في القرن الحالي ، أكثر الأجهزة الإلكترونية شيوعًا التي نراها مع كل شخص هو الهاتف المحمول. مع التقدم في العالم ، تتحرك التكنولوجيا أيضًا بسرعة في مجال الاتصالات. ينتج عن هذا زيادة هائلة في متطلبات الهاتف الخلوي. الهاتف المحمول هو جهاز خلوي يستقبل الإشارات وينقلها. بشكل عام ، يتراوح مدى تردد الإشارة الخلوية من 0.9 إلى 3 جيجا هرتز.
كاشف الهاتف الخليوي
في هذا المقال ، سنقوم بعمل دائرة للكشف عن الهاتف الخليوي والتي ستستشعر وجود الهاتف الخلوي في المحيط من خلال الكشف عن هذه الترددات. يمكن عمل دائرة كشف بسيطة للهاتف الخلوي بطريقتين. سنناقش كلتا الدائرتين هنا واحدة تلو الأخرى. كما قيل من قبل ، تشمل الطريقتان اللتان تجعلان دائرة كاشف الهاتف الخلوي مزيج من شوتكي ديود ومقارن الجهد و أ BiCMOS Op-Amp.
كيف تصنع دائرة كشف متنقلة باستخدام BiCMOS Op-Amp؟
كما نعلم ملخص مشروعنا ، دعونا نمضي قدمًا ونجمع المزيد من المعلومات لبدء العمل في هذا المشروع. بادئ ذي بدء ، سنناقش الدائرة باستخدام BiCMOS Op-Amp.
الخطوة 1: تجميع المكونات
أفضل طريقة لبدء أي مشروع هي إعداد قائمة بالمكونات وإجراء دراسة موجزة لهذه المكونات لأن لا أحد يرغب في البقاء في منتصف المشروع لمجرد وجود مكون مفقود. فيما يلي قائمة بالمكونات التي سنستخدمها في هذا المشروع:
- CA3130 Op-Amp
- 100KΩ المقاوم
- 1KΩ المقاوم
- 0.22nF مكثف
- 100 درجة فهرنهايت مكثف
- 47pF مكثف
- BC548 NPN الترانزستور
- سلك نحاسي لصنع هوائي
- فيروبورد
- البطارية
- أسلاك العبور
- يؤدى
الخطوة الثانية: دراسة المكونات
نظرًا لأننا نعرف الآن الفكرة الرئيسية وراء المشروع ولدينا أيضًا قائمة كاملة بجميع المكونات ، فلنتقدم خطوة للأمام ونستعرض دراسة موجزة لجميع المكونات.
CA3130A و CA3130 عبارة عن مكبرات صوتية يتم فيها الجمع بين مزايا كل من CMOS والترانزستورات ثنائية القطب. لتوفير مقاومة عالية جدًا للمدخلات ، تيار إدخال منخفض جدًا في دائرة الإدخال ، يتم استخدام ترانزستورات P-Channel MOSFET المحمية بالبوابة (PMOS). يوفر هذا أيضًا أداء سرعة استثنائيًا. ينتج عن استخدام ترانزستورات PMOS في مرحلة الإدخال قدرة إدخال-فولطية مشتركة تصل إلى 0.5 فولت أسفل محطة الإمداد السالب ، وهي سمة مهمة في تطبيقات التوريد الفردي. يتراوح جهد إمداد التشغيل لسلسلة CA3130 من 5 فولت إلى 16 فولت. يمكن استخدام مكثف خارجي واحد كمعوض طور معه. من أجل وميض مرحلة الإخراج ، هناك حاجة إلى أحكام المحطة.
كاليفورنيا 3130
إلى BC548 هو ترانزستور NPN. لذلك عندما يتم تثبيت دبوس القاعدة على الأرض ، سيتم عكس المجمع والباعث وعندما يتم توفير الإشارة إلى القاعدة ، سيكون المجمع والباعث متحيزين للأمام. تتراوح قيمة كسب هذا الترانزستور من 110 إلى 800. يتم تحديد سعة التضخيم للترانزستور بواسطة قيمة الكسب هذه. لا يمكننا توصيل الحمل الثقيل بهذا الترانزستور لأن الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتدفق عبر دبوس المجمع يبلغ 500 مللي أمبير تقريبًا. يتم تطبيق التيار على دبوس القاعدة لتحيز الترانزستور ، وهذا التيار (Iب) يجب أن يقتصر على 5mA.
