Приставка к мультиметру М830 для измерения электромагнитного излучения. Необычный детектор электромагнитных полей Прибор для измерения электромагнитного излучения своими руками
Вас достала слишком громкая музыка соседей или просто хотите сделать какой-нибудь интересный электротехнический прибор самостоятельно? Тогда можете попробовать собрать простой и компактный генератор электромагнитных импульсов, который способен выводить из строя электронные устройства поблизости.
Генератор ЭМИ, представляет собой устройство, способное генерировать кратковременное электромагнитное возмущение, которое излучается наружу от своего эпицентра, нарушая при этом работу электронных приборов. Некоторые всплески ЭМИ встречаются в природе, например, в виде электростатического разряда. Также существуют искусственные всплески ЭМИ, к таким можно отнести ядерный электромагнитный импульс.
В данном материале будет показано, как собрать элементарный генератор ЭМИ, используя обычно доступные элементы: паяльник, припой, одноразовый фотоаппарат, \кнопка-переключатель, изолированный толстый медный кабель, проволока с эмалированным покрытием, и сильноточный фиксируемый переключатель. Представленный генератор будет не слишком сильным по мощности, поэтому у него может не получиться вывести из строя серьезную технику, но на простые электроприборы он повлиять в состоянии, поэтому данный проект следует рассматривать как учебный для новичков в электротехнике.
Итак, во-первых, нужно взять одноразовый фотоаппарат, например, Kodak. Далее нужно вскрыть его. Откройте корпус и найдите большой электролитический конденсатор. Делайте это в резиновых диэлектрических перчатках, чтобы не получить удар током при разряде конденсатора. При полной зарядке на нем может быть до 330 В. Проверьте вольтметром напряжение на нем. Если заряд еще имеется, то снимите его, замкнув выводы конденсатора отверткой. Будьте осторожны, при замыкании появится вспышка с характерным хлопком. Разрядив конденсатор, вытащите печатную плату, на которой он установлен, и найдите маленькую кнопку включения/выключения. Отпаяйте ее, а на ее место запаяйте свою кнопку-переключатель.
Припаяйте два изолированных медных кабеля к двум контактам конденсатора. Один конец этого кабеля подключите к сильноточному переключателю. Другой конец оставьте пока свободным.
Теперь нужно намотать нагрузочную катушку. Оберните проволоку с эмаль-покрытием от 7 до 15 раз вокруг круглого объекта диаметром 5 сантиметров. Сформировав катушку, оберните ее клейкой лентой для большей безопасности при ее эксплуатации, но оставьте два выступающих провода для подключения к клеммам. Используйте наждачную бумагу или острое лезвие, чтобы удалить эмалевое покрытие с концов проволоки. Один конец соедините с выводом конденсатора, а другой с сильноточным переключателем.
Теперь можно сказать, что простейший генератор электромагнитных импульсов готов. Чтобы зарядить его, просто подключите батарею к соответствующим контактам на печатной плате с конденсатором. Поднесите к катушке какое-нибудь портативное электронное устройство, которое не жалко, и нажмите переключатель.
Помните, что не стоит удерживать нажатой кнопку заряда при генерации ЭМИ, иначе вы можете повредить цепь.
Для сборки детектора электромагнитных волн своими руками позаимствуем схему из одного из радиолюбительских журналов. Радиолюбительская конструкция работает по принципу прямого усиления сигнала. Детекторные диоды VD1 и VD2 детектируют сигнала с внешней антенны. После этого сигнал идет на вход транзисторного усилителя, на VT1-VT3.
Из-за отсутствия элементов регулировки, устройство нельзя настроить на заданную частоту. Звуки с прибора можно слышать в узком диапазоне, который зависит от характеристик наушников и полосы пропускания транзисторного усилителя.
На выходе схемы детектора электромагнитного излучения подключают типовые головные телефоны, сопротивление которых 32 Ом. При этом излучатели телефонов подключают последовательно для получения суммарного сопротивления в 60 Ом.
Для детектирования сигнала подойдут абсолютно любые высокочастотные германиевые диоды малой мощности. Можно использовать типовые советские компоненты типа Д9, Д18, Д20 и Д311. В данной конструкции я взял диод ГД507. Транзисторы можно взять как наши, так и зарубежные. Хорошо себя показали широко распространенные биполярные транзисторы типа КТ 3102, но если их нет можно взять их импортный аналог типа BC547. В роли антенны отлично подойдет телескопическая трубка длинной около 30 см или даже отрезок жесткого провода. Питается схема от одной батарейки стандарта АА с напряжением 1,5 В.
Печатная плата детектора электромагнитного излучения приведена на рисунке ниже:
С помощью этого прибора можно изучать окружающее пространство и фиксировать электромагнитные сигналы низкочастотного диапазона. Например от кабеля проводного радио с расстояния в один метр можно услышать трансляцию радиосети. Провод бытовой сети переменного тока фиксируется по характерному низкому гулу. Особым звучанием обладают импульсные блоки питания.
На практике можно использовать этот прибор при поиске скрытой проводки и различных источников электромагнитных помех.
Схема детектора электромагнитного излучения на базе Arduino показана на рисунке ниже, как видите она очень проста и легко может быть повторена даже начинающим радиолюбителем и ардуинщиком.
