شرح تصميم وتصنيع الدوائر المطبوعة (PCB) والاستخدام

تعالي نتعرف في هذه المقالة علي جهازًا لتحديد موقع القمر الصناعي يمكننا صنعه بأنفسنا للمساعدة في ضبط طبق استقبال البث الفضائي دون الحاجة إلى إخراج جهاز الاستقبال. نقترح مقياسًا لقوة الإشارة، مما سيساعد بشكل كبير في تحسين دقة ضبط هوائي الطبق بعد تحديد موقع القمر الصناعي. 

 ( LNB ) المستخدم لاستقبال إشارات الأقمار الصناعية (رقميًا أو تناظريًا) قناةً واحدةً فقط، بل يستقبل النطاق الكامل من جميع أجهزة الإرسال والاستقبال العاملة على قمر صناعي معين. وبفضل كسبه العالي، يُزوّد ​​مُحوّل التردد المنخفض الضوضاء الحديث جهاز الاستقبال بكمية كبيرة من طاقة الترددات اللاسلكية عند محاذاة الطبق بشكل صحيح. يقيس جهاز البحث الرقمي عن الأقمار الصناعية لدينا كمية طاقة الترددات اللاسلكية عبر نطاق ترددي واسع عن طريق جمع الطاقة من جميع أجهزة الإرسال والاستقبال، ويُنتج مؤشر قوة الإشارة المُستقبلة (RSSI) عن طريق جهد تيار مستمر متناسب لعرضه.
بما أن معظم أجهزة البحث عن الأقمار الصناعية الحالية تستخدم مقياسًا تناظريًا فقط، وبعضها رقمي جزئيًا (معالجة رقمية مع عرض تناظري)، ونادرًا ما تكون أجهزة البحث الرقمية عن الأقمار الصناعية ذات تكلفة عالية، فإن تصميمنا المبتكر يستكشف أحدث التقنيات لقياس طاقة الترددات اللاسلكية (RSSI) مع قراءة رقمية، بشكل اقتصادي، ويوفر نتائج مثمرة لمركبي أجهزة استقبال التلفزيون الفضائي.

اقرأ أيضًا |  هندسة الإلكترونيات وأهم المجالات والتخصصات وفرص العمل

كاشف طاقة الترددات اللاسلكية

نستخدم الدائرة المتكاملة LTC 5508 من شركة Linear Technology لقياس قدرة الترددات اللاسلكية. تعمل هذه الدائرة المتكاملة بمستويات طاقة دخل تتراوح من -32 ديسيبل إلى 12 ديسيبل. وهي عبارة عن كاشف قدرة ترددات لاسلكية لتطبيقات الترددات اللاسلكية العاملة في نطاق 300 ميجاهرتز إلى 7 جيجاهرتز. تجمع هذه الدائرة بين كاشف ذروة ثنائي شوتكي مُعوض حراريًا ومضخم عازل في حزمة SC70 صغيرة، وذلك للكشف عن قدرة الترددات اللاسلكية عن طريق جهد الخرج المستمر. يتم عزل الجهد المُكتشف وتزويده إلى طرف VOUT. ينتج عن أقصى قدرة لإشارة الترددات اللاسلكية جهد خرج ذروي كما هو موضح في الشكل 3.
يؤدي انخفاض مستوى الإشارة المنطقية على طرف SHDN (الطرف 1) إلى تعطيل الدائرة، بينما يؤدي ارتفاع مستوى الإشارة المنطقية إلى تشغيلها. ويتم ذلك بواسطة مفتاح أحادي القطب أحادي الرمية (SW1) ومقاومة R2. يحتوي طرف SHDN على مقاومة سحب داخلية بقيمة 150 كيلو أوم لضمان إيقاف تشغيل الدائرة عند عدم وجود إشارة دخل. يمكن تشغيل هذه الدائرة المتكاملة بجهد تغذية يتراوح بين 2.7 فولت و6 فولت. يتم تطبيق جهد VCC على الطرف 4، ويُستخدم المكثف C3 كمكثف تجاوز. يُستخدم مكثف اقتران C2 لتوصيل مصدر إشارة التردد اللاسلكي بالدائرة المتكاملة. يتراوح نطاق التردد من 300 ميجاهرتز إلى 7 جيجاهرتز. يحتوي هذا الطرف على كاشف ثنائي شوتكي داخلي ومكثف كاشف ذروة. يوضح الشكل 2 دائرة تطبيق LTC5508. 

