AT-0014A NØKKELFINNER

Funksjonsbeskrivelse:

Kretsen er laget for 9Volt batteridrift. Motstanden R1 er for å levere strøm til kondensatormikrofonen, når det skal brukes ekstra mikrofonforsterker har den ingen funksjon. Signalet fra mikrofonen kobles inn på nr 2 og jordledningen på nr 3, skal det brukes ekstra forsterker får denne strøm fra nr 1.

Kondensatorene C1, C2 og motstandene R2, R11 danner et dobbelt høypassfilter som reduserer signaler som har lavere frekvens enn 5.000 Hertz.

IC1A og IC1B er 2 operasjonsforsterkere som kan justeres opp til ca 2.000 ganger forsterkning med trimmepotensiometeret R14. Forsterkningen i IC1B, første trinn, bestemmes av forholdet mellom R12 og R13 + den motstanden som er mellom midtuttaket på R14 og enden mot R13. For IC1B, andre trinn, blir det forholdet mellom delen av R14 + R15 og R16.

Operasjonsforsterkere skal normalt arbeide med både positiv og negativ spenning i forhold til jord, for å unngå det brukes motstandene R17 og R18 til å halvere batterispenningen og bruke denne som kunstig jord. Kondensatorer leder vekselstrøm mens de isolerer for likestrøm. Denne egenskapen brukes ved kondensatoren C14 som skal sørge for å kortslutte for signaler og støy på halvspenningen.

C12 utnytter samme egenskap ved at den jorder motstanden R12 for vekselstrøm (signalet som kommer fra mikrofonen) slik at signalet blir forsterket. Litt unøyaktigheter i motstander og operasjonsforsterkere gir fort problemer ved høy forsterkning. Ved at kondensatorer ikke leder likestrøm kan likespenningen til R12 justere seg automatisk til riktig nivå. R12 kunne gjerne vært koblet til halvspenningen, men det kunne fort gitt problemer når en liten feil blir forsterket f.eks 1.000 ganger.

Utgangen på operasjonsforsterkeren ligger på halv spenning og C13 sørger for at kun signalet slipper ut til neste trinn.

Siden vi bare er interessert i bare en liten del av frekvenspektret brukes operasjonsforsterkeren IC1C og R21, R22, R23 og kondensatorene C21, C22 som et smalt båndpassfilter. Det slipper gjennom frekvenser rundt 7.000 - 8.000 Hertz mens andre frekvenser dempes kraftig.

R24 har ikke noe å si for filteret, men gjør kretsen mer stabil, uten kan det hende at kretsen begynner å oscillere (gå i selvsving) og gi fra seg et signal på 8.000 Hertz. C23 brukes for å slippe kun signalet videre til neste krets.

IC2 er en tonedekoder som reagerer når den mottar signal innen et ganske smalt frekvensområde. Den inneholder en oscillator som svinger på den frekvensen som den skal dekode. Frekvensen bestemmes med en motstand og en kondensator, For å gjøre det lettere å justere frekvensen riktig er motstanden delt i 2, en fast motstand R31 og et variabelt trimmepotensiometer,R32, i serie. Kondensatoren er C31.

Når kretsen mottar en frekvens i nærheten av oscillatorfrekvensen vil en fasedetektor i kretsen justere frekvensen og låse denne til samme som signalet. Kondensatoren C32 bestemmer hvor stort frekvensområde den skal dekode, med 1 mikroFarad som er brukt blir det ca 6% eller 500 Hertz. Økes C32 til f.eks 10 mikroFarad blir frekvensområdet bare 2%, men for å gjøre den enklere å justere er det valgt 6%.

For at den ikke skal reagere alt for raskt og gi falske alarmer brukes C33 som filter så signalet må vare en en kort stund før utgangen på kretsen kobler inn.

For å øke reaksjonstiden før summeren starter og at den skal pipe en stund er det satt inn et ekstra RC-ledd. Når tonedekoderen kobler inn vil motstanden R41 lade opp kondensatoren C41 i løpet av 2-3 tiendedels sekund. Hvis signalet forsvinner og tonedekoderen kobler ut vil kondensatoren lades ut gjennom R42, siden den er mye større vil det ta lengre tid enn oppladingen.

Operasjonsforsterkeren IC1D er koblet som komparator med hysterese. Motstandene R43 og R44 danner en spenningsdeler som er koblet til +inngangen på operasjonsforsterkeren. For å få til hysteresefunksjonen er motstanden R45 koblet fra utgangen til +inngangen.

