أبسط دائرة راديو TA7642

عمرك كان عندك فضول تعرف الراديو شغال ازاي؟ وازاي بنقدر نبعت اشارات كل المسافة دي عشان الناس في أنحاء الجمهورية يسمعوها؟

الجواب عالسؤال دا محتاج تلات كورسات بيدرسهم مهندسين الاتصالات في تلات سنين عشان يقدروا يكملوا المنظومة بنجاح..

بس لحسن الحظ انه الجواب المختصر المفيد هيكون كمان موجود في الصفحة دي! بس طبعا من غير دخول في التفاصيل المتقدمة.. جاهزين؟

بسم الله.

 

Output Video

 

 

١- أنظمة الاتصالات

الهدف من اي منظومة اتصالات انه يوصل معلومة من مكان لمكان، فبنحتاج ٣ مكونات:

- جهاز إرسال 

- قناة نقل الإرسال (سواء سلكيا او لاسلكيا)

- جهاز استقبال

الفكرة بقا انه كل جهاز له تقنية مختلفة في إرسال المعلومات، التقنيات دي كتير جدا: AM, FM, PM, ASK, FSK, PSK, PCM, PAM, PWM, PPM... 

كلهم بيعتمدوا بشكل اساسي على نفس التسلسل: 

١- عندنا موجات صوتية بنحولها باستخدام الميكروفون لإشارة كهربائية.

٢- الاشارة الكهربائية دي بنحولها بطريقة من الطرق اللي فوق AM, FM...

٣- بنحول الاشارة دي الى موجة كهرومغناطيسية باستخدام الايريال. 

٤- الموجة الكهرومغناطيسية بتطير في الهواء بسرعة الضوء، وبيكون جواها الاشارة بتاعتي.

٥- الموجة بتروح للايريال بتاع جهاز الاستقبال وتتحول مرة تانية الى اشارة كهربائية. 

٦- بحول الاشارة دي الى اشارة عادية، بشيلها من الـ AM, FM... 

٧- بدخل الاشارة الجديدة على سماعة بتحول الإشارات الكهربائية الى صوت مرة تانية. 

٢- اشارات الـ AM

خلينا نعرف شوية معلومات عن الـ AM او ال Amplitude modulation. 

مبدايا اي اشارة ممكن نمثلها باستخدام sine wave او cosine wave، ودا شكل الدالة:

 

 

m(t) = A cos (wt + ø) 

(دا بيكون صوت صفارة لو شغلتها على سماعة)

الـ A اللي هو المقياس او الـ amplitude، وهو أقصى قيمة موجب او سالب بتاخدها الاشارة. كل اما يزيد الصوت بيبقا اعلى. 

الـ w اللي هو التردد، وهي سرعة تغير الاشارة في الثانية الواحدة. كل اما يزيد الصفارة بتزداد حدة. 

الـ ø زاوية الطور او الـ phase، ودا بيحدد تاخر او تقدم الموجة عن نقطة بدايتها. 

اللي يهمنا في الموضوع اتنين: التردد والمقياس.

التردد

في علاقة عكسية بين التردد وطول الايريال، كلما زاد التردد قل طول الايريال والعكس. 

تردد موجات الصوت بيكون في حدود ٢٠ الف هرتز، ودا يحتاج تقريبا ايريال طوله ٣٧٥٠متر! عشان نعرف نبعت الاشارة دي، ودا طبعا مستحيل.

طب ايه الحل؟

اننا نستخدم اشارة تانية اسمها الـ carrier، ودي اشارة ترددها بيكون عالي (ميقدرش الانسان يسمعها لانها اكبر من ٢٠ الف هرتز) بنعدلها بحيث تشيل الاشارة الصوتية اللي ترددها صغير جواها وهي طايرة. العملية دي اسمها modulation. عشان كدة في كل التقنيات اللي فاتت هتلاقي كلمة modulation او حرف الM. 

AM: amplitude modulation 

FM: frequency modulation

...

احنا هنتعرف دلوقتي على ابسط نوع اللي هو ال AM.

زي ماحنا شايفين ال carrier له مقياس ثابت بيتذبذب ما بين A و -A. فاحنا هنغير المقياس دا، هنعدل ال amplitude، بدل ما هو من A ل -A، هتخليه قيمة تانية بتعتمد على الاشارة اللي عايزين نبعتها. 

الموضوع هيكون اوضح بالصور:

واضح احنا عملنا ايه، حطينا المعلومة بتاعتنا في المقياس بتاع ال carrier، ويكأن ال carrier دا مكروباص والمعلومة دي بني ادم، وظيفة ال carrier انه يوصل البني ادم لمكان تاني بعيد بسرعة اكبر. 

٣- دوائر الإرسال والاستقبال

بعد ما فهمنا النظرية، نيجي للتطبيق. إرسال اشارات ال AM ليها اكتر من دائرة، وكل دايرة ليها مميزات وعيوب. مش هنتعرض ليهم حاليا. هنسيب قنوات الراديو تستخدم اللي يريحهم. الفكرة انه في الاخر دايما حوالينا موجات AM ليها شكل معين طايرة حوالينا في الجو، واحدة فيها إذاعة القران الكريم وواحدة لقناة تانية..

كل اللي احنا مهتمين بيه حاليا ازاي نستقبل الإشارات دي، ونفكها ونطلع الصوت منها.

اول حاجة لازم تعرف انه مينفعش اي حد يبعت اي اشارة هو عايزها، الموضوع منظم عن طريق وزارة الاتصالات. فالمدى بتاع اشارات الـ AM بيكون من 535-1605 kHz، كل قناة بتاخد ١٠ك هرتز.

