Stereo VKV FM vysílač s digitálním laděním

V květnu 2006 V ČR povoleno provozování malých vysílačů na VKV pásmu s maximálním vyzářeným výkonem 50nW. Nedlouho po tomto chvályhodném činu se u nás začaly objevovat první miniaturní vysílače. Jeden zástupce této rodiny přístrojů na našem trhu je VKV stereo vysílač s digitálním laděním Belkin TuneCast II. Podrobnější popis a popis základních uprav naleznete na webu pira.cz. Tam jsem se inspiroval a vysílač zakoupil. Jeho cena se u nás pohybuje zhruba od 600-1000kč a jde docela rychle dolů. Já jsem vysílač zakoupil za 685Kč v prodejně alfa-computer. Netrvalo dlouho a reklamace byla neuplatnitelná :) Jen jsem vysílač vyzkoušel a hned šel pod kudlu. Rozebrat kryt není nijak složité, stačí vyšroubovat šroubek pod nálepkou v prostoru pro baterie a trochu zapáčit. Zadní kryt odpadne bez problémů. U předního si musíme dát pozor na na displej, který je přilepen oboustrannou lepící páskou ke krytu. V mém případě to šlo odtrhnou obtížně, ale s dávkou opatrnosti se to dá zvládnou, aniž by displej zůstal na krytu :) 

Úpravy vysílače: Tyto úpravy a mnohé další byly popsány již na výše zmíněném webu, ale opakování je matka moudrosti. Na obrázcích si ukážeme co je dobré s vysílačem provést aby se stal slušným základem budoucího FM vysílače.

1) Odstranění útlumového článku z VF výstupu. Úprava spočívá ve vypájení 3 odporů. Všechny odpory vypájíme  a plošky zbylé po prostředním spojíme kapkou cínu. Touto úpravou se výstupní výkon zvětší 4x. Je tam protože integrovaný odvod BH1415 tvořící základ vysílače má typický výstupní výkon 0,2mW a povoleno je jen 0,05mW.

2) Propojení dvou míst míst na desce. (v obrázku žlutě) Tato úprava přinese zvětšení stability celého zařízení a mírné utlumení šumu. Tyto dvě místa sice propojené jsou a obě náleží zemi, ale je mezi nimi moc dlouhá cesta zapřičiňující určitou nevyváženost.

3) Odstranění preemfáze. Neboli vyřazení obvodu zvýrazňující vysoké vyšší kmitočty audiosignálu. Tuto úpravu provádíme jen tehdy pokud bude obvod preemfáze zařazen již dříve například jako u mě v audiolimiteru. Úprava spočívá v přerušení vývodů 2 a 21 na obvodu BH1415. Musíme si počínat opatrně aby to nedopadlo jak u mě. Nějak mi ujel řezáček a ufiknul jsem i vývod 1. (vstup pravého audio kanálu) Pak jsem musel opatrně odštípnout roh integráku abych se dostal ke zbytku vývodu :)

4) Vypájíme drátky vedoucí k bateriím a napájecí jack.

5) Oškrábem lak z DPS v místě na obrázku. Zde pak připájíme stínění kablíku vedoucího k zesilovači. Střední vodič kablíku přijde na  místo připojení původního modrého drátu a popiskem ANT.

6) Odstranění automatického vypnutí. Vysílač se sám vypne pokud po dobu delší než 50s nepřichází žádný audio signál. Tento neduh odstraníme vpájením tranzistoru, který vysílač odpojuje a natrvalo ho propojíme propojkou. (žlutě)

Další úpravy spočívají například ve vylepšení slaboučkého prakticky neviditelného podsvícení displeje. Já jsem vypájel původní diody a nahradil je jednou modrou vysocesvítivou diodou. Má to jednu vadu. podsvícení se po 5s samo vypne. Je tam na to tranzistor pod displejem, který raději necháme tam kde je. Odpojuje se katoda od země takže není nic jednoduchšího než na původní místo připájet jen anodu ledky a katodu spojit se zemí drátkem. Například odškrábneme lak  v oblasti bílého kolečka (vedle červeného) a připájíme tam katodu diody. Kde je na DPS anoda diody poznáme podle symbolu pod původní diodou. Diodu je dobré otočit aby svítila do displeje, ne jako ty původní a sešmirglovat její čočkovitou část aby lepe seděla a taky bude světlo rozptýlenější přes sedřený past :) Dáje jsem vypájel tlačítka a nahradil je efektnějším polohovým snímačem z HiFi. Má i tlačítko na ovládání pamětí. S jeho připojením nebyl problém, jednoduše kus za kus. tento udělátor se dá zakoupit např. v prodejnách GME pod označením mechanický polohový spínač.