En komparator sammenligner spenningen på + og - inngangene. Slik den er koblet vil R45 påvirke spenningen den reagerer på. Normalt vil -inngangen som er koblet til C41 ligge på full spenning, da vil utgangen gå til 0 og spenningen på +inngangen blir 3Volt som blir den spenningen den vil reagere på. Når tonedekoderen kobler inn vil den sørge for at spenningen på undersiden av C41 begynner å synke. Når den etter en tid kommer ned på 3Volt vil utgangen skifte til full spenning, da vil R45 sørge for at +inngangen skifter til 6Volt.

Når tonedekoderen kobler ut vil spenningen på C41 begynne å stige igjen, men utgangen vil ikke gå tilbake til 0 igjen før spenningen etter en stund kommer opp på 6 Volt.

Hvis utgangen på IC1D gir full spenning ut vil transistoren T2 koble inn summeren så den begynner å pipe. Transistorer skal ha ca 0,7Volt på basis før de begynner å lede, motstanden R51 vil gi en passende strøm til transistoren, R52 er for å unngå at lekkasjestrøm eller forstyrrelser skal få transistoren til å lede. Transistoren T1 fungerer på samme vis, men oppgaven til den er å kortslutte for signalet fra mikrofonen så den ikke kan reagere på summeren, i såfall ville den fortsette å hyle konstant. Når signalet fra mikrofonen forsvinner vil tonedekoderen slippe og summeren slutter å pipe, i praksis vil summeren gi fra seg pulserende pipetoner.

Batterier vil ofte endre spenning i forbindelse med kortvarige belastninger som f.eks i takt med tonen på summeren. For å unngå at dette skjer og forplanter seg som støy til andre deler av elektronikken er C51 koblet mellom + og -.

For å oppnå brukbar rekkevidde må det være ganske høy forsterkning. Det viste seg at tonedekoderen strålte ut en del fra delene og printbanene. Dette ble plukket opp av forsterkeren noen cm unna og førte til at den startet å pipe uavhengig av mikrofonen når forsterkeren ble justert til høy følsomhet. Alternativet ble da å lage en egen mikrofonforsterker som var mindre følsom for stråling. Den forsterker det svake signalet fra mikrofonen ca 200 ganger, da var det ikke lenger behov for så kraftig forsterkning på hovedkortet og problemet med stråling fra tonedekoderen var løst.

Funksjonsbeskrivelse:

Motstanden R1 leverer strøm til mikrofonelementet, kondensatoren C1 slipper kun signalet fra mikrofonen inn på basis til transistoren. R2 og R3 danner en spenningsdeler for slik at transistoren får ca 1,5Volt likespenning på basis.

Siden transistoren har ca 0,7Volt mellom basis og emitter blir spenningsfallet over emittermotstanden R5 0,8Volt. En motstand på 1 kiloohm gir da en strøm på 0,8milliampere i transistoren.

Passende spenning på kollektoren er ca halv spenning eller litt over. Det forsvinner også 0,8Volt over motstanden R6. Hvis en da regner med at spenningsfallet over R4 skal være 4Volt blir det 5 kiloohm, nærmeste standardverdi er 4,7 kiloohm.

Forsterkningen i transistorforsterkeren avgjøres hovedsakelig av forholdet mellom R4 og R5 og det blir knapt 5 ganger. For å få høyere forsterkning kobles en kondensator C2 fra emitter til jord. Den er bare 0,5 ohm på de 8.000 Hertz som den skal forsterke, dermed er forsterkningen øket til det transistoren kan yte.

Kondensatoren C3 isolerer for likespenningen på kollektoren og slipper kun gjennom signalet til utgangen. Motstanden R6 og kondensatoren C4 er for å fjerne eventuell støy som kommer gjennom strømtilførselen.

Transistoren forsterker kun strøm, hvis signalet inn på basis (ca 0,005Volt) gjør at basisstrømmen øker 1mikroampere vil kollektorstrømmen øke til 200mikroampere. Siden R4 er 4,7 kiloohm vil kollektorspenningen bli redusert med 0,94Volt. Hvis spenningen inn på basis reduserer basisstrømmen vil kollektorspenningen øke i stedet. Siden signalet vi forsterker er vekselstrøm vil strømmen i transistoren øke og synke i takt med frekvensen. Dette er bare eksempel for å forklare forsterkningen, i praksis er det langt svakere spenninger som forsterkes, en må skrike ganske høyt i mikrofonen for å oppnå slik utgangsspenning.

