วิธีการสร้างวงจรตรวจจับโทรศัพท์มือถือ

ในศตวรรษปัจจุบันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พบเห็นได้บ่อยที่สุดคือโทรศัพท์มือถือ ด้วยความก้าวหน้าของโลกเทคโนโลยีก็ก้าวไปอย่างรวดเร็วในด้านการสื่อสาร ส่งผลให้ความต้องการโทรศัพท์มือถือเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ มือถือเป็นอุปกรณ์เซลลูลาร์ที่รับและส่งสัญญาณ โดยทั่วไปช่วงความถี่ของสัญญาณเซลลูลาร์อยู่ระหว่าง 0.9 ถึง 3 GHz

ในบทความนี้เราจะสร้างวงจรตรวจจับโทรศัพท์มือถือที่จะตรวจจับการมีอยู่ของโทรศัพท์มือถือในบริเวณโดยรอบด้วยการตรวจจับความถี่เหล่านี้ วงจรตรวจจับโทรศัพท์มือถืออย่างง่ายสามารถทำได้สองวิธี เราจะพูดถึงทั้งสองวงจรที่นี่ทีละรายการ ดังที่ได้กล่าวไปแล้วทั้งสองวิธีในการสร้างวงจรตรวจจับโทรศัพท์มือถือ ได้แก่ การรวมกันของ Schottky Diode และเครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้า และกBiCMOS Op-Amp.

วิธีสร้างวงจรตรวจจับมือถือโดยใช้ BiCMOS Op-Amp

ตามที่เราทราบบทคัดย่อของโครงการแล้วให้เราดำเนินการต่อและรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อเริ่มทำงานในโครงการนี้ ก่อนอื่นเราจะพูดถึงวงจรโดยใช้ BiCMOS Op-Amp

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมส่วนประกอบ

วิธีที่ดีที่สุดในการเริ่มโครงการคือการทำรายการส่วนประกอบและศึกษาส่วนประกอบเหล่านี้โดยย่อ เพราะไม่มีใครอยากติดอยู่ตรงกลางของโครงการเพียงเพราะองค์ประกอบที่ขาดหายไป รายการส่วนประกอบที่เราจะใช้ในโครงการนี้มีดังต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่ 2: ศึกษาส่วนประกอบ

ขณะนี้เราทราบแนวคิดหลักเบื้องหลังโครงการแล้วและเรายังมีรายการส่วนประกอบทั้งหมดให้เราก้าวไปข้างหน้าหนึ่งก้าวและศึกษาส่วนประกอบทั้งหมดโดยสังเขป

CA3130A และ CA3130 เป็นออปแอมป์ซึ่งข้อดีของทั้ง CMOS และทรานซิสเตอร์สองขั้วถูกรวมเข้าด้วยกัน เพื่อให้อิมพีแดนซ์อินพุตสูงมากกระแสอินพุตต่ำมากที่วงจรอินพุตจึงใช้ทรานซิสเตอร์ P-Channel MOSFET (PMOS) ที่ป้องกันประตู นอกจากนี้ยังให้ประสิทธิภาพความเร็วที่ยอดเยี่ยม การใช้ทรานซิสเตอร์ PMOS ในสเตจอินพุทส่งผลให้ความสามารถด้านแรงดันอินพุต-แรงดันโหมดทั่วไปลดลงเหลือ 0.5V ใต้เทอร์มินัลซัพพลายเชิงลบ ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่สำคัญในการใช้งานแบบจ่ายเดียว แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานของซีรีส์ CA3130 มีตั้งแต่ 5V ถึง 16V ตัวเก็บประจุภายนอกตัวเดียวสามารถใช้เป็นตัวชดเชยเฟสได้ สำหรับการสเตจสเตจเอาต์พุตจำเป็นต้องมีข้อกำหนดเทอร์มินัล