 

Po vypájeném napájecím konektoru zůstanou 3 dírky. Napájení připojíme podle obrázku. (červená + modrá zem) Doplníme ještě jeden kondík 1nF pro lepší VF izolaci. Odběr je při 12V s podsvícením cca 35mA.

Výkonový zesilovač:

Má celkem 4 stupně na výstupu 2 stupňový filtr vyšších harmonických kmitočtů. První 2 stupně obstarávají dostatečné zesílení z 0,2mW na cca 40mW. Tímto výkonem je buzen  třetí stupeň v C třídě na výkon cca 200mW. Koncový stupeň je také v C třídě. Následuje impedanční přizpůsobení antény dá se vyladit na 50 i 75 ohm. V mém případě nebyl s oživením žádný problém jenom jsem vyladil koncový stupeň. Vyskytl se jen jeden problém a to docela zásadní, ale to byla moje chyba. Vlivem špatné VF napájecí cesty izolace mezi Belkinem a zesilovačem došlo k mohutnému požáru v napájecí části Belkinu. Těsně za vstupem napájení jsou vřazeny do obou přívodů miniaturní SMD cívečky. Které mají zamezit pronikání VF energie z Belkinu ven do napájení. Cívečky úplně vyhořely a vzniklý plamínek mi propálil pružný přívod k displeji celkem 3 dráhy. Cívky jsem vyměnil oškrábal popel z DPS, připojil zespoda ten kondík, který je pro VF proudy zkratem. Poučen fatální chybou jsem vyrobil filtr napájení zařazený do vstupu napájení zesilovače. Belkin je napojen až za filtrem. Taky jsem přidal na desku zesilovače jednu tlumivku na feritovém kroužku za vstup napájení. Ted už je to bezproblémové.

Výstupní výkon je cca 1,2-0,95W na frekvenci 88-108Mhz.

 

Dále jsem zapojení doplnil o audio limiter rovněž z piry. Vysílač je stereo, takže musíme postavit dva identické limitery.

Celou audio část propojíme stíněnými kablíky. Mezi výstup limiteru a Belkin vřadíme stereopotenciometr s hodnotou cca 10-25K. Vis foto. Od potenciometru vedeme signál do Belkinu a napojíme L a P kanál na místo původního kablíku.

Další maličkosti: Koncový tranzistor ve vysílači musí mít chladič, ale nesmí se ničeho dotýkat, protože je pouzdro spojeno s kolektorem. VF zesilovač je dobré umístit do plechové krabičky, aby nedocházelo ke vzniku vazeb a ovlivňováni mezi Belkinem kabeláží a Zesilovačem. Pak je celek nestabilní a vzniká multispektrální rušení.  

Mé provedení v konečné podobě:

Celé zařízení jsem umístil do krabičky z hliníkového plechu vlastní výroby. VF zesilovač je oddělen od ostatního zařízení mosazným plechem. Zezadu jsem umístil větráček pro lepší chlazení koncového stupně. Zatím mám nedořešeno jeho odrušení. Přes napájení proniká bzučeni do vysílaného zvuku. Pro vylepšení vzhledu jsem na přední panel umístil malý ampérmetr s rozsahem do 500uA. Přidal jsem malý bočník z odporového drátku (7,6mm) a tím rozsah zvětšil na 0,5A. Ručička ukazuje při provozu cca 320mA. Belkin jsem propojil tenkým stíněným kablíkem z neznámými parametry. Celé zařízení je pospojováno epoxidem.

 

K vysílači jsem dodělal ještě zdroj, do kterého je integrován mikrofonní zesilovač a audio směšovač signálu z mikra s audiem. Je to praktické na použití v terénu kde není k dispozici počítač. Směšovač funguje tak, že se dá prolínat mezi oběma signály. V krajní poloze jde signál jen z audio vstupu na druhém kraji jen signál z mikra. Uprostřed hraje obojí dohromady. U mikrofonního zesilovače je ještě tlačítko na mute mikra když je třeba vysílat ticho.

