Μια βασική εισαγωγή στο μετρητή πλέγματος

Το Grid Dip Meter (GDM) ή το Grid Dip Oscillator (GDO) είναι ένα ηλεκτρονικό όργανο που χρησιμοποιείται στη μέτρηση και τον έλεγχο κυκλωμάτων ραδιοσυχνοτήτων. Είναι βασικά ένας ταλαντωτής με εκτεθειμένη ένταση πηνίου και ταλάντωσης. Έχει τρεις κύριες λειτουργίες:

• Μέτρηση της συχνότητας συντονισμού
  • κυκλώματος συντονισμού LC,
  • ένα αντηχείο κρυστάλλου / κεραμικού,
  • ή μια κεραία,
• Μέτρηση αυτεπαγωγής ή χωρητικότητας,
• Μέτρηση της συχνότητας ενός σήματος,
• Παραγωγή σημάτων ημιτονοειδούς RF.

Στην παραπάνω εικόνα του GDM, μπορείτε να δείτε το καπέλο κοχλία οδηγεί τον πυκνωτή συντονισμού με κλίμακα συχνότητας και στην αριστερή πλευρά υπάρχουν εναλλασσόμενα πηνία για διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων και ακριβώς κάτω από την κλίμακα συχνότητας, υπάρχει ένας μετρητής που διαβάζει τον ταλαντωτή τάση εξόδου. Μάθετε περισσότερα για τους διάφορους τύπους ταλαντωτών εδώ.

Τι κρύβεται πίσω από το όνομα;

Οι μετρητές Grid Dip ονομάζονται έτσι, επειδή την εποχή που φτιάχτηκαν χρησιμοποιώντας τριόδους και χρησιμοποιήθηκαν για τη μέτρηση του πλάτους του ταλαντωτή μετρώντας το ρεύμα που ρέει μέσω της αντίστασης δικτύου.

Τα σύγχρονα GDO δεν κατασκευάζονται με σωλήνες κενού, αλλά με τρανζίστορ - κατά προτίμηση JFET ή Dual-Gate MOSFET λόγω της υψηλής αντίστασης εισόδου που καθιστά τον ταλαντωτή πιο σταθερό. Τα GDO με τρανζίστορ μπορούν να κληθούν ως TDO ή TDM (Trans dip oscillator / meter). Μπορούν επίσης να κατασκευαστούν με δίοδο σήραγγας (ταλαντωτής εμβύθισης / μετρητή) αντί για τρανζίστορ ή σωλήνα.

Το βασικό κύκλωμα

Το κύκλωμα που εμφανίζεται εδώ προέρχεται από ένα βιβλίο με τίτλο " Konstrukcje krótkofalarskie dla początkujących " του Andrzej Janeczek, διακριτικό κλήσης SP5AHT. Είναι πιθανότατα το πιο απλό κύκλωμα GDM χρησιμοποιώντας BJT,

Στην καρδιά αυτού του κυκλώματος βρίσκεται ένα VFO σε διαμόρφωση Hartley, το R1 παρέχει μεροληψία βάσης, το R2 περιορίζει το ρεύμα συλλέκτη, το C5 αποσυνδέει την τροφοδοσία που αλλάζει από το διακόπτη GF, το C4 αποτρέπει τη βραχυκύκλωση της βασικής πόλωσης στη γείωση από τη μορφή L. C3 και L ένα κύκλωμα συντονισμού που ορίζει τη συχνότητα, C2, P2 (σφάλμα εκτύπωσης, πρέπει να είναι D2) και D1 σχηματίζει διπλασιαστή τάσης που διορθώνει (οι μαγνητικοί μετρητές δεν μπορούν να μετρήσουν AC) το σήμα, το οποίο στη συνέχεια φιλτράρεται από C1 και τροφοδοτείται στο 50uA μετρητής μέσω του δοχείου ρύθμισης ευαισθησίας P1.

