TDO je zkratka názvu trans-dip oscilátor. Je to velmi užitečný nástroj pro každého radioamatéra kutila, který by se chtěl podívat do oboru vysokých kmitočtů. Na konci článku jsou uvedeny příklady možných aplikací tohoto nástroje, ale zatím uvedu jen že se hodí jako měřič kmitočtu, jako generátor , a hlavně pro zjišťování rezonančního kmitočtu laděných obvodů LC „za studena“, které tedy nemusí být v provozu. Dá se použít při konstrukci přijímačů, vysílačů, prostě všude, kde jsou nějaké laděné obvody ve středovlnném nebo krátkovlnném rozsahu od 1 do 30 MHz. Přes jeho jednoduchost dokáže nahradit celou řadu drahých měřicích přístrojů. Přesnost měření závisí na přesnosti stupnice (doporučuji použít kontrolu třeba přijímačem, nebo přímo měřičem kmitočtu) ale hlavně na dovednost uživatele.
Funkce.
Začneme tím, že si povíme něco o funkci tohoto zařízení. Na obrázku je znázorněno schéma zapojení. Bystrý čtenář si může všimnout, že se vlastně skládá ze dvou částí, a sice vysokofrekvenčního generátoru (oscilátoru), který již byl na těchto stránkách popsán, a indikátoru vysokofrekvenčního napětí. Základním prvkem přístroje je laděný obvod skládající se z výměnné cívky L a proměnného kondenzátoru C lad, jejich hodnoty jsou navzájem voleny tak, aby jednotlivé rozsahy kmitočtů na sebe rovnoměrně navazovaly. V prototypu byl použit dvojitý ladicí kondenzátor (duál) s oběma sekcemi propojenými paralelně, s celkovou maximální kapacitou 250 pF. Jako aktivní člen byly použity galvanicky vázané tranzistory T1 a T2, typu BF199, které jsou stabilnější než ostatní typy a pracují spolehlivě i při vyšších kmitočtech. Samozřejmě, že je zde možnost vyzkoušet i jiné typy tranzistorů, dokonce i vodivosti PNP, ale pak musíme změnit polaritu napájecího napětí. V případě, že přístroj chceme napájet vyšším napětím, než 1,5 V, je vhodné zvětšit hodnotu odporu R1. Vysokofrekvenční napětí, které generuje oscilátor je usměrněno dvojicí germaniových diod a je přivedeno na analogový měřicí přístroj (mikroampérmetr 50 až 200 μA). Samozřejmě, že zde můžete použít i digitální multimetr, ale oko je citlivější na změny výchylky ručky měřidla, než na mihotání čísílek na displeji. Oproti zvyklostem je zde vypuštěn potenciometr pro regulaci výstupního napětí k měřidlu, jelikož byl použit klasický ručkový multimetr, u kterého se dá velikost výchylky regulovat přepínáním rozsahů.
Po připojení napájecího napětí se oscilátor rozkmitá a cívka L vyzařuje vysokofrekvenční energii s kmitočtem, který je určen hodnotami L a Clad. Když se nyní k této cívce přiblíží další laděný obvod, o stejném rezonančním kmitočtu, vlivem vzájemné induktivní vazby dochází k odsávání části energie z laděného obvodu dipmetru, tím poklesne jeho amplituda a to se projeví poklesem výchylky měřidla – to je tak zvaný dip. Tento tedy indikuje shodnost obou rezonančních kmitočtů, pokud je ladicí kondenzátor dipmetru ocejchován, vidíme okamžitě, na jaký kmitočet je naladěn vnější obvod – a tuto vlastnost pak využijeme v mnoha případech, jak je uvedeno ke konci tohoto článku.
Stavba a uvádění do chodu.
Tak za prvé – vůbec nedoporučuji stavbu tohoto zařízení do umělohmotné škatulky, po uchopení do ruky, nebo i jen přiblížení vodivého předmětu, se laděný obvod rozladí, s vyššími pracovními kmitočty samozřejmě více, a veškerá měření jsou poněkud zmatečná. Pokud ovšem současně nesledujeme pracovní kmitočet na digitálním měřiči kmitočtu, což asi také každý nemá po ruce. Takže vřele doporučuji jej uzavřít do kovové skřínky, pro pokusy s vývojovým vzorkem byl použit plech z konzervy, jelikož se dobře stříhá i pájí.
