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Emisor de bips en FM y VHF (ART837S)

Este circuito genera bips intervalos que se transmiten a distancia en forma de señales de radio, tanto en el rango de FM como arriba y abajo, ocupando parte del espectro de VHF. Una posible utilidad para este aparato es como indicador inalámbrico o alarma que permite seguir personas, coches o animales a través de una radio común. También podemos usarlo en juegos del tipo "caza del zorro" donde los participantes, dotados de radios deben localizar un transmisor oculto por su señal. El alcance de la versión básica es de 200 metros, pero puede ser fácilmente ampliado, llegando a más de 1 kilómetro con el cambio del transistor oscilador y alimentación.

    Los señalizadores de radio son útiles en una amplia gama de aplicaciones prácticas, como la producción de señales en eventos, alertando a una persona distante sin necesidad de cables de conexión entre los locales.

   Quien desea monitorear el acontecimiento necesita solamente un receptor de radio.

   Otra aplicación es para seguir a personas, animales, robots o incluso objetos que se carguen donde el transmisor está oculto.

   Por la señal podemos seguir o localizar el transmisor y con ello la persona o animal que lo transporta.

   Una broma interesante, realizada frecuentemente por los radioaficionados, y que puede ser hecha con este transmisor es la "caza del zorro".

   En ella, el transmisor, que es el zorro, es escondido o transportado por alguien.

   Los participantes, en posesión de receptores comunes de FM (raditos o walkmans) deben localizar el "zorro" por la señal de radio emitida.

   El circuito básico que describimos opera con 6 V suministrado por 4 pilas comunes, y utiliza un transistor 2N2222 o equivalente, lo que le proporciona un alcance del orden de 200 metros en un lugar abierto.

   Sin embargo, con el cambio del transistor por el 2N2218 o BD135 y con una alimentación de 9 o 12V (pilas o batería) el alcance aumenta bastante, pudiendo superar 1 kilómetro.

 

COMO FUNCIONA

   Para generar las señales de alta frecuencia hasta unos 150 MHz aproximadamente, tenemos un oscilador con un transistor donde la frecuencia es determinada por el circuito resonante L / CV. La realimentación para mantener las oscilaciones en este circuito es proporcionada por el capacitor C5.

   Este capacitor C5 también influye en la frecuencia más alta que el oscilador puede alcanzar, así que para el rango de FM adoptamos el valor de 5,6 pF, pero para la banda superior de VHF debemos disminuirlo a 2,2 o incluso 1,5 pF, mientras que para el rango inferior de VHF entre 50 y 80 MHz debemos aumentarlo a 10 pF o incluso 22 pF.

   Los bips que son transportados por la señal de alta frecuencia de este oscilador son generados por un circuito integrado 4093B pasando a la etapa transmisora a través del capacitor C3.

   El 4093B consiste en un circuito integrado CMOS que contiene 4 disparadores NAND alrededor de los cuales podemos elaborar hasta 4 osciladores con frecuencias que pueden ir desde una fracción de hertz hasta cerca de 4 MHz.

   En nuestro proyecto utilizamos dos de las puertas como osciladores, y una tercera como buffer o aislador / mezclador, quedando la última disponible libre.

   La primera puerta (pines 1 a 3) forma entonces un oscilador de baja frecuencia que determinará el cadenciamiento de los bips.

   El circuito está dimensionado para generar una señal de 0,5 Hz, pero esta frecuencia puede ser fácilmente alterada por el simple cambio de R1 y C1.

   El resistor R1, sin embargo, debe quedar en el rango de 10 kohms a 4,7 M ohmios.

   El tono del bip es determinado por el segundo oscilador (pines 4 a 6) y tiene su frecuencia determinada por el capacitor C2 y por R2. La resistencia también se puede cambiar en el mismo rango de R1.

   El segundo oscilador tiene su operación controlada por el primero, a través de su pin 5.

   La señal modulada (que consiste en bips intervalados) se aplica al tercer disparador (pines 8 a 10) que actúa como un amplificador digital, ya que obtenemos trenes de pulsos rectangulares.

   De este amplificador o buffer la señal se aplica al oscilador de alta frecuencia, apareciendo como modulación en frecuencia en la portadora.

   El circuito puede ser alimentado por 4 pilas, y su consumo dependerá de la potencia del transmisor.

   Por lo tanto, para una aplicación más larga recomendamos el uso de pilas medias o grandes, e incluso una batería.

 

   MONTAJE

   En la figura 1 tenemos el diagrama completo del emisor de bips.