Το L πρέπει να τοποθετηθεί έξω από τη θήκη σε μια πρίζα, ώστε να μπορεί να αντικατασταθεί με διαφορετικά πηνία με διαφορετικές ταινίες. Η πρίζα και το πηνίο θα μπορούσαν να είναι ένα DIN 5 ή 3 ακίδων, μια στερεοφωνική υποδοχή 3,5 χιλ. καθώς μπορεί να αποτρέψει την ταλάντωση. Το C3 μπορεί να είναι ένας τυπικός μεταβλητός πυκνωτής από ένα ραδιόφωνο τρανζίστορ, αν και προτιμάται ένας χωρίς τίποτα μεταξύ των πλακών (τύπος αέρα) για υψηλότερη σταθερότητα συχνότητας. Το T1 μπορεί να είναι οποιοδήποτε NPN BJT με hFE άνω των 150 και συχνότητα μετάβασης άνω των 100MHz, όπως 2SC1815, 2N2222A, 2N3904, BF199. Το L εξαρτάται από την επιθυμητή ζώνη, για LW και MW μπορεί να τυλιχτεί σε ράβδο φερρίτη, αλλά στο SW και στον άνω πυρήνα αέρα είναι καλύτερο.Για ζώνη 3MHz - 8MHz είναι 11uH, αλλά μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τους υπολογιστές πολλαπλών πηνίων για διαφορετικές ζώνες

Μέτρηση συντονισμού ενός κυκλώματος LC

Η χρήση Grid Dip Meter ως συσκευή μέτρησης συντονισμού κυκλώματος συντονισμού επαγωγέα-πυκνωτή εξαρτάται από το κύκλωμα. Εάν είναι απλώς ένα συντονιστικό κύκλωμα, δεν είναι συνδεδεμένο σε τίποτα και με το πηνίο εκτεθειμένο, απλά πρέπει να τοποθετήσετε το πηνίο του συντονισμού κύκλου κοντά στο εκτεθειμένο πηνίο του GDM, συντονίστε το GDM σας έως ότου πέσει ο μετρητής. Αυτή η πτώση προκαλείται από το κύκλωμα συντονισμού που συνδέεται με το πηνίο στο GDM που απορροφά μέρος της ενέργειας στο συντονιστικό κύκλωμα, προκαλώντας πτώση στην τάση εξόδου του ταλαντωτή και αλλαγή στην εμφανιζόμενη τιμή του μετρητή.

Εάν το πηνίο είναι θωρακισμένο (για παράδειγμα μετασχηματιστές IF) πρέπει να συνδέσετε το GDM τυλίγοντας μερικές στροφές καλωδίου και συνδέοντάς το μεταξύ

Μέτρηση συντονισμού αντηχείου

Η μέτρηση των αντηχείων κρυστάλλου με GDM είναι εύκολη αλλά όχι πολύ ακριβής. Αυτή η μέθοδος είναι χρήσιμη για τον προσδιορισμό της συχνότητας κρυστάλλου όταν η ετικέτα έχει φθαρεί. Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να συνδέσετε μερικές στροφές καλωδίων γύρω από το πηνίο GDM και να συνδέσετε αυτόν τον βρόχο με τον κρύσταλλο. Ο συντονισμός θα είναι πολύ απότομος, οπότε πρέπει να συντονίσετε το GDM πολύ αργά.

Μέτρηση συντονισμού κεραίας

Για να μετρήσετε τις συχνότητες συντονισμού μιας κεραίας (όπως ένα δίπολο) τυλίξτε μερικές στροφές καλωδίου γύρω από το πηνίο GDM και συνδέστε την με το σύνδεσμο της κεραίας. Συντονίστε το GDM και ανταλλάξτε τα πηνία μέχρι να δείτε τη βουτιά στο μετρητή. Μπορείτε επίσης να μετρήσετε πόσο ευρεία ζώνη είναι η κεραία σημειώνοντας πόσο γρήγορα πέφτει η βελόνα κατά τη ρύθμιση.

Μέτρηση αυτεπαγωγής ή χωρητικότητας

Μπορείτε να μετρήσετε την επαγωγή ενός επαγωγέα ή ενός πυκνωτή κάνοντας ένα κύκλωμα συντονισμού με τον μετρητή επαγωγέα ή πυκνωτή και έναν γνωστό πυκνωτή / επαγωγέα τιμής παράλληλα και συντονίζοντας το GDM και τα πηνία αλλαγής μέχρι να δείτε τη βουτιά στο μετρητή, όπως ακριβώς με ένα κανονικό κύκλωμα LC. Εισαγάγετε τη συχνότητα συντονισμού και τη γνωστή χωρητικότητα / επαγωγή σε μια αριθμομηχανή συντονισμού LC για να λάβετε την άγνωστη αυτεπαγωγή / χωρητικότητα.

Προηγουμένως φτιάξαμε έναν μετρητή χωρητικότητας και μετρητή συχνότητας με βάση το Arduino για να μετρήσουμε τη χωρητικότητα και τη συχνότητα.

