Het schema : deel 5

Als laatste komt de sense-antenne , probe of hoe je het ook wilt noemen aan bod .
Het doel van de sense-antenne is om het elektrisch veld , dit in tegenstelling tot de ferrietantenne die het magnetisch veld gebruikt, te "vangen" en elektrisch samen te voegen met het signaal van die ferrietantenne.
Waarom en hoe dit moet gebeuren is beschreven in het artikeltje dat in de rechtse kolom staat onder de titel " een beetje antennetheorie ". Dit laatste is een beetje schamper bedoeld , het is wel even doorbijten op die tekst. Ik ben er in elk geval nog niet volledig uit en kom ook andere theorieën tegen wat dit alles niet geheel duidelijk maakt .Zo zit ik nog verveeld met het geval 90° faseverschuiving . Dit wordt altijd aangehaald om het antennediagram dat normaal een 8-vorm heeft om te zetten naar een niervorm dankzij die 90° faseverschuiving. Niets aan de hand denkt U, maar U mag niet vergeten dat de E-en H-veld op zichzelf ook al 90° verschoven zijn , althans als we over het quasi-stationair veld spreken , anders zijn ze wél in fase! ( bij het stralingsveld dus).Het quasi-stationair veld is het veld dat nog aan de " antenne plakt " en zich tot de golflengte/2PI uitstrekt , waarna het overgaat naar het stralingsveld. Op een afstand van 4 a 5 golflengtes zou de invloed van het stationair veld nihil zijn . Als dit allemaal waar is , wilt dit dan zeggen dat we onze kit moeten afregelen minimum op 5 maal 80m = 400m afstand van de vos . En dat dan dichter bij de vos er een ongewenste faseverschuiving optreedt die ons antennediagram verstoort in negatieve zin .
De praktijk zal dit moeten uitwijzen , dit alles is dus theorie!

Nu nog het schema: Er is een gekozen voor een FET en dat is een begrijpelijke keus omdat een FET een hoge ingangsweerstand heeft . De FET zal daardoor het antennetje minimaal belasten . Het antennetje is heel kort in vergelijking met zijn golflengte en zal daardoor sterk capacitief zijn . Het signaal wordt dan nog eens via een condensator aangeboden op de gate van T1. De weerstand R1 legt deze gate galvanisch aan massa . De FET is geschakeld als " common source" dit is te zien doordat de source ontkoppeld is met C2. Nog in de source staat een weerstand van 1k ( R2) . Deze stelt in feite de FET in en wel zodanig dat de gate negatief staat t.o.v. de source en hoe groter deze weerstand , hoe negatiever dan de gate staat . Het werkingspunt dat hiermee bepaalt wordt op de FET -ingangskarakteristiek bepaalt hiermee ook de versterking van deze FET. In de drain staat dan een spoel die meegewikkeld wordt op de ferrietstaaf en zo de inkoppeling bewerkstelligt .De wikkelzin op de ferrietstaaf is ook nog eens van belang , anders zou je wel eens van de vos kunnen weglopen ipv er naar toe! Om nog even op de sourceweerstand terug te komen , wij hebben een trimmer voorzien in serie met deze weerstand om meer soepel de instelling en daardoor de versterking te regelen . Dit staat niet op dit schema.
Omdat slechts de sens-antenne op verzoek moet ingeschakeld worden , is er een drukknopje voorzien .
Er wordt op gewezen dat de FET gevoelig is voor statische lading die de gate kan vernietigen . Daarom is enige voorzichtigheid geboden bij aanraken van de sense-antenne.Soms worden hier ook wel twee antiparallel geschakelde diodes tussen de gate en de massa gesoldeerd om de ze gate te beschermen .

Ziezo , ik denk dat het schema nu volledig besproken is en dat we naar de praktijk kunnen overgaan .