ก พ.ศ. 548คือทรานซิสเตอร์ NPN ดังนั้นเมื่อยึดพินฐานที่กราวด์ตัวเก็บรวบรวมและตัวปล่อยจะกลับด้านและเมื่อสัญญาณถูกส่งไปยังฐานตัวเก็บรวบรวมและตัวปล่อยจะเอนเอียงไปข้างหน้า ค่าเกนของทรานซิสเตอร์นี้มีตั้งแต่ 110 ถึง 800 ความสามารถในการขยายของทรานซิสเตอร์จะถูกกำหนดโดยค่าเกนนี้ เราไม่สามารถเชื่อมต่อภาระหนักเข้ากับทรานซิสเตอร์นี้ได้เนื่องจากปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถไหลผ่านพินตัวเก็บรวบรวมได้เกือบ 500mA กระแสจะถูกนำไปใช้กับพินฐานเพื่อไบแอสทรานซิสเตอร์กระแสนี้ (I_ข) ควร จำกัด ไว้ที่ 5mA

เสาอากาศ: เสาอากาศเป็นทรานสดิวเซอร์ ใช้เพื่อแปลงฟิลด์ความถี่วิทยุเป็นกระแสสลับหรือในทางกลับกัน เสาอากาศมีสองประเภทหลักคือเสาอากาศส่งและเสาอากาศรับซึ่งทั้งสองใช้สำหรับการส่งสัญญาณวิทยุ คลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งสัญญาณผ่านอากาศด้วยความเร็วแสง เสาอากาศเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในอุปกรณ์เปล่งคลื่นวิทยุใด ๆ สิ่งเหล่านี้ใช้ในอุปกรณ์เซลลูลาร์ระบบเรดาร์การสื่อสารผ่านดาวเทียม ฯลฯ

Veroboard เป็นทางเลือกที่ดีในการสร้างวงจรเพราะอาการปวดหัวเพียงอย่างเดียวคือการวางส่วนประกอบบนบอร์ด Vero และบัดกรีและตรวจสอบความต่อเนื่องโดยใช้ Digital Multi Meter เมื่อทราบรูปแบบวงจรแล้วให้ตัดบอร์ดให้มีขนาดที่เหมาะสม เพื่อจุดประสงค์นี้ให้วางกระดานบนแผ่นรองตัดและโดยใช้ใบมีดที่คม (ให้แน่น) และใช้มาตรการป้องกันความปลอดภัยทั้งหมดมากกว่าหนึ่งครั้งให้คะแนนน้ำหนักบรรทุกขึ้นด้านบนและฐานตามแนวขอบตรง (5 หรือหลายครั้ง) วิ่งทับ รูรับแสง หลังจากทำเช่นนั้น ให้วางส่วนประกอบบนบอร์ดอย่างใกล้ชิดเพื่อสร้างวงจรขนาดกะทัดรัดและบัดกรีหมุดตามการต่อวงจร ในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดใด ๆ ให้ลองถอดการเชื่อมต่อออกและบัดกรีอีกครั้ง สุดท้ายตรวจสอบความต่อเนื่อง ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อสร้างวงจรที่ดีบน Veroboard

ขั้นตอนที่ 3: การทำงานของวงจร

ส่วน Op-amp ของวงจรจะเป็นตัวตรวจจับสัญญาณ RF ในขณะที่ส่วนทรานซิสเตอร์ของวงจรจะเป็นตัวบ่งชี้ ตัวเก็บประจุที่สะสมควบคู่ไปกับสายรับใช้เพื่อแยกสัญญาณ RF เมื่อโทรศัพท์มือถือโทรออกหรือส่ง (หรือรับ) ข้อความโต้ตอบแบบทันที

แอมป์การทำงานจะอ่านสัญญาณโดยการเปลี่ยนกระแสที่เพิ่มขึ้นที่อินพุตเป็นแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตและ LED จะทำงาน

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบส่วนประกอบ

ตอนนี้เมื่อเราทราบการทำงานหลักและวงจรที่สมบูรณ์ของโครงการของเราแล้วให้เราก้าวไปข้างหน้าและเริ่มสร้างฮาร์ดแวร์ของโครงการของเรา สิ่งหนึ่งที่ต้องพึงระลึกไว้เสมอคือวงจรจะต้องมีขนาดกะทัดรัดและส่วนประกอบจะต้องอยู่ใกล้กันมาก