Komu by se nechtělo vinout cívky, stálo by za úvahu použít tlumivky, které jsou v prodeji. Cívky připájíme ke konektoru Cinch, nebo Jack, aby je šlo snadno vyměňovat, doporučil bych je chránit před mechanickým poškozením (a tím i změnou indukčnosti) skrytím do umělohmotné trubičky (ve vzorku byly použity staré silnější fixky), nebo je přetřít epoxidovou pryskyřicí. Pro jednotlivé rozsahy se dají použit tyto hodnoty indukčností:
I - 1 .. 3MHz: 100μH
II - 3 .. 10MHz: 10μH
III - 10 .. 30MHz: 1μH
V případě, že chceme přístroj používat i na nižších
kmitočtech (třeba pásmo dlouhých vln), zvolíme cívku (nebo tlumivku)
s vyšší indukčností, například 1 mH, nebo připojíme ještě další pevný
kondenzátor paralelně k ladicímu kondenzátoru. Podobně je možno dosáhnout
i na pásmo VKV, kdy použijeme cívku s menší indukčností, například 0,1 μH. Pak se ale může stát vlivem nevhodného poměru LC že
dochází k vysazování oscilací.
V závěrečné fázi montáže přilepíme pod ovládací knoflík ladicího kondenzátoru tužší bílý papír, na který zakreslíme dílky s označením naladěného kmitočtu. Jelikož původní vzorek byl určen pro více pásem, použil jsem dělení 1 – 100 a do samostatné tabulky jsem si vypsal k jednotlivým dílkům příslušné kmitočty pro danou cívku. Přístroj můžeme ocejchovat dle přijímače, nebo (lépe a přesněji) podle digitálního čítače, připojeného k jacku přívodu modulace přes vazební kondenzátor kolem 10 pF.
Příklady použití TDO
1. Vlnoměr
Slouží ke změření kmitočtu vyráběného generátorem G. Přístroj je navázán induktivně na cívku laděného obvodu generátoru, napájecí napětí TDO je vypnuté, pracuje tedy pouze pasivně. Při prolaďování se při shodě kmitočtů (generátor vůči laděnému obvodu TDO) objeví výchylka výstupního měřidla, její velikost lze nastavit vzdalováním a přibližováním ke generátoru. Na stupnici tedy při maximální výchylce odečteme hodnotu měřeného kmitočtu.
2. Měření kmitočtu vysílače.
Cívku TDO přiblížíme k vývodu antény kontrolovaného vysílače, napájecí napětí TDO je vypnuté, pracuje tedy pouze pasivně, jako v předešlém příkladu. Při prolaďování se při shodě kmitočtů vysílače a laděného obvodu TDO objeví výchylka výstupního měřidla, její velikost lze nastavit vzdalováním a přibližováním ke generátoru. Na stupnici tedy při maximální výchylce odečteme hodnotu měřeného kmitočtu. Pozor ale na měření kmitočtu vysílače DSB, pak se na měřidle při prolaďování objeví dva hrby (dvě výchylky) těsně u sebe, přesný kmitočet je uprostřed mezi nimi.
3. Měřič síly pole.
Přístroj umístíme v dosahu antény vysílače. Pro zvýšení citlivosti navážeme k ladicí cívce TDO ještě jednu pomocnou, kterou jedním koncem spojíme s kostrou a na druhý konec připojíme kus drátu jako anténku. Tímto způsobem je rovněž možné zjišťovat směry vyzařování antény vysílače.
4. Rezonanční kmitočet antény.
Jedno z dalších výhodných vlastností TDO je možnost měřit rezonanční kmitočet antény, což je nepostradatelná pomůcka pro všechny, kterým záleží na dobrém spojení a dosažení alespoň slušné vzdálenosti. Pokud je anténa vzdálená od místa měření (například na stožáru), použijeme k vazbě pomocnou cívečku z přibližně dvou závitů drátu navázanou k anténě souosým vedením o délce λ/2, tedy polovině použité vlnové délky (pro pásmo CB tedy 5,5 metru) nebo jejímu násobku. TDO pak prolaďujeme, až najdeme příslušný pokles (dip), a na tomto kmitočtu má anténa nejlepší účinnost.