Het schema : deel 4

De oscillatorkring en de handregeling.
We weten al dat het aktieve gedeelte van de oscillator zich in de TCA440 bevindt , dus kunnen we ons hier beperken tot de passieve componenten .Wederom zien we hier een afgestemde kring dmv de TOKO 3333R spoel en het daarrond hangend condensatorennetwerk waarbij ook de varicap D1 behoort .Zoals al beschreven bij de BFO moeten we goed opletten wat de fasedraaiïng en de rondgaande versterking betreft.
De versterking zit in het ic en daar hebben we weinig vat op maar met de fasedraaiïng kunnen we wel iets verkeerd doen . Het is dus goed opletten welke spoel-pin je aan welke ic-pin aanknoopt .We hebben hier namelijk te doen met een Hartley oscillator en de noodzakelijke terugkoppeling gebeurt hier door een aftakking op de spoel . Deze aftakking ligt niet in het midden , en het zou wel eens kunnen zijn als je b.v. pin 1 en 3 van de spoel zou omkeren dat het spul niet meer oscilleert . Gelukkig hebben we een print ontwikkeld waardoor je geen fouten kunt maken . Kleine opmerking : pin 5 op het schema van de spoel bestaat eigenlijk niet , dit moet pin 6 zijn .
De trimmer C11 staat parallel met C28 en dienen tesamen om de oscillator " in de band" te brengen .De afstemming zelf gebeurt dus met de varicap . De varicap is een gelijkspanningsgeregelde condensator .De regelspanning wordt aangeboden via R4 en via een spanningsdeler bestaande uit R7,R6 als potentiometer en R5 . R7 en R5 bepalen de onder en bovensgrens voor het afstembereik . het één en ander hangt natuurlijk af van hoever de spoel geregeld staat .Merk ook op dat de varicap ( zoals steeds) in sperzin geschakeld is . De kathode ligt hier aan de + . Daardoor trekt deze diode heel weinig stroom en is R4 dan ook van hoge waarde.
Bij C10 en C28 staat respectievelijk N150 en N750 vermeld . Dit komt overeen met een bepaalde kleurcode op de condensator en wilt zeggen dat ze een Negatieve temperatuurscoëfficient hebben . Waarom ? Om de drift mogelijks te compenseren van de schakeling . De spoel heeft namelijk een positieve temperatuurscoëfficient en zo heffen ze ,zo goed en kwaad als het kan, elkaar op , dit ten voordele van de frequentiestabiliteit.
Wat staat er nog op het schema ? Condensator C12 die een ontkoppelde rol speelt en eigenlijk wel belangrijk is als men het hoogfrequent schema zou bekijken van de oscillatorkring .
De kathode van de varicap die op DC gebied aan de + van de voeding ligt , ligt eigenlijk op AC ( dus HF )-gebied aan de massa ! .Dit dankzij deze C12 .Eigenlijk is dit ook voor de spoel het geval.
C13 legt ook één kant van de secundaire van de spoel aan massa.

De spanningsdeler R14 met R8 tesamen met C16 hebben we eigenlijk al verklapt in de beschrijving van de TCA440, evenzo de ontkoppelingscondensator C14.
Deze dient om de MF-versterking te regelen en onrechtstreeks dus ook het LF . Hiermee sparen we een volumeregelaar uit .

De afregeling bespreken wij bij de indienstname/metingen van de print .