Tonesenderen er laget med en timerkrets som er koblet som en astabil multivibrator, det er en oscillator som lager firkantpulser. Tonen ut består enten av 0 eller 9Volt som skifter, ikke som en fin sinusbølge lik tonen som kommer fra et musikkinstrument. Siden vi bare er interessert i frekvensen har det ikke noe å si hvordan kurven på tonen er.

Funksjonsbeskrivelse:

Frekvensen bestemmes av 2 motstander og 1 kondensator. Den første er R1, den andre består av potensiometeret R2 og R3 i serie, for at det skal være lettere å finjustere frekvensen.

Kondensatoren er C1. Den lades opp med strøm gjennom alle motstandene, når den kommer til 6Volt kobler elektronikken i kretsen om og begynner å lade ut kondensatoren gjennom R2 og R3. Når den kommer ned til 3Volt skifter den igjen til opplading.

C2 er en filterkondensator som skal være på denne inngangen når den brukes som multivibrator. Kretsen er laget for å drive releer så det er ikke bruk for noen forsterker, men C3 brukes for å isolere høytaleren for likespenning og slipper kun gjennom frekvensen.

Ved batteridrift kan kortvarige belastninger føre til at spenningen varierer under bruk og gjøre at f.eks frekvensen kan bli ustabil. For å unngå dette er C4 koblet mellom + og -. LED er en lysdiode hvis en vil ha det og motstanden R4 regulerer strømmen i lysdioden til ca 10 milliampere.

Byggebeskrivelse:

Oversiden av kortet med komponentnummerering. R = Motstander, C = Kondensatorer, T = Transistorer, IC = Integrerte kretser Printkortet for mottakeren er 5 x 10 cm. Siden summeren er så høy er alle delene montert stående. R24 skal monteres på undersiden av kortet.

Alle hullene i printplatene bores med 0,8mm bor, unntatt for trimmepotmetrene som bores med 1,2mm og festehullene i hjørnene med 3,5mm hvis de skal brukes. Har du ikke tynne ledninger kan det være en fordel å bore hullene for ledningene med 1mm.

Start med å montere de laveste delene først, da er det lettere å få de til å ligge jevnt på printplaten. Bøy benene på motstandene i vinkel rundt en liten bor eller bruk et eget verktøy for slikt arbeid.

Motstandene har 5 eller 6 fargeringer, vanligvis er det litt større avstand til siste ring eller den er litt bredere enn de andre. De 3 første er tallverdier og den 4. er antall nuller, tilsammen gir de verdien i ohm. 5. og 6. Ring er for toleransen (nøyaktigheten) på motstanden.

For å gjøre det enklere for reparasjon senere monterer en vanligvis motstander med første ring opp eller til venstre. Sett alle motstandene på riktig plass og snu platen med komponentene ned. Det er lettere å komme til med loddebolten hvis en klipper benene ca 2mm over platen først.

Rens spissen på loddebolten med en fuktet svamp eller papir og ha på litt nytt tinn før du starter og hvis spissen blir skitten og vanskelig å lodde med. Press platen ned så den ligger rolig med den hånden du holder loddetinnet med.

Det er et flussmiddel i loddetinnet som skal rense overflaten så tinnet fester seg skikkelig, loddepunktene skal være varme før du har på tinnet for at det skal virke. En vanlig feil er at en har tinnet på spissen så flussmidlet damper bort før det kommer ned på det som skal loddes. Selv om tinnet er tynt er det nok med 2-5mm.

Sett spissen på loddebolten litt på skrå så den varmer opp både kobberbanen og komponentbenet og skyv litt tinn mellom etter et par sekunder. Når tinnet flyter ut og det ser ut som en kjegle opp langs komponentbenet er loddingen ferdig og du kan fjerne loddebolten.

Vanligvis er det nok med 5 - 10 sekunder. Er loddingen jevn og glatt er den riktig, hvis tinnet er runde klumper som ligner vanndråper har du varmet for lite, er den grå og ru har du varmet for lenge eller spissen har vært for skitten.

Hvis det blir kortslutning av tinn mellom noen av printbanene eller loddepunkter kan de fjernes tilslutt ved hjelp av loddelisse som suger opp tinnet. Du kan også holde kortet med loddingene ned og sette spissen på loddebolten under så den varmer begge benene, da vil tinne renne ned på spissen. Lodd en gang til med lite tinn så det blir en bra lodding.