فاحنا اول خطوة عندنا في الدايرة اننا نحول الإشارات الكهرومغناطيسية الى اشارات كهربائية باستخدام ايه؟ زي ما قلنا الايريال. 

طبعا الايريال عامل زي الشباك اول ما تفتحه هيدخلك اي حاجة طايرة في الهواء، يعني هو هيحولك كل القنوات بجميع الترددات الى اشارات كهربائية ويقولك اتفضل. 

بس طبعا مش هينفع نسمع كل القنوات في نفس الوقت! 

فتاني خطوة هتكون اني اختار قناة معينة، ازاي؟ باستخدام دايرة الفلتر، ودي دايرة بتعدي ترددات معينة وتمنع الباقي. ابسط أنواعها هي الـ LC tank circuit. الدايرة دي بتكون ملف ومكثف على التوازي، بتعدي تردد واحد بس هو:

f=1/(2*pi*sqrt(L*C))

طب عشان نقدر نستقبل اي قناة؟ بنستخدم مكثف متغير بيتظبط باستخدام مفك.

LC= 1/(2*pi*f)^2

الملف هيكون ثابت والتردد f هيعتمد على المكثف C.

اقل تردد هنستقبله f(min) هيكون عند اكبر قيمة المكثف يقدر يجيبها Cmax، لان بينهم علاقة عكسية.

فبالتالي هتحسب الحسبة على اساس القيمة دي.

فيه مكثفات متغيرة كتير من اول 5pF لحد 120pF، وفيه ملفات كتير بقيم مختلفة. 

نختار مثلا الاول Cmax=120pF

وبما انه f(min)=535kHz ثابت. نعوض ونجيب قيمة الملف المناسب 737.5uH، دا هيدينا مدى الدايرة من اول 535kHz لحد مالانهاية على حسب المكثف اقل قيمة فيه كام، لو فرضا اقل قيمة كانت 5pF هيبقا أقصى تردد يلقطه 2.6MHz ودا اكبر من 1.6MHz بتاع ال AM.

ممكن تعمل جدول بقيم الملفات المختلفة وقيم المكثفات المختلفة وتشوف المدى بتاع كل اتنين يشتغلوا معاك ولا لا زي كدة:

 المعادلة اللي استخدمتها: =1000000/(2*3.14*SQRT(A2*B2))

هختار L=1mH و C=120pF.

تالت خطوة بقا هي اني استخدم احدى دواير استخراج الاشارة من الـ AM وهما كتير، دا شكل الدايرة بتاعتنا:

زي ماحنا شايفين فيه ملف ومكثف متوصلين عالتوازي دول الفلتر بتاعنا، هيعدوا تردد واحد بس، المقاومة الـ١٠٠ك عشان نرجع الخرج للدخل كنوع من ال feedback، والمكثف اللي تحت دا عشان نفصل دايرة الفلتر عن الارضي، المقاومة ال 1k عشان نعمل limitation للتيار، والمكثف اللي عند الخرج عشان نعمل smoothing لإشارة الصوت، القطعة الأساسية عندنا الـTA7642 دي اللي بنديلها اشارة راديو AM تطلعلنا منها اشارة صوت من الـ envelope بتاع الـ AM، واخيرا عندنا المكثف اللي متوصل من الخرج ودا عشان نوصل الاشارة الصوتية على دايرة مكبر صوت.

بالنسبة لجهد الدايرة هنحتاج ١.٥ فولت يعني بطارية واحدة AA، بس الموديول بيستحمل لحد ٦ فولت فممكن تستخدم لغاية ٤ بطاريات. او تستخدم بطارية ليثيوم ٣.٧ فولت.

الملف في العادة بيتلف باستخدام سلك نحاسي معزول وقلب حديدي مصنوع من ال ferrite. عشان يدينا inductance عالية. حسب المعادلة:

L=u0*ur*N^2*A/l

حيث ان:

u0=4*pi*10^-7

ur=مغناطيسية المادة 

N=عدد لفات السلك حول القلب

A=مساحة مقطع القلب

l=طول الملف

فاحنا عايزين ملف يكون تقريبا ٤٠٠-١٠٠٠ ميكرو هنري، ودا هيحتاج عدد لفات كبير جدا او مساحة مقطع كبيرة جدا، لذلك لازم نستخدم قلب معدني ومش اي قلب، لازم مادة الferrite لانها اكبر مغناطيسية.

البديل لكدة اننا نستخدم ملف جاهز بقيم معينة، اللي هي زي ما قلنا 1mF.

اخر حاجة الايريال، هنستخدم سلك نحاسي طويل شوية ونوصله بالفلتر عشان يلقط اشارة. 

بعد كدة بناخد الاشارة ونطلعها عن طريق مكثف الى مكبر الصوت.

٤- المكونات المطلوبة

1X TA7642

1X 1K resistor

1x 100k resistor 

1X 104 (100 Nano Farad Ceramic Capacitor)

1x 103 (10 Nano Farad Ceramic Capacitor)

1x 10uF capacitor 

1x AA Battery 

1x 1mF inductor

1x 120pF variable capacitor 

1x audio amplifier module 

٥- بعد كدة نلحم المكونات ونوصل حسب الدايرة، وبعدين نقعد نلف بالدايرة لحد ما نلاقي مكان في اشارة ونغير القناة باستخدام المكثف المتغير ومفك صغير جدا بتاع النظارات.

 

اتمنى المقال يكون مفيد وتكونوا استمعتم معانا والى مشروع اخر.