Низкоскоростной цифровой радиоинтерфейс
Алексей БУЦКИХ, г. Томск


Предлагаемый читателям радиоинтерфейс был разработан для передачи центральному контроллеру системы сбора данных информации от установленных в устьях скважин датчиков давления. Он пригодится для беспроводной передачи и другой цифровой информации на небольшое расстояние. Особенно там, где скорость передачи некритична. Приемник и передатчик собраны из доступных деталей и просты в налаживании. Напоминаем, на использование этого устройства должно быть получено разрешение местного РЧЦ.
При разработке приемника и передатчика этой системы было решено не применять в них самодельные катушки индуктивности и дроссели. Дело в том, что при изготовлении небольшого числа подобных изделий возникают проблемы с приобретением медного провода, тем более посеребренного. Его продают только большими бухтами. Купить несколько метров практически невозможно. А вот катушки индуктивности промышлен-
ного изготовления сегодня доступны и ненамного дороже обычных резисторов.

Схема передатчика цифровой информации изображена на рис. 1. Он состоит из задающего генератора на транзисторе VT1 (варикапы VD2, VD3 служат для частотной модуляции) и усилителя мощности на транзисторе VT2. Высокочастотные транзисторы BF199 при необходимости можно заменить любыми другими структуры п-p-n с граничной частотой усиления не менее 200 МГц, в том числе серии КТ315. Катушки индуктивности L1 и L2 — серии CECL или ЕС24 номиналов, указанных на схеме. Постоянные конденсаторы — керамические К10-17, подстроечный — КТ4-23. Резисторы — МЛТ или С2-23
Передатчик имеет два цифровых информационных входа, сигналы с которых поступают на варикапы через инверторы микросхемы DD1 и резисторы R3, R4. Благодаря питанию микросхемы DD1 напряжением 3,6 В и наличию ограничивающих ток резисторов R1 и R2 на цифровые входы передатчика можно непосредственно подавать сигналы от логических элементов, питаемых напряжением как 5 В, так и 3,3 В.

Резисторами R5 и R6 задана рабочая точка варикапов. Если логические уровни на обоих входах одинаковы, частота передатчика имеет некоторое среднее значение. При высоком уровне на входе 1 и низком на входе 2 напряжение, приложенное к варикапам, больше, их емкость меньше, что увеличивает генерируемую частоту. Обратная комбинация (низкий уровень на входе 1, высокий — на входе 2) уменьшает частоту

Печатная плата передатчика изображена на рис. 2. Она двусторонняя, но печатных проводников на стороне установки деталей немного и при необходимости их можно заменить проволочными перемычками. Штриховыми линиями обозначены экранирующие перегородки из металлической, например, латунной полосы толщиной 0,3...0,8 мм и шириной 15...20 мм. Через предусмотренные в плате отверстия перегородки соединены с общим проводом передатчика.
Плата помещена в металлический корпус, причем торцы экранирующих перегородок по всей ширине должны иметь надежный контакт с корпусом. Лучше всего их к нему припаять. На верхней согласно рис. 2, боковой стенке корпуса устанавливают гнездо для подключения антенны WA1 и четырехконтактный разъем для подачи питания и входных сигналов. Над конденсатором СЗ в корпусе сверлят отверстие для настройки передатчика. Вращать ротор конденсатора следует отверткой из диэлектрического материала.
Схема приемника показана на рис. 3. Катушки индуктивности, конденсаторы (за исключением оксидного С9) и резисторы в нем тех же типов, что и в передатчике. Микросхема ЧМ приемника КР174ХА34 включена по типовой схеме. Сигнал с ее выхода поступает на двухпороговый компаратор, собранный на двух из четырех ОУ микросхемы LM324N. Остальные два ОУ не используются. Светодиод HL1 включен при наличии принимаемого сигнала и выключен в его отсутствие.
Пока частота сигнала равна номинальной (модуляции нет), напряжение на выходе (выводе 14) приемника DA1 остается постоянным. Режим ОУ задан резисторами R3—R7 так, что логические уровни на обоих выходах в этой ситуации низкие. Каждый положительный импульс демодулирован-ной последовательности (он соответствует повышенной частоте принятого сигнала) вызывает переход ОУ DA2.1 в состояние с высоким уровнем на выходе. Отрицательный импульс аналогичным образом изменяет состояние ОУ DA2.2. Следовательно, сигналы на выходах 1 и 2 приемника повторяют поданные на входы 1 и 2 передатчика.
Приемник собран на плате, показанной на рис. 4. Его конструкция аналогична передатчику, но экранирующие перегородки отсутствуют. При замене микросхемы LM324 функциональным аналогом КР1401УД2 следует иметь в виду, что они различа-
ются назначением выводов питания. В отличие от первой питание на вторую подают "наоборот": плюсом — на вывод 11 и минусом — на вывод 4. К счастью, назначение других выводов микросхемы КР1402УД2 таково, что проблема легко решается ее установкой на плату, повернутой на 180° так, чтобы вывод 1 попал в отверстие, предназначенное для вывода 8. Прочие аналоги микросхемы LM324N. например КР1435УД2, этой особенности не имеют, их цоколевки совпадают полностью.

Первым настраивают на рабочую частоту передатчик. Для этого к его антенному гнезду следует подключить частотомер. При указанных на схеме номиналах элементов задающего генератора частота может находиться в пределах 26...35 МГц Затем подключив к приемнику и передатчику антенны, настраивают подстроечны»' конденсатором С17 (см. рис. 3) на ту же частоту приемник. Критерием правильной настройки может служить не только качество приема, но и напряжение на выводе 14 микросхемы DA1 приемника, измеренное высокоом-ным вольтметром постоянного тока. При точной настройке оно должно быть равно полусумме максимального и минимального значений, зафиксированных при перестройке приемника. Положительные и отрицательные импульсы на этом выводе (их можно наблюдать с помощью осциллографа) должны быть одинаковыми по амплитуде.
Чтобы избежать искажения принимаемой информации вследствие зарядки конденсатора С9 в приемнике, сигнал должен содержать в среднем одинаковое число положительных и отрицательных импульсов. Это было обеспечено передачей после каждого байта его инверсного значения. К тому же сравнение прямого и инверсного значений в устройстве обработки информации позволило контролировать правильности приема. Радиоинтерфейс надежно работает при скорости до 10 кБод. Более высокие значения проверены не были.