Projeto: Kit transmissor FM estéreo baseado em YYDZW BH1417F

Enquanto eu estava navegando na lista de kits eletrônicos no eBay, me deparei com esse kit transmissor FM estéreo específico, mas não pensei muito nisso. De fato, dada a chance de comprá-lo, passei por ele duas vezes. Foi só quando comecei a ficar sem kits para comprar e construir que decidi comprá-lo.

Este kit é um pouco diferente dos outros kits que eu tentei namorar, a saber, que este kit tem uma marca - YYDZW . Não sai da língua, porque são apenas as iniciais do nome da empresa chinesa. A empresa parece fazer muitos negócios na venda de peças, módulos e kits eletrônicos. No total, este kit custa apenas AU $ 10,99, incluindo postagem, o que torna outra maneira de baixo custo para se divertir durante a tarde. Uma coisa em particular que gostei foi o uso do circuito integrado Rohm BH1417F , que me lembra um dos primeiros kits que eu construí (o Mini -itter Silicon Chip ) que usava o Rohm BA1404 IC para o mesmo objetivo.

Desembalando o kit

Já sabemos o que fazer agora - os kits vêm apenas como uma mistura de componentes dentro de um saco plástico, e este não é muito diferente. No lado positivo, a bolsa pode ser selada novamente, então suponho que você possa usá-la para segurar o kit quando terminar.

No interior, a estrela principal é uma placa de circuito impresso de fibra de vidro de um lado com serigrafia. As orientações do capacitor estão claramente marcadas, juntamente com a polaridade do microfone. Os valores dos componentes são omitidos; portanto, é necessária referência ao material impresso. A unidade faz uma utilização extremamente boa do espaço da PCB, com um layout de componente bastante denso, o que pode dificultar as pessoas com dedos maiores. Como este kit é marcado, a marca é impressa nas bordas, incluindo dois endereços de sites, um número de telefone para contato e uma conta QQ.

A parte traseira da placa possui uma serigrafia menor, mas é coberta principalmente por uma máscara de solda verde e almofadas brilhantes de estanho. O PCB parece ser de boa qualidade e parece fácil de soldar, talvez com a exceção de ter uma “bagunça” na tela de silkscreen ao longo do lado esquerdo no lado superior da placa.

Os componentes são fornecidos soltos em dois sacos com zíper. Uma bolsa contém os capacitores de cerâmica e os componentes de montagem em superfície, enquanto a outra contém "o restante". Esse tipo de separação de componentes parece bastante arbitrário. Também é bastante comum (mas comum) que peças sensíveis a ESD sejam jogadas em sacos seguros que não sejam ESD, embora, pelo menos nesse caso, essas partes ainda estejam encapsuladas na fita. Dois dos componentes SMD são extremamente pequenos, portanto, com um bom conjunto de pinças, é necessário ter mão firme e boa visão.

Juntamente com os componentes, é fornecida uma folha A4 de dupla face, com todo o texto em chinês, é claro. Suponho que isso aumenta o desafio . Pelo que posso dizer, ele afirma ser um kit de dificuldade média “três estrelas”, sendo BH1417F (IC estéreo para transmissor de FM), KV1471 (Varicap Diode) e 2SD2142 (NPN Darlington Transistor) os componentes de montagem em superfície envolvidos.

A parte traseira da página possui a serigrafia, bem como uma reprodução mal reproduzida.versão do esquema. Algumas das impressões foram retiradas da dobra e do transporte, mas parece que da esquerda existem dois "blocos" que representam o microfone e o pré-amplificador. As posições 5 e 6 da chave DIP controlam a energia dos dois microfones e, se definido como baixo, desligue a entrada do microfone da tomada de áudio. O BH1417F executa a maior parte da mágica com as posições 1 a 4 do interruptor DIP, ajustando D3 a D0 em “inverso” - ou seja, quando definido como alto, define a entrada como zero lógico (baixo). Um 7805 executa regulação de tensão para produzir 5v a partir do soquete de entrada, no entanto, parece que a energia de entrada é usada para acionar V3 (9018) como um amplificador de transistor único para a saída FM modulada para a antena, com L1 e C39 / C40 provavelmente atuando como um filtro, para que o sinal de FM não se propague na fonte de alimentação e use esses fios como antena. O par varicap e Darlington fazem parte da rede PLL, o que permite ao chip "eletricamente" ajustar a frequência.

Um pequeno erro parece mostrar o indutor perto de V3 rotulado como L2, quando realmente deveria ser L3. Também pode haver alguns outros erros, embora eu não tenha demorado a checar. Se você pode ler chinês, há uma boa quantidade de texto na parte frontal (não reproduzida aqui), que fornece uma visão geral básica dos princípios de operação do circuito.

A listagem do eBay em que comprei esta unidade parece ter uma foto do kit, mas é obviamente incompleta sem vários componentes na placa . Ele recomenda fazer alinhamentos com baterias de 9V para garantir a melhor qualidade de som (pois o ruído da fonte de alimentação afetará o desempenho). Infelizmente, parece que este kit não é fornecido com nenhum conector DC de 2,1 mm ou encaixe da bateria - portanto, o usuário precisará fornecer sua própria fonte de alimentação, plugue e ou encaixe de bateria de ponta positiva compatível para testar e utilizar o kit.

