Простой радиомикрофон на двух микросхемах

Предисловие

Идея создания этого радиомикрофона, родилась в тот день, когда я занимался изготовлением РМ на PIC12LF1840T48 разработанного известным мастером своего дела Blaze-ом.
На куске текстолита оставалось немного места, а пилить было лень, поэтому я решил сделать еще пару плат, просто заменив узел на PIC-контроллере микросхемой MAX1472.

Схема радиомикрофона

По сути, сам радиомикрофон — не является чем-то принципиально новым, а является компиляцией известных блоков, хорошо зарекомендовавших себя на практике, а именно:

1. Микрофонный усилитель, от Кристиана Тавернье, собранный на сдвоенном, малошумящем ОУ TL082 с возможностью регулировки усиления;
2. Задающий генератор и модулятор — построенный на базе микросхемы-передатчика MAX1472, хорошо зарекомендовавшей себя в радиомикрофонах «серии R»;
3. УВЧ на транзисторе BFG540, примененный в радиомикрофоне на PIC-контроллере.

Схема устройства — проста до безобразия, так, что прошу сразу не пинать:

Схема радиомикрофона на двух микросхемах

Печатная плата

Печатная плата не является «верхом» миниатюризации и имеет размеры 33х22 мм. Фольга на обратной стороне не удаляется. В плате просверлены 3 отверстия 0,5 мм. для подачи (+) питания. Они указаны на монтажной схеме. Можно провести это соединение и со стороны монтажа элементов. Кому как нравится… Файл печатной платы в формате Visio2003 вы можете скачать здесь>>>

Изготовление печатной платы (небольшое лирическое отступление)

Основной трудностью, для многих начинающих радиолюбителей в изготовлении подобных изделий — является изготовление печатной платы под современную элементную базу.
Конечно, можно заказать ПП на производстве, но ее цена будет «золотой» в условиях слабо развитой технологической базы наших предприятий и желания коммерсантов поиметь 1000% прибыли с любого заказа.
Поэтому радиолюбителям приходится осваивать разнообразные способы производства печатных плат в домашних условиях.

Уже пару лет, как я перешел с метода ЛУТ на изготовление плат по фоторезистивной технологии. При этом способе изготовления, качество плат практически зависит только от качества рисунка,
которое может воспроизвести ваш принтер. Этот метод более надежен и эффективен чем ЛУТ, хотя и требует некоторых первоначальных затрат на покупку необходимых материалов. Новичков пугает кажущаяся сложность технологии и непредсказуемость результата.
Я считаю, что это международный заговор капиталистов, не желающих, чтобы в нашей стране развивались молодые таланты и рождались глобальные инновации 🙂 !!!

На самом деле все просто, никакого волшебства и магии, и в Хогвартс ездить не нужно. Процесс производства плат фоторезистивным методом состоит из 6 этапов и в среднем, у меня занимает от 40 до 60 минут.
Для этого процесса необходимы:

1. Прозрачная пленка для лазерных принтеров, продается в магазине канцтоваров;
2. Тонер для повышения оптической плотности печати (Density-toner)
3. Маленький или большой баллончик фоторезиста Positiv 20;
4. Кусок прозрачного оргстекла толщиной 1-2 мм. (желательно нового и не царапанного);
5. УФ-лампа (черная) или другой источник УФ-излучения (например светодиодная матрица), на крайний случай подойдет обычная энергосберегающая лампа большой мощности 150-200 Вт;
6. Каустическая сода (NaOH).

Это все барахло выглятит примерно вот так:

Компоненты для производства печатных плат в домашних условиях фоторезистивным способом

ЭТАП 1. Создание трафарета.
Берем любую программу для рисования, векторный (я использую Visio) или пиксельный редактор или специализированные программы для проектирования ПП, коих достаточно много.
Рисунок ПП в «позитиве» — дорожки должны быть черными — распечатываем на пленке для лазерного принтера. Если у вас принтер с новым картриджем, то ваш трафарет получится оптически-плотным.
Но лучше его сбрызнуть специальным тонером (я использую Density Toner от Kruse, производство Италия), повышающим оптическую плотность красителя, за счет его растворения. Пару минут сушим и наш трафарет готов.

Трафарет

ЭТАП 2. Нанесение фоторезиста
Это наиболее ответственный этап всего процесса и проводить его нужно в затемненном помещении. Заготовку из текстолита хорошо моем мелкодисперсным порошком для мойки посуды (коммет или аналогичное). Если фольгированный текстолит совсем старый или окисленный, лучше пройтись по нему наждачное бумагой №1000-2500. Затем обезжириваем ацетоном и больше не прикасаемся. Баллончик с фоторезистом с минуту взбалтываем и покрываем обезжиренную заготовку тонким слоем фоторезиста. Тут надо немного приноровиться, можно покрывать в 1 слой, можно в два (например, вдоль и поперек). Он имеет синеватый оттенок и чем толще слой — тем он темнее. Более толстый слой — требует более длительной засветки. Не смущайтесь, когда в только нанесенном слое фоторезиста вы увидите множество пузырьков воздуха — они исчезнут при сушке. Оставляем плату в темном помещении на начальную просушку — 3-5 минут. Желательно делать это в помещении, где меньше пыли. Я делаю это в ванной.