LTC 5508 كاشف الترددات الراديوية

يدمج كاشف الترددات الراديوية LTC5508 عدة وظائف لتوفير كشف طاقة الترددات الراديوية ضمن نطاق ترددات يتراوح من 300 ميجاهرتز إلى 7 جيجاهرتز. تشمل هذه الوظائف مضخم عازل مُعَوَّض داخليًا، وكاشف ذروة ثنائي شوتكي للترددات الراديوية، ومضخم إزاحة مستوى لتحويل إشارة دخل الترددات الراديوية إلى تيار مستمر، ودائرة تأخير لتجنب ارتفاعات الجهد العابرة عند VOUT عند استئناف التشغيل، ودائرة ضغط كسب لتوسيع النطاق الديناميكي للكاشف. يتميز المضخم العازل بكسب مقداره 2، وهو قادر على تشغيل حمل 2 مللي أمبير. يتراوح جهد خرج المضخم العازل عادةً بين 0.25 فولت و1.75 فولت.
يقوم كاشف ذروة ثنائي شوتكي الداخلي للترددات الراديوية ومضخم إزاحة المستوى بتحويل إشارة دخل الترددات الراديوية إلى إشارة منخفضة التردد. ويُظهر الكاشف كفاءة وخطية ممتازتين ضمن نطاق واسع من طاقة الدخل.
يمكن استخدام جهاز LTC5508 كمستقبل مستقل لقياس قوة الإشارة، وبحسب متطلبات التطبيق، يمكن تقسيم خرج RSSI إلى فرعين، أحدهما لخرج البيانات المقترن بتيار متردد، والآخر لخرج RSSI المقترن بتيار مستمر لقياس قوة الإشارة والتحكم التلقائي في الكسب (AGC). يوضح الرسم البياني التالي (الشكل 3) جهد خرج التيار المستمر المتناسب مع إشارة دخل الترددات اللاسلكية. يتم توصيل هذا الجهد بمقياس الفولت الرقمي عبر المقاوم R1 والمكثف C1. 

اقرأ أيضًا |  خطوة بخطوة: كيفية توصيل كاميرا المراقبة بالهاتف

مزود الطاقة

يتم توفير مصدر طاقة مدمج باستخدام منظمي جهد متتاليين (LM1086-ADJ) كما هو موضح في الشكل 4. يتم الحصول على جهد التغذية المطلوب من جهاز استقبال الأقمار الصناعية نفسه، باستخدام كابل الترددات اللاسلكية نفسه. يعمل المحث 10 ملي هنري (L1) كمخنق للترددات اللاسلكية لمنع إشارة الترددات اللاسلكية من التحيز المستمر إلى جهاز البحث عن القمر الصناعي. صُممت منظمات الجهد باستخدام الدائرة المتكاملة LM1086 لتوفير 5 فولت و3.6 فولت على التوالي. يُستخدم مصدر 5 فولت للشاشة الرقمية، بينما يُستخدم مصدر 3.6 فولت لكاشف طاقة الترددات اللاسلكية.
يُنتج الإصدار القابل للتعديل من LM1086 جهدًا مرجعيًا (VREF) مقداره 1.25 فولت بين طرف الخرج (pin2) وطرف التعديل (pin1) عند تيار حمل مقداره 1.5 أمبير. يتطلب ضبط جهد الخرج في هذا الإصدار مقاومتين. أما الإصدارات ذات جهد الخرج الثابت، فتتضمن مقاومات التعديل مدمجة. تبلغ نسبة تنظيم الحمل 0.1% (قيمة نموذجية)، ونسبة تنظيم الخط 0.015%. يتميز هذا الجهاز بصغر حجم مكوناته، حيث يستخدم مقاومتين ضمن دائرة مقسم الجهد، بالإضافة إلى مكثف خرج لتنظيم الحمل. يتم ضبط مقسم الجهد لهذا الجزء بناءً على المعادلات الموضحة أدناه؛ حيث R3/R5 هي مقاومة التغذية الراجعة العلوية، وR4/R6 هي مقاومة التغذية الراجعة السفلية.
VOUT = 1.25V (1+R6/R5) للحصول على خرج 5 فولت
VOUT = 1.25V (1+R3/R4) للحصول على خرج 3.6V