Het schema : deel 3

Voor dat we onze soldeerbout warm stoken ga ik eerst in vogelvlucht ic TCA440 uitleggen .
Zie daarvoor bijstaande figuur .
De TCA440 is van oorsprong van Siemens en bevat de volledig functie van een AM-ontvanger met alles der-op en der-aan wat nodig is , uitgenomen een LF-eindtrap .
Buiten de algemene spanningsstabilisator ( 3,5V) die voor bijna alle blokken telt zien we van links naar rechts de volgende blokjes .
De préstage of RF ingangstrap Hierbij zijn pin 1 en 2 de symmetrische ingangen , is pin 3 de ingangspin om de versterking te regelen ( regelbereik 38 dB , dat is ongeveer 80 x in spanning) en geeft zijn uitgangssignaal inwendig af aan de mixer.De mixer zelf heeft nog een tweede ingang natuurlijk en deze komt van het oscillatorblokje .De mixer heeft twee uitgangen ( pin 15 en 16), daardoor krijgt men de kans om enerzijds een afgeleid regelsignaal te maken om de RF -ingangstrap te sturen en anderzijds de mogelijkheid het gewenste signaal uit te filteren uit de brij mengprodukten die ontstaan zijn in de mixer.
De oscillator zelf bevat de aktieve onderdelen en hoeft enkel uitwendig voorzien worden in een afgestemde kring op de juiste frequentie . Pinnen 4 , 5 en 6 zorgen voor de gewenste aansluiting .
Nadat de gewenste midden frequentie uitgefilterd is , wordt dit weer aangeboden aan pin 12 zijnde de ingang van de eerste middenfrequenttrap ( IF -stage) van in het totaal vier trappen die in cascade staan ( achtereenvolgend) . Merk op dat de eerste drie trappen inwendig voorzien kunnen worden van een regelsignaal uit het blokje if-gain control .
De totale versterking van deze trappen is niet min .Een totaal van 62dB ( 1250 x in spanning) is het regelbereik.Tezamen met het eerste regelbereik zitten we aan 100000 x !)
Het is trouwens zo dat eerst de derde trap geregeld wordt en dan in stapjes pas de tweede en als laatste de eerste.
Het laatste regelbereik doen we handmatig met onze potmeter R9 die binnenkomt aan pin 9 van de IF-gain control .De préstage regelen we niet en staat vast ingesteld door R3 en ontkoppeld met C5.
De IF-gain control heeft nog een uitgang waarop een S-meter kan aangesloten worden . Dit is in dit ontwerp niet gedaan en wordt niet als een gemis beschouwd. Ons oor kan sneller en beter verschillen detekteren .
Dan schiet er nog over pin 11 en 13 , hiermee ontkoppelen we de eerste middenfrequenttrap en pin 7 die uiteindelijk ons versterkt en geregeld middenfrequentsignaal aanbiedt. Pin 16 is de voeding voor de mixer en pin 14 de algemene voeding voor de stabilisator . Dankzij de inwendige stabilisator hoeven we ons geen zorgen maken over stabilteit van de voedingsspanning .

Het schema : deel 2

Ditmaal bespreken we de BFO ( Beat Frequency Oscillator) en de mengtrap.
De BFO is een oscillator die tezamen met een ander signaal van ongeveer dezelfde frequentie aangeboden wordt aan een mengtrap met als resultaat een nieuw signaal dat in het hoorbaar gebied ligt . Let wel er worden nog vele andere mengprodukten gegenereerd maar die hebben we hier niet nodig .
Waarom hebben we een BFO nodig ? Wel de uitzendig van de vossen is een ongemoduleerde draaggolf en daardoor niet hoorbaar , geen modulatie dus.Door een signaal op te wekken dat bijna op de middenfrequentie ligt zal er een verschiltoon hoorbaar worden die , na menging , ons de vos doet horen .
De BFO bestaat hier bij ons uit één transistor T2 en een aantal componenten zoals twee weerstanden R10 en R11 en een filterblokje F3 .
Wanneer hebben we een oscillator ?Daar zijn minstens twee criteria voor nodig .
1. De versterking van de trap moet de verzwakking van de terugkoppelcomponenten compenseren , men zegt ook wel dat de rondgaande versterking minstens één moet zijn.
2. Het faseteken moet juist zijn .

Voor de versterking en de instelling van de transistor worden de beide weerstanden gebruikt . De basis wordt voorgepolariseerd door R11 . U ziet dat dit een grote weerstand is , dus de basis krijgt maar weinig stroom toebedeeld en zal dan ook dicht bij zijn oorsprong ingesteld staan . Dit is te meten door de collectorspanning te meten t.o.v. de massa .Deze zal dicht bij zijn voeding liggen . Deze meting kan enkel gebeuren als F3 nog niet gemonteerd is .
Voor de juiste fasedraaiïng zorgt F3 . De collector staat normaal uit fase t.o.v. zijn basis ( dus 180°) maar door een extra fasedraaiïng van het filter krijgen we weer totaal van 360° of 0° en kan de oscillatie gebeuren.Deze juiste fasedraaiïng van het filter kan maar gebeuren op één enkele frequentie ( lees beperkt frequentiebandje) en het is deze frequentie die uiteindelijk onze BFO-frequentie zal zijn .
De uitkoppeling gebeurt met een klein condensatortje van 10p (C18).