قبل الميلاد 548
هوائي: الهوائي هو محول الطاقة. يتم استخدامه لتحويل مجالات الترددات الراديوية إلى تيار متناوب أو العكس. هناك نوعان رئيسيان من الهوائي ، هوائي الإرسال ، وهوائي الاستقبال ، وكلاهما يستخدم للإرسال اللاسلكي. موجات الراديو هي موجات كهرومغناطيسية تنقل الإشارات عبر الهواء بسرعة الضوء. الهوائي هو أهم مكون في أي جهاز إرسال لاسلكي. تُستخدم في الأجهزة الخلوية وأنظمة الرادار والاتصالات الساتلية وما إلى ذلك.
هوائي
فيروبورد يعد اختيارًا جيدًا لعمل دائرة لأن الصداع الوحيد هو وضع المكونات على لوحة Vero ولحامها والتحقق من الاستمرارية باستخدام Digital Multi Meter. بمجرد معرفة تخطيط الدائرة ، قم بقص اللوحة إلى حجم معقول. لهذا الغرض ، ضع اللوح على حصيرة القطع وباستخدام شفرة حادة (بشكل آمن) ومن خلال اتخاذ جميع احتياطات السلامة ، قم أكثر من مرة بتسجيل الحمولة لأعلى وقاعدة على طول الحافة المستقيمة (5 أو عدة مرات) الفتحات. بعد القيام بذلك ، ضع المكونات على اللوحة بشكل وثيق لتشكيل دائرة مدمجة ولحام المسامير وفقًا لتوصيلات الدائرة. في حالة حدوث أي خطأ ، حاول فك التوصيلات ولحامها مرة أخرى. أخيرًا ، تحقق من الاستمرارية. اتبع الخطوات التالية لعمل دائرة جيدة على Veroboard.
فيروبورد
الخطوة 3: عمل الدائرة
يعمل جزء Op-amp من الدائرة ككاشف إشارة RF بينما يعمل جزء الترانزستور من الدائرة كمؤشر. تُستخدم المكثفات المتراكمة جنبًا إلى جنب مع سلك الاستقبال لتمييز إشارات التردد اللاسلكي عندما يقوم الهاتف المحمول (أو يتلقى) مكالمة هاتفية أو يرسل (أو يتلقى) رسالة فورية.
يقوم مضخم التشغيل بإلقاء نظرة على الإشارة من خلال التغيير الزائد للتيار عند مدخل الجهد عند الخرج وسيتم تشغيل LED.
الخطوة 4: تجميع المكونات
الآن بما أننا نعرف العمل الرئيسي وكذلك الدائرة الكاملة لمشروعنا ، فلنتقدم ونبدأ في صنع الأجهزة الخاصة بمشروعنا. يجب مراعاة شيء واحد وهو أن الدائرة يجب أن تكون مضغوطة ويجب وضع المكونات في مكان قريب جدًا.
- خذ لوح Veroboard وافرك جانبه بطلاء النحاس بورق مكشطة.
- الآن ضع المكونات بعناية وقريبة بدرجة كافية بحيث لا يصبح حجم الدائرة كبيرًا جدًا
- قم بإجراء التوصيلات بعناية باستخدام حديد اللحام. في حالة حدوث أي خطأ أثناء إجراء الاتصالات ، حاول إلغاء الاتصال ولحام الاتصال مرة أخرى بشكل صحيح ، ولكن في النهاية ، يجب أن يكون الاتصال محكمًا.
- بمجرد إجراء جميع الاتصالات ، قم بإجراء اختبار الاستمرارية. في الإلكترونيات ، اختبار الاستمرارية هو فحص الدائرة الكهربائية للتحقق مما إذا كان تدفق التيار في المسار المطلوب (أنه بالتأكيد دائرة كاملة). يتم إجراء اختبار الاستمرارية عن طريق ضبط جهد بسيط (سلكي بترتيب مع LED أو جزء يخلق اضطرابًا ، على سبيل المثال ، مكبر صوت كهرضغطية) على الطريقة المختارة.
- إذا نجح اختبار الاستمرارية ، فهذا يعني أن الدائرة مصنوعة بشكل كافٍ حسب الرغبة. إنه الآن جاهز للاختبار.
ستبدو الدائرة بالصورة أدناه:
حلبة بسيطة للكشف عن الهاتف المحمول
كيف تصنع دائرة كشف متنقلة باستخدام شوتكي الصمام الثنائي ؟
كما رأينا بالفعل كيفية إنشاء دائرة للكشف عن الهاتف الخليوي باستخدام ملف BiCMOS Op-Amp الآن دعنا نمر بإجراء آخر سنستخدم فيه ملف مزيج من شوتكي ديود ومقارن الجهد لعمل دائرة تكتشف الهاتف الخليوي في المحيط.
الخطوة 1: تجميع المكونات
فيما يلي القائمة الكاملة للمكونات التي سيتم استخدامها لإجراء هذا التكوين.
