Semnal DCF77 Recepţia experimentală cu antene VLF

[VAX]

Nu are rost sa folositi amplificatoare operationale pentru un filtru cu cuart, cand se poate face clasic, cu transformator (pe ferita) acordat si cu secundar cu priza mediana, urmat de amplificator cu FET. Are zgomot de fond mult mai mic.

 

Asteptam ca mortu colacu, sa spuneti ce ati rezolvat cu circuitul utilizat la determinarea Q-ului.

[V10]

Nu prea mai am multe de spus, pare ca functioneaza, este intr-adevar foarte sensibil la nivelul semanlului de intrare in sensul ca amplifica destul de mult semnalul, dar cu un semnal de intrare reglat corespunzator se obtine un semnal sinusoidal curat la iesire, chiar si la 70 kHz sau 100 kHz, mai sus nu am incercat. Mi-am mai comandat online niste piese si printre ele si BF256, cand soseste il pun in montaj. Problema este ca inca nu am certitudinea ca rezultatele masuratorilor mele sint corecte, de exemplu pentru bobina din acel ceas am obtinut Q=38,7 dar parerea generala este ca ar trebui sa fie mai mare.

Poate nici nu am facut montajul corect, nu am facut cablaj (desenat, corodat, ... tot tacamul) ci este pe cablaj de test, (nu pea mai am rabdare sa fac cablaje iar pe digital merge foarte bine pe cablaj de test cu fire trase), trasee scurte facute cu fir de cupru mai subtire (0,3 mm), circuit de masa cu fir mai gros (0.6 - 0.7 mm), conexiunile de intrare sint cu fire scurte direct din generator. Si Qmetrul si generatorul de semnal sint intr-un oarecare stadiu experimental, nu sint in carcarse cu mufe si asa mai departe.

O sa mai incerc sa fac o bobina cu Q mai mare dar inca nu am nici o bara de ferita. 

[VAX]

O fi ferita cu pierderi mari (Mn-Zn), cum zicea domnul @puriu. Nu ma pricep la feritele utilizate pentru antenele magnetice la frecventa joasa. N-am avut tangenta cu domeniul asta.

[puriu]

Sub 100 kHz este mai importanta cresterea permeabilitatii magnetice a feritei (μ > 2000) decat scaderea Q prin curenti turbionari. Semnalul obtinut de la antena este mai mare.

[V10]

On 5/4/2017 at 11:10 AM, puriu said:

Am gasit in arhiva personala o schema simpla de receptor LF cu reactie, cu antena din ferita, si am desenat-o "bun de tipar":

Receptorul este destinat benzii vechi de unde lungi, 50 - 500 kHz, ce poate fi acoperita prin schimbarea bobinei de acord L1 pentru trei sau mai multe subbenzi. Poate fi folosit in regim portabil pentru studiul propagarii si a zgomotelor din aceasta banda in diverse locatii. In regim stationar poate folosi si o antena exterioara cuplata inductiv, printr-un atenuator, la circuitul de intrare.

Schema prezinta un circuit LC de intrare, un repetor pe emitor cu tranzistor p-n-p, si un detector cu reactie cu tranzistor n-p-n.

Cel mai important etaj este circuitul de intrare. Bobina L1 (2 - 30 mH) se realizeaza pe o carcasa culisanta pe o bara lunga de ferita. Poate fi inlocuita usor cu alta bobina realizata pe o carcasa asemanatoare. Recomand barele rusesti de 200x10 mm recuperate de la receptoare portabile mari, sau procurate pe Internet. Merg si barele romanesti de 10x180 mm, preferabil doua bucati lipite in paralel. Cele mai bune (si mai greu de procurat) sunt barele romanesti profesionale de 10x200 mm cu 6 caneluri, dar numai pentru performanta maxima.