Als we willen mengen moeten we een mengtrap hebben . Mengtrap is hier een groot woord . Mengen wordt hier gedaan met twee dioden D2 en D3 . Deze diodes worden ingesteld door weerstand R12 en afgesloten met condensator C19.
Hoe werkt dit nu ? Wel , de weerstand stelt beide diodes in op de kromming van hun karakteristiek . Als er nu minstens twee of meerdere signalen daarbij mee geïnjecteerd worden zullen deze signalen " verminkt" worden m.a.w. als het mooie sinussen waren zijn het achter deze schakeling verminkte sinussen . Nu zegt mijnheer Fourier dat élk signaal , hoe raar ook de vorm is , kan samengesteld worden uit een reeks sinussen van verschillende frequenties en van verschillende amplitudes en verschillende fases.. Zo is een blokgolf in feite een samengestelde reeks van sinussen ! Wij doen hier een beetje omgekeerd . Door de sinussen te verminken ontstaan er andere sinusjes met andere frequenties enz. Eén daarvan is geschikt voor ons en deze filteren we uit . Bij ons is dat de laagfrequente toon die ontstaat door het verschil van onze BFO en het middenfrequent die uit de andere filter F2 komt .

Zo komen we naadloos aan filter F2 . In feite weten nu jullie al dat deze enkel de frequenties " onverzwakt" doorlaat waar hij voor ontworpen is en dat hij de overige sterk verzwakt . De bandbreedte is min of meer bepalend door de koppelcondensator C17 , want in feite is ons blokje een dubbele filter en doorgekoppeld via die condensator .
Ik zoek de karakteristieken nog op en zal deze ergens op de blog zetten.
Wat wel nog belangrijk is , is R15. Deze waarde mag niet te veel afwijken want hiermee wordt de filter goed afgesloten en deze bepaald ook de rimpel van de doorlaat van het filter .

Rest mij nog de mogelijkheden op te sommen om dit gedeelte van de print uit te testen.Ik bespreek dit in een nieuwe aflevering , hopelijk tezamen met enkele foto's.

Het schema : deel 1

Doordat we nog wat moeten wachten op de print , kunnen we al van wal steken met het bespreken van het schema. Ik ga dit doen in volgorde zoals ik bouw. Ik bouw altijd " van achteren naar voren ". Dit heeft het voordeel dat je de voeding al werkend hebt en dat je al LF-delen kunt testen met eenvoudige middelen .
Je ziet ook op het bijgevoegd schema een licht en een donker gedeelte. Het donker gedeelte is hetgene we niet bespreken en het lichtere gedeelte natuurlijk wel .
Ik moet wel al beginnen met een wijziging t.o.v. het schema . Onze batterij wordt niet door een contact in de koptelefoonaansluiting ingeschakeld maar door een gewone wipschakelaar. Dit is nog niet aangepast in het schema.
Bovenaan ziet U IC3 , dit is een spanningsregelaar in de vorm van een transistor . Dit is een 78L06 uitvoering wat beduidt dat er maximum 500mA kan uitgetrokken worden en dat de geregelde spanning 6V bedraagt. Wat is er meer over te vertellen ?
De in-en uitgang zijn voorzien van een elco van 100µF .Hier moet je wel opletten dat de uitgangscondensator C23 bij afschakelen eerder ontlaadt dan de ingangscondensator C25, anders bestaat de mogelijkheid dat de regelaar invers doorslaat.Normaal moet de ingangsspanning ook ca 3V hoger zijn dan de geregelde spanning maar tegenwoordig kan het ook met minder.Omdat elco's niet zo best zijn voor hogere frequenties wordt C24 bijgeplaatst om dit te verzorgen.
Hiermee is dit gedeelte verklaart. Dan volgt de LF-versterker met de LM386.
C26 heeft als doel om de DC-spanning weg te houden van de koptelefoon en tergelijkertijd het LF door te laten .C22 is een ander verhaal . Hiermee wordt de versterking van de inwendige versterker ingesteld . Met deze configuratie bedraagt de spanningsversterking 200 x .Dit ic kan soms nogal nukkig zijn en LF-oscilleren .
Meestal wordt er dan een serieRC-keten van de uitgang naar massa geplaatst ,maar hier is enkel een condensator (C27) gebruikt.Het kan ook zijn dat er nog wat hogere frequenties gedempd moeten worden , en dat hij daarvoor dient.
De standaard volumeregelaar die bij deze ic gebruikt wordt is 10k aan de ingang ( pin 3) maar hier wordt een vaste weerstand gebruikt omdat hogerop de regeling plaats vindt.Schiet nog C21 en C22 over . De eerste laat het LF-door en spert de DC spanning en de tweede filtert de eventuele onnodige mengfrequenties uit . Zie hierover later .
Bij het ingebruik nemen eerst alles solderen , controleren op eventuele sluitingen tussen de baantjes. Daarna eerst IC3 testen of er inderdaad 6V op de uitgang staat . Daarna met de meetpennen en zonder dat IC2 in de voet steekt de 6V meten tussen pin 6 + en pin 2 - en hetzelfde tussen pin 6 + en pin 4 - .
Als dit juist is , ic insteken . Meten tussen massa en pin 5 . Dit moet op ongeveer de helft van de voedingsspanning staan , dus in dit geval op ca 3V.
Als je nu je koptelefoon aansluit en met je vinger aan de ingangspin (3) komt moet er een brom waarneembaar zijn .Heb je een LF-generator dan kan je dit injecteren aan de linkse kant van C20. Heb je geen generator , gebruik dan je uitgang van je MP3-speler , je uitgang van je geluidskaart of iets anders . Let wel op je niveau en gebruik desnoods een verzwakker .
Tot zover deel 1.