 

Figura 1 - Diagrama completo del emisor de bips
Figura 1 - Diagrama completo del emisor de bips

 

   La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 2.

 

Figura 2 - Placa de circuito impreso para el montaje
Figura 2 - Placa de circuito impreso para el montaje

 

   Para el circuito integrado será interesante utilizar un zócalo DIL de 14 pinos, tanto por cuestión de seguridad, como para facilitar el cambio en caso de necesidad.

   La bobina L se compone de 2 a 6 espiras de hilo 22 común o esmaltado con un diámetro de 1 cm sin núcleo.

Para la banda inferior de VHF entre 50 y 80 MHz la bobina tendrá 5 o 6 espiras.

   Para la banda FM tendrá 4 espiras y para el rango entre 110 y 150 MHz se utilizarán 2 o 3 espiras.

   El trimmer puede ser plástico o de porcelana con capacidad máxima de 20 a 50 pF.

   Como antena, dependiendo de la disponibilidad de espacio, se puede utilizar un pedazo de hilo rígido de 15 a 50 cm, como una antena telescópica de mayor longitud.

    Los hilos muy largos, además de 80 cm no son recomendados, principalmente si el transmisor está sujeto a movimientos, pues pueden causar inestabilidades si se usan como antena.

   Los resistores son de 1/8 W o mayores, mientras que los capacitores C1 y C2 tanto pueden ser cerámicos como de poliéster.

   Los demás capacitores, con excepción de C6 deben ser cerámicos. C6 es un electrolítico con una tensión de trabajo un poco mayor que la usada en la alimentación.

   Si la alimentación se realiza con tensión de 6 V (4 pilas), el transistor usado puede ser el 2N2222 o incluso el BF494, pero si la alimentación se realiza con 9 o 12 V debemos usar el BD135 o el 2N2218 y en ambos casos estos los componentes necesitarán un radiador de calor.

   Para el BD135 y el 2N2218, podemos aumentar aún más el alcance, con la reducción de R5 a 47 ohms.

   Observamos que el consumo del transmisor con una alimentación de 12 V es del orden de 20 mA a 50 mA, pero con 12 V sube a 100 a 200 mA lo que significa que si se utilizan pilas en esta segunda versión, su autonomía no será mucho grande.

   En este caso, sugerimos el uso de pilas o incluso pilas, pero del tipo alcalino o recargable.

   El circuito también funcionará con alimentación de 3 V, pero en este caso, su utilización se limitará a ambientes pequeños ya que en estas condiciones su alcance será del orden de 50 metros.

 

PRUEBA Y USO

   Conecte en las proximidades del transmisor un receptor que sintonice la pista elegida para la operación. Si es un FM, busque una frecuencia libre de esta pista.

   Conecte el transmisor y ajuste cuidadosamente el CV hasta que capte los bips más fuertes.

   Observamos que estos bips pueden ser captados en más de una frecuencia, pero alejándose con el receptor, el lector puede fácilmente identificar cuál es la señal más fuerte.

   Esta señal corresponde a la frecuencia fundamental, ya que los demás corresponden a señales espurias de menor intensidad.

   Comprobado el funcionamiento es sólo utilizar el aparato, respetando las restricciones legales principalmente en relación a la antena.

   Para señalización al aire libre será interesante instalar el aparato en caja a prueba de lluvia, preferiblemente de plástico. La antena siempre debe estar en posición vertical, para mayor rendimiento.

 

 Semiconductores:

CI-1 - 4093 - circuito integrado

Q1 - 2N2222 o 2N2218 - transistores de RF- ver texto

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 2,2 M ohms - rojo, rojo, verde

R2 - 47 k ohms - amarillo, violeta, naranja

R3 - 10 k ohms - marrón, negro, naranja

R4 - 5,6 k ohms - verde, azul, rojo

R5 - 68 ohms - azul, gris, negro

 

Capacitores:

C1 - 1 uF - poliéster (o incluso electrolítico)

C2 - 22 nF - cerámico o poliéster

C3 - 10 nF - cerámico

C4 - 4,7 nF - cerámico

C5 - 5,6 pF - cerámico

C6 - 47 uF x 12 V - electrolítico

CV - trimmer - ver el texto

 

Varios:

B1 - 6 V - 4 pilas pequeñas, medianas o grandes o aún batería - ver texto

S1 - Interruptor simple

L - Bobina - ver el texto

Placa de circuito impreso, soporte de pilas, caja para montaje, hilos, hilos esmaltados, soldadura, antena, etc.

 

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