Pentru un receptor in banda 50 - 100 kHz fara pretentii mari, este suficient ca bobina L1 sa aiba Q = 200. O astfel de bobina se realizeaza simplu, cu sarma normala de bobinaj de 0,3 - 0,35 mm bobinata in doua straturi distantate intre ele la cel putin 1 mm cu un strat de izolator. Capatul stratului superior se leaga la masa. Bobina are cca. 400 - 500 spire si trebuie sa depaseasca jumatate din lungimea barei. Va fi amplsata asimetric pe bara, astfel incat sa lase un capat liber mai lung pentru deplasarea bobinei de reactie L2. Aceasta este realizata pe o carcasa culisanta si are o singura spira. Daca o spira este prea mult, semnalul de reactie va fi redus cu o rezistenta foarte mica in paralel cu L2.

Orientarea bobinei de reactie L2 pe bara trebuie sa realizeze o reactie pozitiva, iar receptorul sa intre in oscilatie la apropierea sa de bobina L1. Pentru simplitate, n-am prevazut alt element de reglaj a reactiei. Pentru semnale telegrafice este suficienta reglarea manuala a pozitiei bobinei de reactie.

Condensatorul variabil, de 300 - 500 pF, este bine sa fie cu aer. La nevoie, poate fi si cu polietilena, dar de dimensiune mai mare si in stare buna.

Restul constructiei ramane la fantezia si posibilitatile constructorului. Cine nu stie, are ocazia sa invete.

 

Am comandat o bara de ferita 4B1  de 200 mm pana la urma, probabil nu e cea mai potrivita, dar pana ajung celelalte din China ies la pensie. As incerca un astfel de receptor, ar fi interesanta si utila ascultarea semnalului DCF, dar cateva lucruri nu imi sint clare, nu prea am multa fantezie in RF

- Daca bobinez cu fir de 0.35, bobina va avea lungimea de aprope 90mm la 250 de spire pe strat, deci la o bara de 200 mm bobina nu va fi mai lunga de jumatate din lungimea barei. Sa inteleg ca trebuie bobinat cu spatiu intre spire?

- Ce inseamna "L1 (2 - 30 mH)"? Inductanta intre 2 si 30?

- Cele doua bobine trebuie sa aiba spirele in acelasi sens sau sens opus?

- As incerca varianta cu reglajul reactiei din potentiometru, cate spire sa aleg pentru bobina de reactie(1-2%), 3, 4 sau 5 spire, sau nu are importanta? Mai bine cu 3 sau cu 5?

- Se poate face acordul fin pe frecventa deplasand bobina pe bara de ferita? Nu am condensator variabil asa mare, doar niste trimere 10-40 pF care nu prea ajuta. O sa folosesc un condensator fix si acord fin prin deplasarea bobinei daca se poate asa.

Multumesc pentru clarificari.

[VAX]

Sa folositi tranzistoare cu beta mare (>250). Puteti bobina cum vreti, "la gramada". Daca semnalul de reactie nu este in faza cu cel de la intrare, inversati capetele bobinei de reactie. Cand fazarea este corecta, montajul intra in oscilatie la cuplaj puternic intre bobine. Oricum Q-ul este scazut si este marit prin reactie pozitiva. Important este sa se faca acordul (rezonanta) pe frecventa de 77,5 KHz.

Ar fi bun si montajul lui RA3AAE. Este cu FET la Intrare, are reactia reglabila din potentiometru si detectia este separata de Multi-Q.

[VAX]

10 hours ago, puriu said:

Sub 100 kHz este mai importanta cresterea permeabilitatii magnetice a feritei (μ > 2000) decat scaderea Q prin curenti turbionari. Semnalul obtinut de la antena este mai mare.

 

Teoretic stiam treburile astea, ca am studiat multe foi de catalog de la producatorii de ferite. Insa n-am lucrat direct cu ele si nu mi-am imaginat ca pierderile prin curenti turbionari sunt asa de mari la feritele Mn-Zn, incat sa fie necesara fabricarea barelor de ferita cu canale longitudinale. O singura data am vazut o bara de ferita de tipul asta. Mai erau unele cu o gaura cilindrica axiala, probabil tot pentru reducerea pierderilor.

Ma gandesc ca ar putea sa le faca si din "tole", adica bara cilindrica sa fie confectionata dintr-un manunchi de bare cu diametru mic (1-2 mm), izolate cu lac si lipite.

 

[V10]

3 hours ago, VAX said:

Ar fi bun si montajul lui RA3AAE. Este cu FET la Intrare, are reactia reglabila din potentiometru si detectia este separata de Multi-Q.