مع وجود مكثف خرج كبير (≥100 ميكروفاراد)، وتوصيل طرف الإدخال بالأرض بشكل فوري، قد يتلف منظم الجهد. في هذه الحالة، يُنصح باستخدام ثنائي خارجي (D1) بين طرفي الخرج والإدخال لحماية المنظم. يُستخدم المكثفان C4 وC6 كمرشحات خرج لكلا المنظمين. يوضح الشكل 5 أدناه تخطيط أطراف الدائرة المتكاملة LM1086 من الأعلى.

مقياس الفولت الرقمي

يُستخدم مقياس فولتميتر رقمي دقيق، يعتمد على الدائرة المتكاملة L7107 من شركة Intersil، لعرض البيانات الرقمية. يوضح الشكل 6 دائرة التطبيق. تتضمن الدائرة المتكاملة محولًا تناظريًا رقميًا منخفض الطاقة بدقة 3.5 خانات، ودائرة داخلية لفك تشفير الأجزاء السبعة، ومحركات العرض، ومصدر جهد مرجعي، وساعة. يبلغ استهلاك الطاقة أقل من 10 ميلي واط، ويتميز العرض بثبات عالٍ جدًا.
آلية عمل هذه الدائرة الإلكترونية بسيطة للغاية. يقوم محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية (ADC) داخل الدائرة المتكاملة بتحويل الجهد المراد قياسه إلى قيمة رقمية مكافئة، ثم يتم فك تشفير هذه القيمة الرقمية إلى تنسيق الشاشة ذي السبعة أجزاء وعرضها. محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية المستخدم في الدائرة المتكاملة L7107 هو من نوع ثنائي الميل. يمكن تلخيص العملية التي تحدث داخل محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية كما يلي: خلال فترة زمنية محددة، يتم تكامل الجهد المراد قياسه للحصول على منحنى تصاعدي عند مخرج المُكامل. بعد ذلك، يتم تطبيق جهد مرجعي معروف ذي قطبية معاكسة على مدخل المُكامل، ويُترك ليرتفع تدريجيًا حتى يصبح خرج المُكامل صفرًا. 

اقرأ أيضًا | شرح تصميم وتصنيع الدوائر المطبوعة (PCB) والاستخدام

مقارنة وتحويل جهد الإدخال

يُقاس الزمن اللازم لوصول الميل السالب إلى الصفر بوحدة دورة الساعة للدائرة المتكاملة، وهو يتناسب طرديًا مع الجهد المقاس. بعبارة أخرى، يُقارن جهد الدخل بجهد مرجعي داخلي، ثم تُحوّل النتيجة إلى صيغة رقمية. شاشات العرض LED ذات الأجزاء السبعة، بقياس 14.2 مم (0.56 بوصة)، متصلة بنظام أنود مشترك (DISP1 – DISP4). يُستخدم المقاوم R13 والمكثف C13 لضبط تردد الساعة الداخلية للدائرة المتكاملة. يعمل المكثف C12 على تحييد تقلبات الجهد المرجعي الداخلي، مما يزيد من استقرار الشاشة. يُعطي مكثف بسعة 0.1 ميكروفاراد نتائج جيدة في معظم التطبيقات.
يتحكم المقاوم R10 في نطاق الفولتميتر. الشاشات الثلاث الموجودة في أقصى اليمين موصولة بحيث تعرض جميع الأرقام. أما الشاشة الموجودة في أقصى اليسار فهي موصولة بحيث تعرض الرقمين "1" و"-" فقط. يتم توصيل الطرف 5 (الذي يمثل النقطة) بالأرضي فقط للشاشة الثانية، ويجب تغيير موضعه عند تغيير نطاق الفولتميتر بتغيير قيمة R10. (R10 = 1.2 كيلو أوم يعطي نطاقًا من 0 إلى 20 فولت، وR10 = 12 كيلو أوم يعطي نطاقًا من 0 إلى 200 فولت). 