Experiência em Construção

Comecei a construção com os componentes de montagem em superfície, pois pareciam ser um ponto de pressão. A idéia é que, se você não consegue acertar os componentes SMD, realmente não tem um kit. A marcação para a orientação do BH1417F é um pouco sutil. A orientação do transistor de Darlington é óbvia,  embora devido ao seu tamanho pequeno , possa ser um grande desafio soldar e manter sua orientação. A orientação do diodo varicap  exigiu alguma dedução com base nos esquemas. Acredito que esteja voltado para a banda negativa apontando para a direita, como na figura abaixo. O uso desses pequenos componentes SMD torna este kit um pouco hostil - assim como o espaçamento estreito dos eletrodoso que pode provocar maior incidência de pontes de solda. Como a bolsa de componentes já estava aberta, decidi também montar os capacitores de cerâmica.

A parte de baixo era assim. Acho que fiz um trabalho bastante decente com a soldagem até agora. Outra observação foi que muitas almofadas conectadas ao plano de terra não têm isolamento térmico, tornando a soldagem um pouco mais complicada - você precisa deixar o ferro nessas almofadas por mais tempo, pois elas afastam o calor mais rapidamente e, portanto, não esquentam como rapidamente como almofadas da ilha. As almofadas do BH1417F também estavam bastante afastadas; portanto, quando o dispositivo foi colocado nas almofadas, ele realmente só tinha suas “pontas” tocando as almofadas. Parece que a pegada escolhida era um pouco larga demais.

Durante a construção, também foi observado no lado superior que a orientação da serigrafia e a ordem dos números nem sempre são lógicas, o que exige um pouco de tempo para “procurar” o local certo.

Após duas horas de montagem dos componentes, soldagem e recorte dos condutores, o kit foi concluído. É necessário prestar atenção específica à orientação de CIs, transistores, capacitores polarizados e microfones. Para aqueles que não lidaram com microfones de eletreto antes, o fio conectado ao invólucro é o pino negativo. Como os microfones são suportados apenas pelos fios de conexão e, de outra forma, são independentes, é necessário tomar cuidado para não fraturar os fios. Cola quente provavelmente deve ser usada se você a tiver.

Durante a construção do kit, os indutores provaram ser um desafio. O fio vem pré-formado em um loop com muitas voltas, de modo que precisava ser desfeito. Então as pontas precisam ter seu esmalte raspado e depois estanhado. Infelizmente, parece que o esmalte estava bastante duro, então era necessário um pouco de pressão. A lâmina prendeu o fio de L2, resultando em uma bagunça distorcida. Eu o reformulei da melhor maneira possível em torno de um pequeno eixo de chave de fenda, mas parece bastante simbólico . Pelo menos L3 não foi danificado da mesma maneira.

O lado de baixo parece bem bonito e bem feito, embora algumas das conexões tenham chegado muito perto do IC e de outras conexões. O número de componentes fornecidos foi exatamente o necessário - portanto, não há decepções aqui, embora se você acabar perdendo ou danificando algum, terá que procurar um sobressalente.

Ajuste e teste

Cortei um pedaço de fio de comprimento aleatório e o soldado no terminal ANT1. Como o kit foi anunciado como transmitindo em várias frequências discretas do DIP-switch, utilizando técnicas de PLL para estabilidade, eu ambiciosamente ajustei os jumper para algo sensato e liguei a unidade, esperando ver um sinal na frequência especificada.

Infelizmente, as coisas não são tão simples assim. Em vez de ver um sinal na frequência que eu queria, encontrei um sinal em uma frequência mais baixa, que oscilava e tinha alguns ruídos chorosos. Parecia ser um sintoma do desbloqueio da PLL, então concentrei minha atenção na área da PLL.

A chave para o ajuste é massagear L2 até que a indutância seja um valor que o varicap possa compensar, travando assim o PLL. Para fazer isso, você pode separar / apertar as voltas em L2 enquanto assiste ao sinal em um analisador de espectro / RTL-SDR. No momento em que você modifica a indutância, a frequência "salta" muito longe, mas volta a convergir lentamente para onde a transmissão deve estar.

Após um pouco de massagem em L2, você poderá encontrar um arranjo no qual a unidade converja e mantenha as frequências listadas. A troca dos interruptores DIP deve resultar no deslizamento da frequência e travamento na frequência esperada.

No meu caso, como o meu L2 foi "danificado" durante uma tentativa de remover as extremidades do esmalte , o L2 enrolado novamente foi um pouco irregular e deformado. Presumo que, por isso, não fui capaz de obter o bloqueio adequado de PLL para as frequências baixas da banda , apenas para as superiores.