 

Am studiat si montajul lui RA3AAE, am facut si o traducere cu "gogule" (atasat, daca mai este cineva interesat sa nu mai muncesca la traducere), pentru mine va fi mai dificil sa recalculez bobina si sa il aduc la 77,5 kHz. 

Regenerator receiver CB and 160m.docx

[VAX]

Nu recalculati nimic. Puneti bobina pricipala la fel ca la montajul indicat de domnul @puriu si folositi bobona de reactie, cu un capat pus la masa si celalalt la bucla de reactie. Cumparati din targ un radio cu ceas (cu maxim 5 lei, daca va impacati la pret cu vanzatorul) si luati din el condensatorul variabil miniaturizat. Legati ambele sectiuni in paralel.

[yo3fhm]

43 minutes ago, V10 said:

Am studiat si montajul lui RA3AAE, am facut si o traducere cu "gogule" (atasat, daca mai este cineva interesat sa nu mai muncesca la traducere), pentru mine va fi mai dificil sa recalculez bobina si sa il aduc la 77,5 kHz. 

 

Nu e chiar asa greu! Un mic exemplu mai jos, sper sa va fie util. 

 

Pasul 1.  Calculati raportul nr de spire al montajului RA3AAE:  L1 = 60 spire, L2 = 5 spire, rezulta N1/N2 = 60/5 = 12 . 

Pentru corectitudine, vom pastra acest raport. 

Pasul 2. Calculati inductanta specifica A_L a miezului de ferita folosit de RA3AAE, folosind formula  L=N²*A_L ,de unde rezulta A_L =L/N²  :

A_L = 353uH/65*65sp^2 = 353000nH/4225 sp^2 = 83.55 nH/sp^2 .

Pasul 3. Calculati numarul de spire pentru bobina unui circuit acordat care sa functioneze pe 77.5 KHz.

Pentru asta, am pornit chiar de la valorile circuitului LC pe care l-am masurat din ceasul meu DCF77, unde am gasit ca bobina avea 1.54mH .

Rezulta ca L1+L2 = 1540uH.

Calculati numarul de spire pornind de la formula N²=L/A_L  = 1540 uH / 83.55 nH/sp^2 = 1540000 nH/83.55 nH/sp^2 = 18432.07 . 

Rezulta N'= radical (N^2) = radical (18432.07) = 135.76 , de unde N' = 136 (prin rotunjire). 

Pasul 4. Creati un mic sistem de 2 ecuatii cu 2 necunoscute, pe care trebuie sa il rezolvati:

N1+N2=136  (1)

N1/N2=12     (2)

Rezulta N2=10.46, deci N2 = 11 spire (rotunjit) si respectiv N1=125.54, deci N1=126 spire (rotunjit). 

Verificand raportul, rezulta N1/N2 = 126/11 = 11.45, deci aproximativ 12 (raportul de la care am plecat initial).

 

Asadar, daca ati folosi acelasi miez cu cel din montajul lui RA3AAE, bobina pentru 77.5 KHz va avea un total de 136 spire, din care L1= 126 spire si L2=11 spire.

Circuitul oscilant cu L = 1.54mH rezoneaza pe 77.5 KHz cu un condensator C=2738pF . 

 

In cazul dvs. veti avea probabil un miez cu caracteristici diferite. 

Pentru a reproduce calculele de mai sus, va trebui sa determinati inductanta specifica a miezului feritei pe care o folositi. 

In acest scop, infasurati 10 spire pe bara de ferita si masurati inductanta rezultanta. Apoi folositi formula A_L =L/N²  pentru a obtine valoarea inductantei specifice. 

 

Fara masurarea inductantei rezultante nu veti putea face calculele expuse. Daca nu aveti cu ce masura, atunci trebuie sa apelati la cineva care dispune de un instrument cu care sa puteti efectua o astfel de masuratoare.

 

73 de Cezar YO3FHM

[V10]

... Si uite asa mai construiesc si un aparat de masurat inductante ...  Cred ca vreti sa ma convertiti la RF  Multumesc pentru sfaturi, calcule si amabilitate!