مقياس الفولت الرقمي باستخدام الدائرة المتكاملة L7107 

المدخل التناظري المطلوب لتوليد خرج كامل النطاق (2000 عدّة) هو: VlN = 2VREF. بالتالي، بالنسبة لمقياس 200 مللي فولت ومقياس 2 فولت، يجب أن يساوي VREF 100 مللي فولت و1 فولت على التوالي. ويتم ذلك بواسطة المقاومات R7 وR8 وR9. يجب أن تكون مقاومة التكامل كبيرة بما يكفي للبقاء ضمن هذه المنطقة الخطية ضمن نطاق جهد الدخل. لذلك نستخدم R12 = 470 كيلو أوم في دائرتنا. يجب اختيار مكثف التكامل لإعطاء أقصى تأرجح للجهد، وقيمته الاسمية 0.22 ميكرو فاراد (C11). يؤثر حجم مكثف التصفير التلقائي (C10) على ضوضاء النظام. على مقياس 2 فولت، يزيد مكثف 0.047 ميكرو فاراد من سرعة التعافي من الحمل الزائد، وهو مناسب للضوضاء على هذا المقياس.
تتكون الشاشة من 3.5 خانات، مما يعني أن أقصى قيمة يمكن عرضها هي 1999، مع إمكانية تضمين الفاصلة العشرية عند الرغبة. يتم توصيل الفاصلة العشرية بالأرض عبر المقاوم R14. ليس من الضروري استخدام أربع شاشات؛ إذ يكفي استخدام ثلاث شاشات لعرض 999 أو نطاق 100 مللي فولت، 1 فولت، 10 فولت، 100 فولت. صُممت الدائرة المتكاملة ICL7107 للعمل بجهد ±5 فولت. مع ذلك، في حال عدم توفر جهد سالب، يمكن توليده من خرج الساعة (الطرف 38 من الدائرة المتكاملة IC2) باستخدام ثنائيين (D3 وD4)، ومكثفين (C14 وC15)، ودائرة متكاملة رخيصة الثمن CD4049 (IC3) كما هو موضح في الشكل 7. 

اقرأ أيضًا | الدليل الشامل لتوصيل مقياس الجهد: المبادئ والأنواع والأمثلة ونصائح الاختيار  الأطياف الإلكترونية

ملحوظة:

• قم بتجميع الدائرة على لوحة دوائر مطبوعة عالية الجودة.
• لإجراء المعايرة، قم بتشغيل الدائرة وقم بتوصيل طرفي الإدخال. ثم اضبط المقاوم R8 بحيث تُظهر الشاشة 0 فولت.
• جهاز ICL7107 هو جهاز CMOS وهو حساس للغاية للكهرباء الساكنة. لذا تجنب لمس أطراف الدائرة المتكاملة بيديك مباشرة.
• يجب أن تكون شاشات العرض ذات الأجزاء السبعة من نوع الأنود المشترك.

إجراءات التشغيل

يستطيع الفنيّ رؤية إسقاطٍ لدرجات السمت والارتفاع للإشارات الواردة في آنٍ واحد، بالإضافة إلى قياس وضبط الهوائيّ وفقًا للسمت وزاوية الرؤية. كما يُمكن رؤية إشارات الأقمار الصناعية وتجنّب أيّ عوائق.
يمكن وضع جهاز تحديد الموقع والأقمار الصناعية أسفل طبق الهوائي، حيث ستعطي البوصلة قراءة صحيحة لكل من هوائيات الأقمار الصناعية المغناطيسية وغير المغناطيسية. يجب عليك معرفة (في موقعك) سمت كل قمر صناعي ترغب في استقبال إشاراته، مع مراعاة الانحراف المغناطيسي (الشمال المغناطيسي)، وزاوية الارتفاع.
افصل كابل المحوري الواصل بين جهاز الاستقبال ووحدة LNB (من جهة LNB)، ثم وصّل مقياس الإشارة بوحدة LNB باستخدام كابل محوري بطول يتراوح بين متر واحد وثلاثة أمتار. بعد ذلك، يمكنك توصيل جهاز الاستقبال بمقياس الإشارة.
بما أن الجهاز يدعم التوصيل المتناظر، يمكنك توصيله بأي اتجاه. يحتاج الجهاز إلى الطاقة من جهاز الاستقبال، لذا تأكد من تشغيله. ولكن ليس من الضروري ضبطه على قناة معينة. 

