這里介紹的家用嬰兒監聽器外形圖如圖1所示,它由一臺自制的無線電調頻發射機和一臺便攜式調頻收音機(或帶有調頻波段的普通便攜式收音機)組成。發射機放在嬰兒房間,收音機由大人隨身攜帶或放在大人干活的房間, 嬰兒有任何動靜都可通過收音機監聽到,這樣大人可以放心地做自己想要做的事,而不必頻繁的往返兩者之間。
圖1 家用嬰兒監聽器外形圖
工作原理:
無線電調頻發射機的電路圖如圖2所示,它實際上是一個靈敏度較高的調頻無線話筒。晶體三極管VTl、VT2的基極和集電極相互交叉連接,并與選頻回路——電感線圈L、電容器C2組成了高頻振蕩器。 L和C2決定振蕩頻率;電阻器R2調節VTl、VT2的工作電流,以滿足電路振蕩要求。高頻信號經過電容器C3耦合,從天線W發射出去,供附近有效范圍(>30m)內的調頻收音機接收。電阻器R1為駐極體話筒B的工作偏置電阻。 聲音信號經駐極體話筒B轉換成音頻電壓信號后,通過電容器Cl耦合至VTl的集電極和VT2的基極。由于VTl和VT2的內部集電結電容Ccb1和Ccb2與L、C2回路是并聯的, 音頻電壓的變化使Ccb1和Ccb2的容量同時變化,這樣L、C2回路的振蕩頻率就隨著音頻電壓的變化而變化,從而實現了對高頻振蕩信號的頻率調制(即調頻)。
圖2 調頻發射機電路圖
電路中,晶體三極管VTl、VT2構成了雙管推挽式自激振蕩電路,這比音頻信號從基極輸入的單管振蕩電路進行調頻的調制靈敏度約高一倍,也就相當于提高了駐極體話筒B的音頻靈敏度。 本電路還具有振蕩頻率較穩定、諧波少(經試驗整個調頻波段只收到一個主頻率)、發射能力強、耗電小(o.3mA也可以工作)、調試簡單等特點
元器件選擇:
本制作所用電子元器件全部為普通分立元器件,其中有10個元器件需要專門購買或自制,它們的實物外形圖如圖3所示。
圖3 需要準備的元器件實物外形圖
晶體三極管VTl、VT2均采用9018(特征頻率Ft=700MHz,集電極最大允許電流Icm=50mA,集電極最大允許功耗Pcm=200mw)或3DG80、3DG204、3DK5型硅NPN高頻小功率三極管, 要求電流放大系數 β>80,兩管參數盡量接近,但不要求配對。
Rl、R2均用RTX—1/8W型碳膜電阻器,阻值分別為lKΩ和1.2KΩ。C1用CD11—l0V型電解電容器,容量4.7uF;C2、C3均用CC1型高頻瓷介電容器,容量分別為15pF和22pF。
B選用CM—18W型(Φ10mm×6.5M)高靈敏度駐極體話筒,它的靈敏度劃分成五個擋,分別用色點來表示;紅色為-66dB,小黃為-62dB,大黃為-58dB,藍色為-54dB,白色-52dB。本制作中應選用藍色或白色點產品, 以獲得較高的靈敏度。CM—18W的外形結構及引腳排布如圖4所示。
圖4 駐極體話筒的外形結構圖
B也可用其他靈敏度高的小型駐極體話筒來直接代替,挑選時可按圖5所示,將指針式萬用表置于“R×lk”或“R×l00”擋,紅表筆接駐極體話筒的接地端(與駐極體話筒外殼相通),黑表筆接駐極體話筒的輸出端D, 此時萬用表指針指在某一刻度上,再用嘴對著駐極體話筒吹氣,萬用表指針應有較大擺動。而且萬用表指針擺動范圍越大,說明駐極體話筒的靈敏度越高。如果沒有反應,說明被測駐極體話筒已經損壞。
圖5 用指針式萬用表檢測駐極體話筒
電感線圈L可按圖6所示自制:先按圖6(a)所示,用0.8mm的漆包線在Φ5mm的十字形螺絲刀(改錐)金屬桿或鉆頭上密繞5匝;脫胎后按圖6(b)所示,用尖嘴鉗子彎折出兩個長度約為5mm的引腳; 再按圖6(c)所示,用刻刀刮掉線圈兩端的漆皮;按圖6(d)所示,用電烙鐵給刮出的鋼腳上一層焊錫,以方便焊接。
圖6 電感線圈L的制作(一)
圖6 電感線圈L的制作(二)
G用1節5號干電池,電壓為1.5V。
至于圖2中的電源開關SA、天線W,以及電池架等,可不必專門選配,SA和電池架直接采用我們后面所選用的小手電筒外殼內所帶的電源開關和電池架。天線用一段50一60cm的塑料外皮軟細電線即可。
動手制作:
無線電調頻發射機的制作分電路板的制作與元器件焊接、外殼的選擇與加工、整機的組裝三大步來完成。
第一步,電路板制作與焊接
首先,裁取—塊50mm×14mm的單面敷鋼板,對照如圖7所示的印制電路板接線圖,采用刀刻法制成如圖8所示的印制電路板。
圖7 調頻發射機印制電路板接線圖
圖8 刀刻法制成的電路板
然后,在印制電路板上焊接好元器件,注意:駐極體話筒B暫不焊接,只在印制電路板接駐極體話筒B的位置焊接上兩根長5CM的塑料外皮電線(如用單芯屏蔽線,效果更佳); 另在印制電路板上焊一根50-60CM的塑料外皮軟細電線,作為天線W。印制電路板接電源開關SA和電池G的兩端,不焊接引線,分別焊接上按照如圖9所示加工成的“L”狀金屬片即可。焊接時還要注意, 不要將電解電容器C1的極性接反,也不要焊錯晶體三極管VTl和VT2的管腳。焊接好的印制電路板如圖10所示。