ЭТАП 3. Сушка фоторезиста
Разогреваем духовку до 50-60 градусов. Плату, защищенную от попадания прямого света, переносим в духовку. Поддерживаем указанную температуру в течение 15 мин. периодически включая-выключая духовку. Не допускаем перегрева платы свыше 70 градусов, иначе фоторезист утратит свои свойства. Выключаем духовку и даем плате остыть до комнатной температуры. После остывания плата готова к засветке.

ЭТАП 4. Засветка
На фольгированный текстолит, покрытый фоторезистом, накладывается трафарет, сверху кусок прозрачного оргстекла и вся эта конструкция зажимается, для предотвращения смещения трафарета относительно текстолита. Для засветки я применяю 40Вт. УФ-лампу, просто располагая её над трафаретом на расстоянии 5-10 см. Обычно, для небольших плат время засветки составляет 15-20 минут. С более мощным источником УФ-излучения — времени понадобиться меньше.
В процессе засветки, периодически немного передвигайте засвечиваемую область (так как источники света дают неравномерный поток излучения) чтобы обеспечить равный уровень засветки всех участков платы.

ЭТАП 5. Проявка
Засвеченную плату помещаем в раствор NaOH — небольшая чайная ложечка на 0,5л. воды комнатной температуры. В этом растворе происходит смывание участков фоторезистивного слоя засвеченного ультрафиолетом (для позитивной технологии). Обычно процесс длится 1-2 минуты. После этого плата промывается и готова к травлению.  На этом этапе, нужно провести контроль качества вашей платы и подправить возникшие огрехи: при помощи тонкого скальпеля — прорезать дорожки в фоторезисте или специальным маркером нарисовать/подправить недостающие элементы. Если в результате проявки не весь рисунок оказался засвеченным или из-за высокой концентрации щелочи смылся весь фоторезист — необходимо вернуться на этап №2 и начать все заново.

ЭТАП 6. Травление
Травим плату любым, привычным способом. Не знаю как на счет кислот, но персульфат аммония, хлорное железо, купорос с солью — фоторезист  «Positiv 20» выдерживает легко. Промываем плату в проточной воде и смываем фоторезист ацетоном. Плата готова к применению.

Ну, вот и все. Особо впечатлительные люди, разглядывая плату и стирая со щек слезы радости, зададут себе вопрос: А почему я так не делал раньше? Я по крайней мере себе его задал…

Монтаж элементов

В радиомикрофоне применены резисторы и конденсаторы типоразмера 0805. Схема монтажа элементов и фотографии, помогут вам разобраться, что и куда припаять.

Схема монтажа элементов радиомикрофона

Настройка радиомикрофона

Правильно собранный и хорошо отмытый от флюса радиомикрофон — практически не нуждается в настройке. Я сделал два экземпляра устройства на разные частоты и оба заработали без каких-либо вопросов. С кварцевым резонатором на 13 Мгц, частота устройства составила 416, 045 МГц.

Подстроечным резистором устанавливается необходимая чувствительность по микрофонному входу. Этот усилитель достаточно «зажат» и не имеет склонности к самовозбуждению из-за достаточно низкого общего КУ. При необходимости, можно еще поиграть с номиналами резисторов, чтобы получить большую чувствительность.
Но при этом необходимо помнить, что повышение усиления приводит и к росту шумов на выходе. Также хочу отметить, что очень важным элементом любого радиомикрофона является непосредственно сам микрофон (каламбур, блин…). Подбор микрофона по максимальной чувствительности и минимуму шумов также важный этап настройки.
Наилучший результат показали обычные электретные микрофоны, выдранные из старых радиотелефонов Panasonic (не сотовых).

Подстроечным конденсатором C1, — настраиваем устройство по максимуму потребляемого тока. При указанных на схеме номиналах, потребляемый ток должен быть в пределах 50-55 мА. При этом излучаемая мощность составит 70-85 мВт.

Заключение

В заключении, я хочу добавить, что это один из лучших радиомикрофонов (которые мне удалось собирать в своей практике) по сочетанию таких характеристик как качество звука, стабильность частоты, выходная мощность, практичность и технологичность изготовления. В большей части случаев, если все компоненты исправны, он не нуждается в настройке. Можно поэкспериментировать с микрофонами, кварцевыми резонаторами и огр. резисторами для достижения наилучшего качества звука и мощности передачи.
Радиолюбители, которые захотят собрать данный передатчик и провести с ним эксперименты, могут заказать набор для самостоятельной сборки выпускаемый под брендом «МИКРОШ».