1. ใช้ Veroboard แล้วถูด้านข้างด้วยการเคลือบทองแดงด้วยกระดาษขูด
2. ตอนนี้วางส่วนประกอบอย่างระมัดระวังและใกล้พอเพื่อไม่ให้ขนาดของวงจรใหญ่มาก
3. ทำการเชื่อมต่ออย่างระมัดระวังโดยใช้เหล็กบัดกรี หากเกิดข้อผิดพลาดขณะทำการเชื่อมต่อให้พยายามถอดการเชื่อมต่อออกและบัดกรีการเชื่อมต่ออีกครั้งอย่างถูกต้อง แต่สุดท้ายการเชื่อมต่อจะต้องแน่น
4. เมื่อทำการเชื่อมต่อทั้งหมดแล้วให้ทำการทดสอบความต่อเนื่อง ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การทดสอบความต่อเนื่องคือการตรวจสอบวงจรไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบว่ากระแสไฟฟ้าไหลไปในเส้นทางที่ต้องการหรือไม่ (ว่าอยู่ในวงจรทั้งหมดอย่างแน่นอน) การทดสอบความต่อเนื่องทำได้โดยการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย (ต่อสายในการจัดเรียง LED หรือชิ้นส่วนที่สร้างความปั่นป่วนตัวอย่างเช่นลำโพงเพียโซอิเล็กทริก) ตามวิธีที่เลือก
5. หากการทดสอบความต่อเนื่องผ่านไปแสดงว่าทำวงจรได้เพียงพอตามที่ต้องการ ตอนนี้พร้อมสำหรับการทดสอบแล้ว

วงจรจะมีลักษณะดังภาพด้านล่าง:

วิธีสร้างวงจรตรวจจับมือถือโดยใช้ Schottky Diode?

ดังที่เราได้เห็นแล้วว่าจะสร้างวงจรตรวจจับโทรศัพท์มือถือโดยใช้ไฟล์ BiCMOS Op-Ampตอนนี้ให้เราทำตามขั้นตอนอื่นที่เราจะใช้ การรวมกันของ Schottky Diode และเครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าเพื่อสร้างวงจรที่จะตรวจจับโทรศัพท์มือถือโดยรอบ

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมส่วนประกอบ

ต่อไปนี้เป็นรายการส่วนประกอบทั้งหมดที่จะใช้ในการกำหนดค่านี้

ขั้นตอนที่ 2: ศึกษาส่วนประกอบ

ในขณะที่เรามีรายการส่วนประกอบทั้งหมดให้เราก้าวไปข้างหน้าหนึ่งก้าวและศึกษาส่วนประกอบทั้งหมดโดยสังเขป

LM339เป็นของส่วนประกอบที่มีตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าอิสระสี่ตัวอยู่ในนั้น การออกแบบของตัวเปรียบเทียบแต่ละตัวเป็นไปในลักษณะที่ตัวเปรียบเทียบทุกตัวสามารถทำงานบนแหล่งจ่ายไฟเดียวในช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่หลากหลาย นอกจากนี้ยังเข้ากันได้กับอุปกรณ์จ่ายไฟแบบแยกส่วน คุณลักษณะของตัวเปรียบเทียบบางตัวมีลักษณะเฉพาะมาก ตัวอย่างเช่น Input Common-Mode Voltage Range จะมีกราวด์รวมอยู่ด้วยเมื่อทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าเดียว จุดประสงค์พื้นฐานของตัวเปรียบเทียบคือการหมุนสัญญาณระหว่างโดเมนดิจิทัลและแอนะล็อก ใช้อินพุตสองอินพุตที่ขั้วอินพุตและเปรียบเทียบกัน หลังจากเปรียบเทียบแล้วจะบอกว่าอินพุตใดเป็นอินพุตที่ใหญ่กว่าของทั้งสองที่ขั้วอินพุต มีการใช้งานที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นใช้ในเครื่องเปรียบเทียบพื้นฐาน, การขับ CMOS, การขับ TTL, op-amp ความถี่ต่ำ, เครื่องขยายสัญญาณ Transducer เป็นต้น

BC547คือทรานซิสเตอร์สองขั้ว NPN คำว่าทรานซิสเตอร์หมายถึงการถ่ายโอนความต้านทานและฟังก์ชันพื้นฐานคือการขยายกระแส BC547 สามารถใช้ได้ทั้งเพื่อวัตถุประสงค์ในการเปลี่ยนและการขยายสัญญาณ มีสามขั้วฐานตัวปล่อยและตัวเก็บรวบรวม ปริมาณของกระแสที่ไหลผ่านตัวเก็บรวบรวมจะถูกควบคุมโดยปริมาณของกระแสที่ไหลผ่านฐานไปยังตัวปล่อย อัตราขยายกระแสสูงสุดของทรานซิสเตอร์นี้คือเกือบ 800 เพื่อให้ทรานซิสเตอร์ทำงานในพื้นที่ที่ต้องการต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงคงที่ ทรานซิสเตอร์นี้มีความเอนเอียงในลักษณะที่ทุกช่วงของอินพุตจะมีความเอนเอียงบางส่วนเสมอสำหรับการขยาย ที่ฐาน การขยายสัญญาณอินพุตเสร็จสิ้นแล้วจึงโอนไปยังด้านอีซีแอล