[yo3fhm]

35 minutes ago, V10 said:

... Si uite asa mai construiesc si un aparat de masurat inductante ...  Cred ca vreti sa ma convertiti la RF  Multumesc pentru sfaturi, calcule si amabilitate!

Ziua buna,

Inteleg ca suntem concitadini, nu? Daca vreti ne putem intalni, veniti cu bara de ferita si o masuram pe loc.

Facem impreuna si calculele aferente si daca vreti, inclusiv rezonanta circuitului pe 77.5 KHz

Sau ne putem intalni, imi dati bara de ferita, o masor si va ajut sa construiti circuitul LC necesar, apoi ne vedem in alta zi si vi-l predau. 

Un LC-metru e foarte util, dar nu va uitati la multimetrele digitale de la UNI-T, e mai bine sa uitati de ele. 

 

Cu stima,

Cezar YO3FHM

 

[V10]

Cel putin dupa locatia declarata de amandoi sintem concitadini si mi-ar face placere sa ne intalnim, poate avem norocul sa fim in zone apropiate, sper sa reusesc sa va contactez in privat. Astazi am primit comanda de la farnell, nu am intentia de a face reclama dar au depasit recordul de viteza, am primit coletul in 22 de ore de la comanda, problema este ca bara de ferita va veni separat, cu transport terestru (materialele magnetice sint bunuri periculoase la transportul aerian), deci mai am de asteptat. Ar fi fost bine sa am bara avand in vedere ca vine week-end-ul si am fi putut sa ne intalnim.

 

A venit si BF256B, l-am montat, functioneaza dar parca are amplificare si mai mare ca inainte si incepe sa-mi creeze niste probleme. Acel generator construit de mine are un zgomot specific de cateva zeci de milivolti, ca orice dispozitiv digital, este foarte dificil de scapat de el si nici eu nu am facut un cablaj ca la carte. Acum trebuie sa reduc semnalul util si mai mult, cam la 100 mVvv pe intrarea Q-metrului am vreo 5 Vvv la iesire (cu sarcina in circuit), peste valoarea asta incepe sa limiteze, deci trebuie sa tin semnalul de intrare f.f jos. 

@VAX nu s-ar putea reduce cumva amplificarea Q-metrului ca sa suporte un semnal mai mare la intrare si sa-mi acopere zgomotul?

Editat Aprilie 12, 2019 de V10

[VAX]

Mariti (chiar si de zece ori) rezistentele din emitorul celor doua tranzistoare, acelea prin care se aduce semnalul de la generator.

[yo3fhm]

6 hours ago, V10 said:

A venit si BF256B, l-am montat, functioneaza dar parca are amplificare si mai mare ca inainte si incepe sa-mi creeze niste probleme. Acel generator construit de mine are un zgomot specific de cateva zeci de milivolti, ca orice dispozitiv digital, este foarte dificil de scapat de el si nici eu nu am facut un cablaj ca la carte. Acum trebuie sa reduc semnalul util si mai mult, cam la 100 mVvv pe intrarea Q-metrului am vreo 5 Vvv la iesire (cu sarcina in circuit), peste valoarea asta incepe sa limiteze, deci trebuie sa tin semnalul de intrare f.f jos. 

 nu s-ar putea reduce cumva amplificarea Q-metrului ca sa suporte un semnal mai mare la intrare si sa-mi acopere zgomotul?

Seara buna,

Eu cred ca la frecvente atat de joase, nu mai conteaza cum ati conceput cablajul. Cred ca si daca ati fi lipit montajul in aer, ati fi obtinut cam aceleasi rezultate.

E normal ca daca semnalul e limitat sa va apara si componente spectrale nedorite, care sa se "topeasca" in norul general de zgomot. Pe de alta parte, nu uitati ca in cazul dvs., DAC-ul e simplist - realizat prin reteaua de rezistori R-2R; forma de unda pe care o veti obtine la iesire acestuia nu va fi un sinus suficient de curat. Din acest motiv, cred ca un filtru trece-jos va ajuta la o mai buna filtrare a semnalului de iesire si cred ca va reduce si din zgomot. Ar merita sa incercati. 

 

73 de Cezar