اقرأ أيضًا | أساسيات احتراف صيانة الرسيفر الميني (Mini HD)

مخطط دائرة جهاز تحديد موقع الأقمار الصناعية 

وجّه طبق الاستقبال نحو القمر الصناعي المطلوب تقريبًا، مستخدمًا البوصلة أو ظل الشمس في وقت محدد مسبقًا. استخدم برنامج التتبع المفضل لديك لتحديد اتجاه البوصلة أو الوقت الذي تصل فيه الشمس إلى نفس اتجاه (سمت) القمر الصناعي. لزيادة قوة إشارة القمر الصناعي، غيّر سمت وارتفاع القمر الصناعي برفق للحصول على أفضل قراءة ممكنة على جهاز القياس. ستظهر القراءة الرقمية بين 2.5 و2.8 فولت لتحسين الاستقبال.
انتبه، فمجرد انحراف بسيط بمقدار 5 درجات عن الاتجاه قد يعني عدم استقبال أي إشارة، أو الأسوأ من ذلك، قد تكون قد ضبطت الاستقبال على قمر صناعي مجاور! بعد تحديد أفضل وضعية للطبق، يمكنك ضبط موضع وحدة LNB في مشبك التغذية. جرّب تدوير وحدة LNB قليلاً عن وضعها الطبيعي وتحريكها باتجاه الطبق أو بعيدًا عنه للحصول على أفضل قراءة. تأكد دائمًا من جودة الاستقبال على جهاز الاستقبال للتأكد من ضبطك على القمر الصناعي الصحيح قبل تثبيت الطبق! إذا كنت تستخدم حاملًا قطبيًا آليًا، يمكنك أيضًا استخدام مقياس القمر الصناعي الموجود على جانب جهاز الاستقبال.

دائرة تجريبية

(هذه هي الدائرة التي تم تنفيذها واختبارها بشكل أساسي (الشكل 8)، وقد أرفقت النموذج الأولي للتحقق منه. تتم مراقبة القراءات باستخدام مقياس متعدد رقمي. تم التحقق من إعداد جهاز استقبال القنوات الفضائية من شركة إيرتل).

على الرغم من أن هذا التصميم يسحب كمية ضئيلة جدًا من ترددات الراديو من وحدة LNB، إلا أنه قد يؤثر سلبًا على أداء النظام، لذا يُنصح بإزالته بعد الانتهاء من ضبط طبق الاستقبال. من المهم أن تكون الأسلاك الموضحة بسمك في المخطط التخطيطي قصيرة قدر الإمكان (أقل من 5 مم) نظرًا لأننا نتعامل مع ترددات عالية. قم بلحام هذه الأجزاء مباشرةً بالجزء الخلفي من موصل F. استخدم قطعة قصيرة من الكابل المحوري لتوصيل موصلي F ببعضهما داخل الصندوق. أخيرًا، يجب وضع الوحدة المكتملة في صندوق معدني لمنع تسرب ترددات الراديو. يوضح الشكل 8 مخطط الدائرة الكامل لجهاز البحث الرقمي عن الأقمار الصناعية المقترح. أما الشكل 9 فيوضح الدائرة المصممة للإعداد التجريبي. بينما يوضح الشكلان 10 و11 تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة وتخطيط المكونات لهذه الدائرة التجريبية على التوالي.
نأمل أن يكون جهاز البحث الرقمي عن الأقمار الصناعية هذا أداة أكثر فائدة لتركيب وصيانة توصيلات التلفزيون عبر الأطباق.

 

اقرأ أيضًا | الدليل الشامل لصنع موصلات لوحات الدوائر المطبوعة للأجزاء الإلكترونية 

(التصميمات ليست بالأبعاد الصحيحة) 

هل أنت مهتم بالدوائر الكهربائية؟ تفضل بزيارة قسم مشاريع  الكهربائ لدينا للاطلاع على المزيد من الأفكار الشيقة.

(Tags):_{(( Related searches on google ))}

مشاريع تخطيط المكوناتطبق الاستقبالالأقمار الصناعيةLNBالفولت الرقميالدائرة المتكاملةالترددات اللاسلكية