ก ไดโอด Schottkyเป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ที่เกิดจากจุดต่อของเซมิคอนดักเตอร์กับโลหะ การสลับการทำงานของไดโอดนี้เร็วมาก มีแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าต่ำมาก กระแสจะไหลไปในทิศทางไปข้างหน้าเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงพอ แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าของไดโอด Schottky อยู่ระหว่าง 150-450mV ซึ่งแตกต่างจากไดโอดปกติอื่น ๆ ที่แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าแตกต่างกันไปตั้งแต่ 600-700mV ประสิทธิภาพของระบบที่ดีขึ้นและความเร็วในการเปลี่ยนที่สูงขึ้นได้รับอนุญาตเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าต่ำกว่า

ขั้นตอนที่ 3: การออกแบบวงจร

การออกแบบวงจรส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วน การออกแบบวงจรเครื่องตรวจจับ, การออกแบบวงจรเครื่องขยายเสียง และ การออกแบบวงจรเปรียบเทียบ.

วงจรตรวจจับ ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำไดโอดตัวเก็บประจุและตัวต้านทาน นี่คือการประมาณค่าตัวเหนี่ยวนำที่ 10uH Schottky diode BAT54 ถูกเลือกเป็นไดโอดตรวจจับซึ่งสามารถแก้ไขสัญญาณ AC ความถี่ต่ำได้ ตัวเก็บประจุแบบแชนเนลเลือกในตัวเก็บประจุเซรามิก 100nF ที่ใช้ในการกรองผ่านกระแสสลับ ใช้ตัวต้านทานโหลด 100 โอห์ม

ที่นี่ใน การออกแบบวงจรเครื่องขยายเสียงBJT BC547 แบบธรรมดาถูกนำไปใช้ในโหมดอีซีแอลทั่วไป ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานตัวปล่อยสำหรับสถานการณ์นี้เนื่องจากสัญญาณเอาต์พุตมีค่าต่ำ ค่าของตัวต้านทานตัวสะสมกำหนดโดยการประมาณแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าตัวสะสมและกระแสของตัวเก็บรวบรวม โดยทั่วไปแรงดันแบตเตอรี่จะถูกเลือกให้อยู่ที่ประมาณ 12V 5V คือแรงดันไฟฟ้าจุดปฏิบัติการของตัวเก็บรวบรวมและตัวปล่อยและกระแสของตัวเก็บรวบรวมเกือบ 2mA ดังนั้นในฐานะ Rc จึงใช้ตัวต้านทาน 3k-ohm ตัวต้านทานอินพุตควรมีค่ามากเกือบ 100k เนื่องจากใช้เพื่อให้ไบแอสกับทรานซิสเตอร์ สิ่งนี้จะป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้าสูงสุด

ที่นี่ Lm339 ใช้ในไฟล์ การออกแบบวงจรเปรียบเทียบการกำหนดค่าตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าใช้เพื่อตั้งค่าแรงดันอ้างอิงที่ขั้วต่ออินเวอร์เตอร์ แรงดันอ้างอิงถูกตั้งไว้ที่ระดับต่ำคือ 4V เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาออกจากวงจรเครื่องขยายเสียงค่อนข้างต่ำ ใช้ตัวต้านทาน 200 โอห์มและโพเทนชิออมิเตอร์ 330 โอห์มเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ในฐานะตัวต้านทาน จำกัด กระแสที่ขั้วเอาต์พุตจะใช้ตัวต้านทาน 10 โอห์ม

ขั้นตอนที่ 4: ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการทำงานของวงจรติดตามโทรศัพท์มือถือ