圖9 “L”狀金屬片加工示意圖
圖10 焊接好的電路板實物圖
第二步,外殼選擇與加工
從市場購買一個采用兩節5號干電池供電的手機造型小手電筒,其外形結構如圖11所示。按照圖12所示,對小手電筒進行必要的改造,以便用作調頻發射機的外殼。具體方法: 首先,按如圖12(a)所示,用小螺絲刀撬開小手電筒的面蓋,取下聚光鏡。接著拆掉小電珠不用,按如圖12(c)所示,在接小電珠的兩端直接用一段電線焊接。原電源開關保留,直接用作本制作的電源開關SA。 然后,按如圖12(d)所示,在外殼面蓋原正對小電珠的位置處,用小電鉆打出7個Φ2mm的梅花狀小孔,以作為駐極體話筒B的受音孔。再按如圖12(e)所示的位置,用小電鉆打一個Φ1mm的小孔,作為天線W的穿出孔。
圖11 手機造型的小手電筒
圖12 改造小手電筒
第三步,整機組裝
按如圖13所示進行調頻發射機的組裝。首先,打開外殼背面的電池倉蓋,不必改動電池架,按照如圖13(a)所示,將靠近電源開關(圖中左下方)的一側留下來仍然放置1節5號干電池G, 另一側就像裝電池一樣直接安放上焊接好的電路板。在天線W距電路板2cm的位置處打上一個小結,并將天線W穿出外殼上事先所開好的天線穿孔。
圖13 發射機的組裝
然后,將電路板上的兩根短引線,通過靠近聚光鏡一側的小孔穿出,再按圖13(b)所示,穿過聚光鏡小孔,焊接上駐極體話筒B。注意:駐極體話筒B的輸出端D,應接電路板上電容器Cl一端的引出線; 駐極體話筒B的接地端(與其外殼相通),應接電路板上晶體三極管VTl、VT2的發射極一端引出線,不可接反。駐極體話筒B實際上安裝在了原小電珠的位置,如圖13(c)所示。合上外殼面蓋后, 駐極體話筒B的受音面正好緊對著面蓋上事先開出來的受音孔,如圖13(d)所示,這確保了順利接收外界的聲波。
最后,按圖13(e)所示,在電池倉內裝上1節5號干電池,合上電池倉蓋,組裝工作即結束。
調頻發射機裝配好后,必須與接收裝置配合才能生效。接收裝置可采用普通便攜式調頻收音機或具有調頻波段的普通便攜式收音機,最好選購帶拉桿天線的高靈敏度收音機,以保證接收信號的質量和達到有效接收距離。
調試方法:
調試時,首先展開無線電調頻發射機的天線W,并合上電源開關SA;同時在旁邊打開調頻收音機,調節接收頻率,使調頻收音機能在無廣播電臺的位置處接收到無線電調頻發射機的信號。 一般來說,焊接好的無線電調頻發射機,只要元器件件質量有保證,參數選擇正確,接線沒有錯誤,通電后便會正常發射信號,而且發射頻率就在88-108MHz的調頻廣播波段內。
如果接收信號正好處在有廣播電臺的頻率位置或不在調頻廣播波段內,可通過適當增大或減小電感線圈L的匝間距離來加以調節。具體可按如圖14所示,用小螺絲刀一邊撥動電感線圈L來調整匝間距離, 一邊調節調頻收音機的接收頻率。果調整不成功,可通過適當加大或減小電容器C2的容量或增減電感線圈L的匝數來加以調整。電容器C2的取值范圍應在8.2-l8pF之間,而電感線圈L的匝數增減應不超過l匝。
圖14 用小螺絲刀調節電感線圈的匝間距
最后,試聽收音機接收到的聲音是否清晰,如不理想,可通過調整電阻器Rl的阻值來加以改善。具體可找9l0Ω、1.5KΩ、2KΩ、2.4KΩ、3KΩ的l/8W碳膜電阻器各一只, 分別去替換電路板上的電阻器Rl,對比選擇使收音機接收到的聲音最清晰、最響亮的電阻器固定下來。至此,無線電調頻發射機的調試工作結束,可投入正式使用了
投入使用:
實際使用時,應將調頻發射機放在嬰兒房間能夠良好接收到小寶寶哭鬧聲的地方,為了保證發射信號良好,天線必須拉開;為了防止交流電信號干擾音頻信號,調頻發射機還應遠離房間的220V交流電器和電源線。 調頻收音機可由大人隨身攜帶或放在另外有人的房間,天線也要拉開。當小寶寶哭了、叫了或有任何響動時,都逃脫不了調頻收音機的監聽。大人聽到聲音,便可在最短的時間內回到小寶寶身邊,及時給予照顧,避免各種意外的發生。
無線電調頻發射機的工作電流實測為0.6mA,非常省電。經實測,每天開機8h,1節5號干電池可用4個月。采用普通調頻收音機,一般有效監聽距離可達30m左右。該無線電調頻發射機也可當作普通無線話筒來使用。 如果同時制作兩個無線電調頻發射機(采用不同發射頻率)和兩臺調頻收音機,則可在一定距離內實現雙向無線電對講。
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