan ini, kerana tujuan gegelung ini adalah untuk menghasilkan medan magnet yang akan diambil oleh antena anda (sama ada batang dan gegelung induktor yang dibuat dalam langkah sebelumnya atau antena luaran, jika anda menggunakannya). Sambungkan hujung gegelung ke output penjana fungsi anda, dan tetapkan output penjana fungsi menjadi kekerapan stesen radio yang anda mahu cuba ambil. Voltan masa yang berbeza-beza penjana fungsi akan menyebabkan aliran masa yang berbeza-beza berjalan melalui gegelung dawai, yang seterusnya menghasilkan medan magnet yang berbeza-beza. Medan magnet ini akan diambil oleh antena anda dan ditafsirkan seperti frekuensi radio.
Langkah 4: Menala ke Stesen Radio Simulasi
Menala ke Stesen Radio Simulasi
Sekarang bahawa anda telah mencipta stesen radio anda sendiri, letakkan gegelung dekat antena anda untuk memastikan isyarat anda menjadi kukuh dan jelas. Lihatlah output resonator anda pada osiloskop. Isyarat dari gegelung anda mestilah jelas, tetapi cuba menyesuaikan kapasitansi kapasitor ubah anda untuk melihat jika anda dapat melihat perbezaan. Sebaik sahaja anda yakin bahawa apa yang anda lihat adalah isyarat dari stesen radio simulasi anda, laraskan kapasitor berubah-ubah sehingga isyarat yang anda lihat kelihatan maksimum. Konfigurasi itu harus menjadi kapasitansi ideal untuk memilih isyarat radio frekuensi yang ditetapkan oleh penjana fungsi.
Langkah 5: Menala kepada Isyarat AM Sebenar
Menala kepada Isyarat AM Sebenar
Sebaik sahaja anda telah menemui konfigurasi yang anda mahu gunakan untuk mengambil kekerapan yang anda kehendaki, matikan penjana fungsi. Resonator anda perlu ditetapkan untuk mengambil isyarat radio kekerapan itu, tetapi anda mungkin masih mahu melakukan penalaan halus dengan kapasitor anda untuk memastikan anda mengambil frekuensi radio sebaik yang anda boleh.
Perhatikan bahawa isyarat yang anda pilih bukan isyarat audio, iaitu, anda tidak boleh mengambil output ini kepada penceramah dan mengharapkan untuk mendengar siaran radio. Isyarat radio AM adalah dimodulasi amplitud, supaya isyarat audio dimodulasi melalui gelombang pembawa (lihat ilustrasi di bawah).
Pada paparan osiloskop, isyarat amplitud yang dimodulasi mungkin kelihatan seperti ini:
Untuk mendapatkan isyarat audio, adalah perlu untuk membina demodulator untuk demodulate isyarat AM, tetapi itu adalah topik untuk hari yang lain.