- 10uH مغو
- مقاوم 100 أوم
- 100 كيلو أوم المقاوم
- 100nF مكثف
- 3 كيلو أوم المقاوم
- 100 أوم المقاوم
- 200 أوم المقاوم
- BAT54 شوتي ديود
- يؤدى
- فيروبورد
الخطوة الثانية: دراسة المكونات
نظرًا لأن لدينا قائمة كاملة بجميع المكونات ، فلننتقل خطوة إلى الأمام وننتقل إلى دراسة موجزة لجميع المكونات.
LM339 ينتمي إلى تلك المكونات التي تحتوي على أربعة مقارنات جهد مستقلة فيها. يتم تصميم كل أداة مقارنة بحيث يمكن لكل مقارن أن يعمل على مصدر طاقة واحد على مدى واسع من الفولتية المدخلة. كما أنه متوافق مع مصادر الطاقة المنقسمة. خصائص بعض المقارنات فريدة جدًا. على سبيل المثال ، يحتوي نطاق الجهد المشترك للوضع المشترك على أرضية مضمنة فيه عندما يعمل بجهد مصدر طاقة واحد. الغرض الأساسي من المقارنة هو أنها تقوم بتدوير الإشارة بين المجالات الرقمية والتناظرية. يأخذ مدخلين في محطات الإدخال ويقارن بينهما. بعد المقارنة ، يخبرنا ما هو الإدخال الأكبر للاثنين في أطراف الإدخال. لديها مجموعة واسعة من التطبيقات. على سبيل المثال ، يتم استخدامه في المقارنة الأساسية ، قيادة CMOS ، قيادة TTL ، op-amp منخفض التردد ، مضخم Transducer ، إلخ.
LM339
BC547 هو ترانزستور ثنائي القطب NPN. كلمة ترانزستور تعني نقل المقاومة ، ووظيفتها الأساسية هي تضخيم التيار. يمكن استخدام BC547 لأغراض التحويل وأغراض التضخيم. لديها ثلاث محطات قاعدة ، باعث ، ومجمع. يتم التحكم في كمية التيار المتدفق عبر المجمع من خلال كمية التيار المتدفق عبر القاعدة إلى الباعث. الحد الأقصى للكسب الحالي لهذا الترانزستور هو 800 تقريبًا. لكي يعمل هذا الترانزستور في المنطقة المرغوبة ، يلزم وجود جهد تيار مستمر ثابت. هذا الترانزستور متحيز بطريقة تجعله دائمًا متحيزًا جزئيًا للتضخيم لجميع نطاقات الإدخال. في القاعدة ، يتم تضخيم المدخلات ثم يتم نقلها إلى جانب المرسل.
BC547
إلى شوتكي الصمام الثنائي هو صمام ثنائي أشباه الموصلات يتكون من تقاطع أشباه الموصلات مع معدن. إجراء التحويل لهذا الصمام الثنائي سريع جدًا. لديه انخفاض منخفض جدًا في الجهد الأمامي. يتدفق التيار في الاتجاه الأمامي عند تطبيق جهد كافي. يتراوح الجهد الأمامي للديود Schottky من 150-450mV ، على عكس الثنائيات العادية الأخرى التي يتراوح جهدها الأمامي من 600-700mV. يُسمح بتحسين كفاءة النظام وسرعة التحويل العالية بسبب الجهد الأمامي المنخفض.
شوتكي الصمام الثنائي
الخطوة الثالثة: تصميم الدائرة
يتكون تصميم الدائرة بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء ، تصميم دائرة الكاشف ، تصميم دائرة مكبر للصوت ، و تصميم دوائر المقارنة .
ال دارة كاشف يشتمل على محث ، وصمام ثنائي ، ومكثف ، ومقاوم. هنا يتم اختيار تقدير مغو 10uH. يتم اختيار الصمام الثنائي Schottky BAT54 باعتباره الصمام الثنائي للكشف ، والذي يمكنه تصحيح إشارة التيار المتردد منخفضة التردد. مكثف القناة المختار في مكثف سيراميك 100nF يستخدم لغربلة تضخم التيار المتردد. يتم استخدام مقاومة تحميل 100 أوم.
هنا في تصميم دائرة مكبر للصوت ، يتم استخدام BJT BC547 البسيط في وضع الباعث الشائع. المقاوم الباعث غير مطلوب لهذه الحالة لأن إشارة الخرج ذات قيمة منخفضة. يتم تحديد قيمة المقاوم المجمع عن طريق تقدير جهد البطارية ، جهد المجمع-الباعث ، وتيار المجمع. عادةً ما يتم اختيار جهد البطارية ليكون حوالي 12 فولت. 5V هو جهد نقطة التشغيل للمجمع والباعث ويبلغ تيار المجمع 2mA تقريبًا. وهكذا مثل Rc ، يتم استخدام المقاوم 3 كيلو أوم. يجب أن يكون المقاوم المدخل ذو قيمة كبيرة ، حوالي 100 كيلو ، لأنه يستخدم لتوفير التحيز للترانزستور. هذا سيمنع تدفق التيار الأقصى.