Μέτρηση της συχνότητας ενός σήματος

Υπάρχουν δύο τρόποι μέτρησης της συχνότητας χρησιμοποιώντας το GDM:

• Απορροφητική μέτρηση συχνότητας
• Μέτρηση συχνότητας ετεροδίνης

Η μέτρηση της απορροφητικής συχνότητας λειτουργεί όταν το GDM είναι απενεργοποιημένο, το σήμα εφαρμόζεται σε μερικές στροφές καλωδίου που περιτυλίγονται γύρω από το πηνίο GDM, στη συνέχεια ο μετρητής συντονίζεται και τα πηνία αλλάζονται μέχρι να αυξηθεί η ένδειξη του μετρητή και αυτή είναι η συχνότητα σήματος.

Η λειτουργία μέτρησης απορροφητικής συχνότητας λειτουργεί παρόμοια με ένα κρυσταλλικό ραδιόφωνο, το συντονισμένο κύκλωμα GDM απορρίπτει όλα τα σήματα από συχνότητες εκτός από τη συντονισμένη συχνότητα, η δίοδος μετατρέπει το υψηλής συχνότητας AC του σήματος σε DC επειδή οι μετρητές μπορούν να λειτουργούν μόνο με DC. Λειτουργεί μόνο με εκείνους τους τύπους GDM που έχουν συνδέσει τον μετρητή στο κύκλωμα συντονισμού μέσω μιας διόδου, όπως αυτός στο κύκλωμα Basic TDO που εξηγήθηκε προηγουμένως. Το πλάτος του σήματος πρέπει να είναι σχετικά υψηλό, τουλάχιστον 100mV, λόγω της τάσης προς τα εμπρός της διόδου. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να δει το επίπεδο αρμονικής παραμόρφωσης στο σήμα, απλώς συντονίστε το GDM σε συχνότητα 2, 3 ή 4 φορές υψηλότερη από τη μετρούμενη συχνότητα σήματος και επίσης συντονιστείτε σε συχνότητα 2 ή 3 φορές χαμηλότερη για να δείτε αν δεν μέτρησε μια αρμονική στην αρχή.

Η λειτουργία μέτρησης συχνότητας ετεροδίνης λειτουργεί μόνο με εκείνα τα GDM που διαθέτουν αποκλειστική υποδοχή τηλεφώνου. Λειτουργεί με την αρχή της ανάμειξης συχνοτήτων, για παράδειγμα, αν το GDM μας κυμαίνεται στα 1000kHz και υπάρχει σήμα 1001kHz συνδεδεμένο με το πηνίο GDM, οι συχνότητες ετεροδίνη (μίξη) δημιουργώντας ένα σήμα στα 1kHz (1001kHz - 1000kHz = 1kHz) που μπορεί να είναι ακούγεται αν υπάρχουν ακουστικά συνδεδεμένα στην υποδοχή.

Αυτή είναι μια πολύ πιο ευαίσθητη και ακριβής μέθοδος μέτρησης συχνότητας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αντιστοίχιση κρυστάλλων με φίλτρο κρυστάλλου.

Παραγωγή σημάτων

Για να χρησιμοποιήσετε το GDM σας ως ταλαντωτή μεταβλητής συχνότητας, το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να τυλίξετε ένα πηνίο πάνω από το αρχικό πηνίο GDM και να συνδέσετε έναν ενισχυτή buffer σε αυτό. Συνιστάται η χρήση ενισχυτή buffer επειδή η λήψη της εξόδου απευθείας από το πηνίο που τυλίγεται πάνω από το πηνίο GDM θα το φορτώσει και θα προκαλέσει αστάθεια πλάτους και συχνότητας και ίσως ακόμη και οι ταλαντώσεις να πέσουν.

Δημιουργία διαμορφωμένων σημάτων RF

Ορισμένοι μετρητές πλέγματος είναι σε θέση να παράγουν σήματα διαμορφωμένα με AM, είτε το κάνουν διαμορφώνοντάς τα με 60Hz AC από τον μετασχηματιστή ισχύος, 120Hz AC μετά την διόρθωση (τα δύο πρώτα είναι οι συνήθεις μέθοδοι στον παλιό σωλήνα GDM) ή έχοντας μια ενσωματωμένη γεννήτρια AF πιο συχνά βρίσκονται σε φανταχτερό τρανζίστορ TDMs). Εάν η διαμόρφωση συμβαίνει στη γεννήτρια, ενδέχεται να υπάρχει ένα μικρό στοιχείο FM στο σήμα AM.