5. Vysokofrekvenční sonda.
Vypneme napájení TDO, ladicí kondenzátor nastavíme na nejmenší kapacitu. Místo cívky připojíme pomocí odřezku souosého kabelu měřený obvod – zdroj vf napětí, a na měřidle (multimetru) odečteme velikost vf napětí.
6. Zjišťování rezonančního kmitočtu laděného obvodu.
K cívce testovaného laděného obvodu přiblížíme cívku TDO a přístroj pomalu prolaďujeme. V jednom místě by se měl objevit hluboký pokles amplitudy výstupního napětí (dip), který je zaviněn odsáváním energie měřeným obvodem. Postupně uvolníme vazbu (zvětšením vzdálenosti) a zkoušíme dolaďovat přesněji – pokles bude sice menší, ale zato bude určení kmitočtu přesnější. Na stupnici ladicího kondenzátoru TDO pak odečteme kmitočet.
7. Ladění rezonančních obvodů.
Na stupnici zapnutého TDO nastavme požadovaný kmitočet. Známým způsobem k němu navážeme cívku laděného obvodu, který potřebujeme nastavit na požadovaný kmitočet, a opatrnou změnou kapacity či indukčnosti (případně obojím) se snažíme docílit poklesu výchylky měřidla.
8. Generátor vf signálů.
Generátor vf signálů, známý také pod názvy Signální generátor nebo Servisní oscilátor slouží k orientačnímu slaďování přijímačů. Za tímto účelem přiblížíme cívku TDO k anténě přijímače, nastavíme potřebný kmitočet a obvody přijímače pak ladíme na maximální hlasitost signálu na jeho výstupu. V případě přijímačů AM ale musíme do TDO přivést modulační signál, třeba kolem 1 kHz , na příslušný přívod (viz schéma), abychom získali klasický signál s amplitudovou modulací.
9. Měření indukčnosti cívek.
Měřenou cívku Lx připojíme paralelně s kondenzátorem o známé kapacitě a již popsanou metodou změříme rezonanční kmitočet této kombinace. Indukčnost cívky je pak:
10. Měření kondenzátorů.
Postupujeme stejně jako výše, neznámý kondenzátor připojíme paralelně k cívce se známou indukčností a jeho kapacita je pak:
11. Měření činitele AL.
Feritové materiály se liší svým součinitelem AL, tedy vztahem mezi počtem závitů n a výslednou indukčností, je to vlastně počet závitů potřebných k získání indukčnosti 1 nH. V případě, že známe počet závitů měřené cívky (můžeme ji zkusmo navinout) zjistíme výslednou hodnotu AL po změření indukčnosti známým způsobem podle:
12. Minivysílač AM.
Ke vstupu modulace připojíme nízkofrekvenční zesilovač s mikrofonem. K vazební cívce připojíme kousek drátu – a získáme jednoduchý amplitudově modulovaný vysílač pro domácí použití s dosahem několik metrů, jak na středních, tak i na krátkých vlnách.
13. Měření kmitočtu krystalového rezonátoru.
Pro měření kmitočtu krystalových rezonátorů (nebo keramických rezonátorů) používáme podobnou metodu, jako při měření kmitočtu laděného obvodu, induktivní vazbou navážeme TDO na vazební cívku s paralelně připojeným rezonátorem. Stejným způsobem nyní hledáme dip, který je poměrně ostrý, proto doporučuji zacházet s ladicím kondenzátorem s velkou opatrností.
Závěrem.
Z uvedených příkladů použití je jasně vidět, že těžko se nám podaří jiným způsobem „snadno a jednoduše“ získat přístroj, který splňuje tolik funkcí. Jeho použití v každé dílničce radioamatéra je možno vřele doporučit.
Zdroj: ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/96