Deretter monteres trimmepotmetrene og IC-soklene, soklene har et hakk på den ene kortsiden som må vendes riktig. Så de små grønne kondensatorene. På de svarte elektrolyttkondensatorene er + merket, pass på at de monteres riktig. Transistorene må også monteres riktig vei, men der forteller både utseende og benene hva som er riktig. Skyv dem ned til benene er ca 5mm lange over printplaten. Tilslutt setter du på summeren, skal den monteres en annen plass enn på kortet må du tvinne sammen ledningene for å unngå at de virker som antenne og stråler inn noe til mikrofonen.

Når du er ferdig med loddingen setter du IC-kretsene på plass i soklene, bøy sammen benene litt så er det lettere å skyve dem på plass.

Mikrofonforsterkeren lages på printkort med kobber på begge sider. Her er det snakk om ganske svake signaler og høy følsomhet som lett kan plukke opp støy fra elektriske apparater i nærheten. Det øverste laget brukes som skjerming for å unngå at forstyrrelser plukkes opp av printbanene og komponentene. Kondensatorene legges for å ta så liten plass som mulig.

Den ene enden på R5, C2 og C4 er merket og de skal loddes både på over og undersiden av printkortet.

Etter at hullene er boret fjernes kobberet på oversiden ved hjelp av en bor på alle hullene unntatt de 3 som er merket. Dette gjøres for å unngå kortslutning mellom komponentbenene og kobberet, de 3 benene som loddes på begge sider sørger for å jorde oversiden så den fungerer som skjerm for forstyrrelser.

Forsterkeren er bygget tett og liten for at printbanene skal bli så korte som mulig for å unngå støy, egentlig skal ikke benene på komponenter bøyes så tett inntil komponenten, men motstandene er såpass solide at det ikke er noe problem.

Benene på elektrolyttkondensatorene bøyes rundt en tynn bor så det blir litt avstand mellom kondensatoren og benene, ellers kan det lett bli kortslutning hvis plastisolasjonen smelter når du lodder. Det er lettere å lodde C2, C3 og C4 hvis en surrer et strikk rundt kortet for å holde dem rolig mens en lodder.

Hvis en bøyer benene på transistoren med en spisstang først kan den presses nesten helt ned til printplaten, pass på at de ikke kommer bort i kobberet på oversiden.

Ledningene til mikrofonen tvinnes sammen hvis den skal være noen cm lang, det beste er å montere mikrofonen tett ved forsterkerkortet. 1 skal til senter på mikrofonen og 2 skal til jord som er koblet til metallet rundt mikrofonen.

2 av ledningene fra forsterkeren til hovedkortet skal tvinnes sammen for å hindre forstyrrelser, det er nr 3 og 4 fra forsterkerkortet. 3 skal til 3, 4 skal til 2 og 5 skal til 1.

Tonesenderen med komponenter for 8KHz tone, justerbar ca. 1KHz. Det er printkort for 3 varianter, det er vel mest aktuelt med den til høyre med liggende elektrolyttkondensatorer. Tallene på skjemaet er for AT-0015C. Pass på at IC1 monteres riktig og at benene på elektrolyttkondensatorene ikke bøyes tett inntil kondensatoren.

Sammekobling og justering:

Ledningene fra 2 og 3 på hovedkortet skal tvinnes sammen, blir ledningene fra mikrofonelementet til mikrofonforsterkeren mer enn 2 cm bør de også tvinnes. Det er bedre at ledningene er lengre og tvinnet enn korte og løse. Pass på at ledningen fra 2 på mikrofonforsterkeren går til metallet på mikrofonelementet. Hvis det ikke skal brukes bryter skal +batteri til 7 i stedet for 5.

For å justere tonesenderen til riktig frekvens kobles et voltmeter for vekselstrøm, AC, mellom A og B. På testinstrumentet er det de to hvite klemmene. Sett trimmepotmeteret R14 omtrent i midtstilling. Start tonesenderen og juster R2 på den til utslaget på viseren blir så kraftig som mulig, hvis viseren går helt ut justerer du ned følsomheten på instrumentet så viseren står nesten på bunn.

Fest den grønne klemmen på C og den røde klemmen på D, start tonesenderen og juster R32 til lysdioden tenner og summeren piper. Tett hullet med tape hvis den bråker for mye. Ved å starte senderen i korte perioder kan du justere opp og ned til du finner ytterpunktene hvor lysdioden tenner og sette R32 midt mellom de punktene.

Når justeringen for frekvensen er ferdig justerer du opp R14 for å få brukbar rekkevidde. Det vil neppe være mulig å justere til maksimal forsterkning uten at den starter å hyle, still R14 litt lavere for å unngå at den starter unødvendig.