Anténa: Vyzkoušel jsem několik typů dipólů. První byl vyroben z jako náhražková anténa z koaxu kde jedno rameno tvoří stínicí plášť kabelu a druhé vodič připojen na  konci kabelu ke střednímu vodiči. Kdysi se mi tato anténa osvědčila, ale teď to nebylo ono, protože není použitelná pro takový výkon. Další na řadu přišel otevřený dipól z hrubého Cu drátu. To už bylo lepší, ale u otevřeného dipólu  je problém se symetrizací. Nelze totiž jen tak připojit koaxiální kabel o impedanci 75ohm k anténě se shodnou impedancí. Část dipólu spojená se zemí (stínění kabelu) má prakticky délku takovou, jakou má délku přívodní kabel. Dipól by měl být už podle názvu symetrický na obě strany. To má za následek nepředvídatelnou deformaci vyzařovacího diagramu a vznik nejrůznějších odrazů a rušení. Nakonec jsem vyrobil skládaný dipól z Cu trubky o průměru 12mm. Měl jsem jí 3m (stála 195kč) a vyšlo to přesně na délku 144cm. Tato délka odpovídá frekvenci cca 98mhz což je střed VKV pásma a bude stejně dobře pracovat na 88 jako na 108Mhz. Při konstrukci je třeba počítat s jistým činitelem zkrácení, který je závislý na průměru použité trubky. V mém případě to je cca 0,95. Tím to koeficientem pak násobíme délku dipólu:  délka= 300/frekvence vysílání*0,5*k  (m, Mhz)  k je onen koeficient zkrácení. Jeho hodnotu určíme z grafu. K jeho určení musíme znát poměr mezi vlnovou délku v metrech a průměrem použitého materiálu také v metrech. Vis graf.

Konstrukční data mé antény: Je z Cu trubky průměr 12mm o celkové délce 3m. Konečná délka dipólu je 144cm. Poloměr ohybu na koncích je 4,5cm. (před ohýbáním je nutné místo ohybu silně nahřát na cca 500°C a ohýbat nejlépe ihned po nahřátí. I tak to jde docela obtížně a trubka má snahu se přelomit. Konce trubky jsem v délce 1,5cm rozplácnul ve svěráku a navrtal tam otvory pro přišroubovaní k ráhnu. Samotná anténa je přišroubovaná na pertinaxu tloušťky 6mm. Je ji třeba upevnit na koncích i ve středu. Toto jsem realizoval provrtáním trubky a přišroubováním k pertinaxu.  Pertinaxová základna je přišroubovaná na konstrukci ze starých hokejek :). Celek jsem připevnil k paneláku cca 25cm dlouhými trny průměr 6mm, které jsem zabil do stěny. Ukázalo se že i přes to, že je to panelák tak vyzdívka kolem oken je z popílkových tvárnic do kterých to šlo asi jako do smrkového dřeva. Sousedi z těch ran asi rodili ježky :) Skládaný dipól vykazuje impedanci 300ohm, proto je nutné vřadit impedanční přizpůsobení a to ve formě půlvlnné smyčky z koaxu. Její provedení je jasné z obrázku. Její délka je rovna polovině délky vlny * činitel zkrácení. Jeho velikost závisí na typu dielektrika koaxiálního kabelu. Pro plné dielektrikum je to 0,667 a pro pěnové 0,83. Popřípadě ještě úplně jinak. Tato hodnota se dá zjistit v dokumentaci o kabelu. V mém případě jsem použil činitel 0,667, což v praxi znamená pro střed pásma VKV délku smyčky 1m.

                                                                                                              Zdroje: Televizní technika, V. Vít a kol.  

Používání vysílačů vlastní konstrukce je v ČR zakázáno a při jeho provozování se vystavujete riziku peněžité pokuty do výše 1000 000 Kč. a závažnějších případech i vězení. Proto je třeba stavbu takového zařízení pečlivě zvážit a zhodnotit možné rizika s jeho provozem spjaté !!!

Autor se zříká jakékoliv odpovědnosti za vaše činy!!!