Ferriet deel 7 : Proef op de som

Alle berekeningen zijn nu samen gebracht . Dus wordt het tijd om de gehele antennekring zoals hij in het schema voorkomt met alle condensatoren eens uit te testen .
Daarom heb ik het condensatorennetwerkje gesoldeerd en aangesloten op de ferriet + spoel . Hierdoor kreeg ik ook de gelegenheid om het bereik van de trimmer eens uit te meten .
Ziehier de resultaten
min capaciteit van C7 geeft ons : 3710 kHz
midden capaciteit van C7 geeft ons 3386 kHz
max capaciteit van C7 geeft ons 3230 kHz

Merk het nieuwe windingsaantal op bij de ferrietstaaf !

U Kunt 2 opmerkingen maken :
1. Het gewenste ligt in het bereik ( 3550kHz).
2. Het gewenste ligt NIET in het midden van het bereik.
Dit is natuurlijk bij te regelen door nog een halve of hele winding eraf te doen maar ik laat het voorlopig zo totdat we de inkoppeling maken van de sense-antenne

PS: Let op ! Alle metingen moeten gebeuren met de spoel gecentreerd in het midden van de staaf , zoniet krijgt men andere waarden !

Al bij al best tevreden dat we het toch gevonden hebben ondersteunt door enkele berekeningen . Dat geeft een goed gevoel mocht er toch nog eens een berekening gemaakt moet worden .

Ferriet deel 6 : Besluiten

Het wordt tijd om hoofdstuk ferriet af te ronden en dit kan het best gedaan worden door besluiten te trekken .

1. Neem geen genoegen met één enkele meting om AL te bepalen , deze is sterk afhankelijk van de lengte van de gewikkelde spoel .
2. Ik gebruik voor mijn laatste AL-berekeningen de formule uit het werk van Dan McGillis ( zie ferriet deel 5) . Deze is L( nH) = AL.n² .
3. Mijn uitspraak in deel 1

De AL-waarde is 830 µH/100wnd voor onze ferrietstaaf

is dus NIET juist , maar wordt wel rechtgezet in de volgende delen.
4. We hebben nu een juiste spoel , we moeten echter voorzichtig zijn wat de invloed zal zijn van de koppelwikkeling van de sense-antenne . Dit is voer voor later.

Met de juiste waarde in het hulpprogrammaatje ziet U trouwens de zelfde uitkomst

Samengevat : 21 windingen op "mijn" ferrietstaaf resoneert op 3550kHz met 27pF