هنا يتم استخدام Lm339 في ملف تصميم دوائر المقارنة. يتم استخدام تكوين مقسم الجهد لضبط الجهد المرجعي عند الطرف المقلوب. يتم ضبط الجهد المرجعي على ترتيب منخفض 4V لأن جهد الخرج من دائرة مكبر الصوت منخفض جدًا. يستخدم المقاوم 200 أوم ومقياس الجهد من 330 أوم لتحقيق هذا الهدف. كمقاوم محدد للتيار عند طرف الخرج ، يتم استخدام المقاوم 10 أوم.
الخطوة 4: فهم عملية دائرة تتبع الهاتف المحمول
الإشارات المنبعثة من الهاتف الخليوي هي إشارات تردد الراديو. عندما يكون الهاتف الخلوي متاحًا بالقرب من الدائرة ، يتم تحفيز إشارة التردد اللاسلكي من الهاتف الخلوي إلى المحرِّض في الدائرة من خلال عملية الحث المتبادل. يعتبر الصمام الثنائي Shockley مسؤولاً عن تضخيم إشارة التيار المتردد للتردد العالي بترتيب GHz. يستخدم المكثف لتصفية إشارة الخرج.
الآن عندما يتم إحضار الهاتف المحمول بالقرب من هذه الدائرة ، يتم إحداث جهد في الخانق ويستخدم الصمام الثنائي لإزالة تشكيل الإشارة. ثم يقوم ترانزستور الباعث المشترك بتضخيم الجهد. هنا ، يكون جهد الخرج أكثر من جهد الخرج المرجعي. لذا ، فإن الإخراج عبارة عن إشارة منطقية عالية تجعل توهج LED مما يشير إلى وجود هاتف محمول في مكان قريب. هذه دائرة بسيطة جدًا لذا يجب أن تكون على بعد سنتيمترات من الدائرة.
الخطوة 5: تجميع المكونات
- خذ لوح Veroboard وافرك جانبه بطلاء النحاس بورق مكشطة.
- الآن ضع المكونات بعناية وقريبة بدرجة كافية بحيث لا يصبح حجم الدائرة كبيرًا جدًا
- قم بإجراء التوصيلات بعناية باستخدام حديد اللحام. في حالة حدوث أي خطأ أثناء إجراء الاتصالات ، حاول إلغاء الاتصال ولحام الاتصال مرة أخرى بشكل صحيح ، ولكن في النهاية ، يجب أن يكون الاتصال محكمًا.
- بمجرد إجراء جميع الاتصالات ، قم بإجراء اختبار الاستمرارية. في الإلكترونيات ، اختبار الاستمرارية هو فحص الدائرة الكهربائية للتحقق مما إذا كان تدفق التيار في المسار المطلوب (أنه بالتأكيد دائرة كاملة). يتم إجراء اختبار الاستمرارية عن طريق ضبط جهد بسيط (سلكي بترتيب مع LED أو جزء يخلق اضطرابًا ، على سبيل المثال ، مكبر صوت كهرضغطية) على الطريقة المختارة.
- إذا نجح اختبار الاستمرارية ، فهذا يعني أن الدائرة مصنوعة بشكل صحيح حسب الرغبة. إنه الآن جاهز للاختبار.
ستبدو الدائرة بالصورة الموضحة أدناه:
كاشف الهاتف المحمول باستخدام صمام ثنائي شوتكي
التطبيقات
هناك مجموعة واسعة من التطبيقات لدائرة الكشف عن الهاتف المحمول. بعض تطبيقاته مذكورة أدناه:
- يمكن استخدامه في قاعات الامتحانات وغرف الاجتماعات للكشف عن وجود هاتف محمول.
- يمكن الكشف عن النقل غير المصرح به للصوت أو الفيديو عن طريق اكتشاف الهاتف المحمول في أماكن معينة.
- يمكن الكشف عن الهواتف المحمولة المسروقة في سيناريو معين باستخدام دائرة الكشف عن الهواتف المحمولة.
محددات
هناك قيود معينة لما ورد أعلاه ، دوائر كاشف الهاتف المحمول.
- الدائرة الأولى هي كاشف منخفض المدى. مداها بضعة سنتيمترات فقط.
- يعتبر الصمام الثنائي Schottky ذو ارتفاع أعلى للحاجز أقل حساسية لتلك الإشارات الأصغر نسبيًا.