Interruptores DIP
1234
LLLL [ÚLTIMA FREQ]
LLLH 107.9 Estável
LLHL 107.7 Estável
LLHH 107.5 Estável
LHLL 107.3 Estável
LHLH 107.1 Estável
LHHL 106.9 Estável
LHHH 106.7 Estável
HLLL [ÚLTIMA FREQ]
HLLH 94.9 Instável
HLHL como acima
HLHH como acima
HHLL como acima
HHLH Como acima
HHHL como acima
HHHH Como acima

Os DIP Switch 5 e 6 controlam a energia dos pré-amplificadores de microfone.

As frequências de banda baixa deveriam ter sido 88,9, 88,7, 88,5, 88,3, 88,1, 87,9 e 87,7 MHz, respectivamente. A perda de frequências de banda baixa não foi particularmente problemática, pois essas frequências tendem a interferir na minha experiência.

Você pode ajustar a sensibilidade de cada canal de microfone tocando com os potenciômetros. Caso contrário, você pode desativar os microfones colocando os interruptores DIP 5 e 6 na posição desligado, o que reduz a potência dos pré-amplificadores. Conectar uma fonte externa usando um cabo estéreo de 3,5 a 3,5 mm permite transmitir a partir de fontes analógicas.

Liguei a saída da antena (sem fio) ao meu osciloscópio Rigol DS1102E com sua sonda ajustada para atenuação de 10x e compensada adequadamente. Embora este osciloscópio tenha oficialmente apenas uma largura de banda analógica de 100Mhz, imaginei que alguns Mhz acima não são um grande problema.

 

Ao todo, parece que em 106,7Mhz, registrou 377mV RMS e em 107,9Mhz, registrou 347mV RMS. A tensão reduzida na frequência mais alta pode ser uma limitação da largura de banda. Parece que há uma emissão aproximadamente próxima a 310Mhz, que é 20dB abaixo, o que pode ser harmonicamente relacionado e indesejável.

A 95.15Mhz (banda baixa, desbloqueada), a tensão de saída era 400mV RMS. Em uma antena de 50 ohm, isso seria uma potência de transmissão de cerca de 3,2mW. Isso parece indicar que o amplificador de transistor único do estágio final está se saindo bem (cerca de um ganho de 4x), pois o chip Rohm alega ter uma saída de 100dBuV (100mV), o que resultaria em apenas 0,2mW.

Na verdade, isso é muito mais do que os 10uW que o ACMA permite na Austrália, embora com uma potência de saída tão baixa, é improvável que alguém esteja atrás de você. Parece ser uma quantidade razoável de energia a mais do que o transmissor USB FM que testei anteriormente por outros meios.

Dependendo da intensidade do sinal de entrada, é possível (ao que parece) fazer com que o chip produza emissões muito amplas, possivelmente além do limite de 180khz definido pela ACMA. Dito isto, mesmo quando em "silêncio" com a entrada do microfone, parece que existem muitos estímulos e chiados que podem estar parcialmente mudando a fonte de alimentação (como usei uma fonte de alimentação de disco rígido externa para teste). A qualidade da saída de áudio desmodulada pelo SDR # com um dongle RTL-SDR não era particularmente digna de nota, com um pouco de assobio e ruído, embora supere todos os antigos erros de transistor único FM nesse segmento de preços. Como minha demonstração do RSA306 para a análise de áudio FM expirou, não fiz nenhum teste extra da qualidade da saída de áudio - realmente não é tão especial.

Portanto, se você o considera um substituto "bug", obtém transmissão estéreo, a possibilidade de usar sua própria fonte, a estabilidade da PLL de referência de cristal e mais potência de saída pelo preço mais ou menos. Só não espere qualidade hi-fi.

Conclusão

Do lado positivo, o kit possuía todos os componentes necessários nas quantidades certas e usava uma placa de fibra de vidro de um lado com almofadas estanhadas, máscara de solda e serigrafia para facilitar a construção. O preço também é extremamente aceitável, considerando que este kit faz transmissão estéreo - pelo mesmo preço, você provavelmente poderá comprar um kit de bug FM monaural sem PLL, resultando em desvios de frequência.

As desvantagens incluem o uso de vários chips de montagem em superfície, sendo os mais pequenos um grande desafio para iniciantes. A falta de referência do valor do componente na serigrafia exigia referência ao material impresso que foi mal reproduzido e a direção do diodo não ficou imediatamente clara. A ordem em que os componentes foram numerados na serigrafia não parecia lógica em alguns casos, resultando na busca em torno do quadro pelo ponto certo para colocar os componentes. O fio de cobre esmaltado mostrou-se difícil de descascar com uma faca e difícil de soldar, e seu valor parece ser crítico para obter uma operação bem-sucedida de banda alta e baixa (como resultado, eu só consegui realizar operação de banda alta). A falta de documentação baseada em inglês provavelmente torna isso um desafio adicional, embora não intransponível.

No geral, o desempenho parecia um pouco consistente com meus esforços anteriores de minitransmissão - sua potência de transmissão era suficiente para a transmissão doméstica de curto a médio alcance, mas o áudio tinha algum nível de ruído de fundo e o tom do piloto pode ter sido um pouco forte e / ou causando intermodulação. A supermodulação foi possível devido a um nível de sinal alto o suficiente. No entanto, considerando o preço e a natureza do kit, parece que você obtém uma boa relação custo / benefício.