สัญญาณที่ปล่อยออกมาจากโทรศัพท์มือถือเป็นสัญญาณความถี่วิทยุ เมื่อมีโทรศัพท์มือถืออยู่ใกล้กับวงจรสัญญาณ RF จากโทรศัพท์มือถือจะถูกเหนี่ยวนำเข้าสู่ตัวเหนี่ยวนำในวงจรโดยกระบวนการเหนี่ยวนำร่วมกัน ไดโอด Shockley มีหน้าที่ในการขยายสัญญาณ AC ของความถี่สูงตามลำดับของ GHz ตัวเก็บประจุใช้เพื่อกรองสัญญาณเอาท์พุต

ตอนนี้เมื่อนำโทรศัพท์มือถือเข้าใกล้วงจรนี้แรงดันไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำเข้าสู่โช้กและไดโอดจะถูกใช้เพื่อ demodulate สัญญาณ จากนั้นทรานซิสเตอร์ common-emitter จะขยายแรงดันไฟฟ้า ที่นี่แรงดันไฟขาออกมากกว่าแรงดันเอาต์พุตอ้างอิง ดังนั้นเอาต์พุตจึงเป็นสัญญาณที่สูงซึ่งทำให้ไฟ LED เรืองแสงซึ่งจะบ่งบอกว่ามีโทรศัพท์มือถืออยู่ใกล้เคียง นี่เป็นวงจรง่ายๆ จึงต้องอยู่ห่างจากวงจรเป็นเซนติเมตร

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบส่วนประกอบ

1. ใช้ Veroboard แล้วถูด้านข้างด้วยการเคลือบทองแดงด้วยกระดาษขูด
2. ตอนนี้วางส่วนประกอบอย่างระมัดระวังและใกล้พอเพื่อไม่ให้ขนาดของวงจรใหญ่มาก
3. ทำการเชื่อมต่ออย่างระมัดระวังโดยใช้เหล็กบัดกรี หากเกิดข้อผิดพลาดขณะทำการเชื่อมต่อให้พยายามถอดการเชื่อมต่อออกและบัดกรีการเชื่อมต่ออีกครั้งอย่างถูกต้อง แต่สุดท้ายการเชื่อมต่อจะต้องแน่น
4. เมื่อทำการเชื่อมต่อทั้งหมดแล้วให้ทำการทดสอบความต่อเนื่อง ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การทดสอบความต่อเนื่องคือการตรวจสอบวงจรไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบว่ากระแสไฟฟ้าไหลไปในเส้นทางที่ต้องการหรือไม่ (ว่าอยู่ในวงจรทั้งหมดอย่างแน่นอน) การทดสอบความต่อเนื่องทำได้โดยการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย (ต่อสายในการจัดเรียง LED หรือชิ้นส่วนที่สร้างความปั่นป่วนตัวอย่างเช่นลำโพงเพียโซอิเล็กทริก) ตามวิธีที่เลือก
5. หากการทดสอบความต่อเนื่องผ่านแสดงว่าทำวงจรได้ถูกต้องตามที่ต้องการ ตอนนี้พร้อมสำหรับการทดสอบแล้ว

วงจรจะมีลักษณะดังภาพที่แสดงด้านล่าง:

แอพพลิเคชั่น

วงจรตรวจจับโทรศัพท์มือถือมีแอพพลิเคชั่นมากมาย แอปพลิเคชันบางส่วนมีการระบุไว้ด้านล่าง:

1. สามารถใช้ในห้องสอบและห้องประชุมเพื่อตรวจหาโทรศัพท์มือถือได้
2. สามารถตรวจจับการส่งเสียงหรือวิดีโอโดยไม่ได้รับอนุญาตโดยการตรวจจับโทรศัพท์มือถือในบางสถานที่
3. โทรศัพท์มือถือที่ถูกขโมยสามารถตรวจจับได้ในสถานการณ์เฉพาะโดยใช้วงจรตัวตรวจจับมือถือนี้

ข้อ จำกัด

มีข้อ จำกัด บางประการของวงจรตรวจจับโทรศัพท์มือถือข้างต้น

1. วงจรแรกคือเครื่องตรวจจับช่วงต่ำ ระยะของมันเพียงไม่กี่เซนติเมตร
2. ไดโอด Schottky ที่มีความสูงของสิ่งกีดขวางสูงกว่านั้นมีความไวน้อยกว่าต่อสัญญาณที่มีขนาดเล็กกว่า