Устройство, кроме Arduino Uno состоит из входной и выходной цепи. Входная цепь, используется в детекторе для регистрации электромагнитного излучения, и состоит из емкости и двух диодов. Номинал конденсатора в данном примере - 1.5 нФ. В роли диодов здесь применяются радио компоненты типа 1N4148. Сигнал входной части схемы детектора электромагнитных волн следует на аналоговый вход A0 платы Ардуино. Выходная часть схемы детектора нужна для определения уровня электромагнитного излучения и представляет собой типовой индикатор на светодиодах. Эта часть схемы состоит из десяти светодиодов и десяти подключенным к ним токоограничительных сопротивлений номиналом 470 Ом. Светодиоды с резисторами подсоединяются к цифровым портам платы D2-D11.
Кроме естественно мультиметра, нужно иметь специальный индикатор излучаемого им электромагнитного поля. И желательно собирать широкополосную схему, способную без переделки реагировать на частоты от FM до GSM. Именно такой детектор мы и будем делать. Схема этого индикатора поля представляет собой усилитель постоянного тока на операционном усилителе с каскадом УВЧ и ВЧ детектором. На входе УВЧ установлен фильтр высоких частот L1, C2, L2, C3, который обрезает сигналы с частотой ниже 10 МГц, в противном случае, прибор начинает реагировать на фон электропроводки и другие помехи. Усилитель ВЧ выполнен по схеме с общим эмиттером, режим выставляется резистором R1 так, что бы на коллекторе VТ1 было напряжение равное половине питающего.
Через конденсатор С4 сигнал поступает на диодный детектор VD1, здесь необходимо применять СВЧ германиевый диод ГД402, ГД507, нельзя применять диод Д9, максимальная частота которого 40 МГц. Выпрямленный сигнал поступает на вход ОУ через фильтр L3,L4,С6,С7, которые препятствуют попадания на вход ОУ ВЧ составляющей. Операционный усилитель работает от однополярного питания, поэтому для его нормальной работы, при помощи делителя на R4; R5 создана искусственная “средняя точка”. Усиление микросхемы определяется отношением R6/R8 при малых сигналах на входе. При увеличении напряжения на выводе 6 микросхемы до 0,6 вольт происходит открывание диода VD2 и в цепь обратной связи усилителя подключается резистор R7, что уменьшает усиление и делает шкалу прибора линейной.
В качестве ОУ можно применить 140УД12 или 140УД6. В случае использования УД6 резистор R9 из схемы необходимо удалить. Резистором R10 осуществляется установка шкалы прибора на 0. VT1 - СВЧ транзистор, например КТ399. Катушка L1 - 8 витков, провода 0,5 на оправке 5 мм., L2 - 6 витков того же провода. Дросселя L3, L4 по 50 - 100 мкГн.
Следующая схема представляет собой доработанную конструкцию, применение дополнительного ОУ позволило исключить резисторный делитель напряжения и улучшить характеристики прибора. Схема очень простая и не должна вызвать трудностей в изготовлении и настройки.
Данная конструкция способна засечь:
- Радиомикрофон V пит=3 В. F=93 МГц - 4 метра.
- Радиомикрофон, одно транзисторный, Vпит=3 В. F=420 МГц - 3 метра.
- Радио микрофон Vпит=3 В. F=860 МГц - 80 см.
- Китайская телекамера Vпит=9В. F=1200 МГц. - 4 метра.
- Мобильный телефон, во время передачи - до 7 метров.
Я был сильно удивлён, когда мой простенький самодельный детектор-индикатор, зашкалил рядомс работающей СВЧ печкой в нашей рабочей столовой. Она же вся экранирована, может неисправность какая? Решил проверить свою, новую печь, ей практически не пользовались. Индикатор тоже отклонился на всю шкалу!
Такой простенький
индикатор я собираю за короткое время каждый раз, когда выезжаю на полевые
испытания приемно-передающей аппаратуры. Очень помогает в работе, не надо
таскать за собой массу приборов, простой самоделкой работоспособность
передатчика всегда легко проверить, (где антенный разъём не до конца довернули,
или питание забыли включить). Заказчикам такой стиль ретро-индикатора очень
нравится, приходится оставлять в подарок.
Достоинство – это простота конструкции и отсутствие питания. Вечный прибор.
Делается легко, намного проще, чем точно такой же «Детектор из сетевого удлинителя и тазика для варенья » средневолнового диапазона. Вместо сетевого удлинителя (катушки индуктивности) – кусок медного провода, по аналогии можно несколько проводов параллельно, хуже не будет. Сам провод в виде окружности длиной 17 см, толщинойне менее 0,5 мм (для большей гибкости использую три таких провода) является как колебательным контуром внизу, так и рамочной антенной верхней части диапазона, который составляет от 900 до 2450 МГц (выше не проверял работоспособность). Можно применить более сложную направленную антенну и согласование с входом, но такое отступление не будет соответствовать названию темы. Переменный, построечныйили просто конденсатор (он же тазик) не нужен, на СВЧ – два соединения рядом, уже конденсатор.
Германиевый диод искать не надо, его заменит PIN диод HSMP : 3880, 3802, 3810, 3812 и т.д., или HSHS 2812, (я его использовал). Хотите продвинуться выше частоты СВЧ печки (2450 МГц), выбирайте диоды с меньшей ёмкостью (0,2 пФ), возможно подойдут диоды HSMP -3860 – 3864. При монтаже не перегрейте. Паять надо точечно-быстро, за 1 сек.
Вместо высокоомных наушников - стрелочный индикатор.Магнитоэлектрическая система имеет преимущество - инерционность. Помогает плавно двигаться стрелке конденсатор фильтра (0,1 мкФ). Чем выше сопротивление индикатора, тем чувствительнее измеритель поля (сопротивления моих индикаторов составляет от 0,5 до 1,75 кОм). Заложенная в отклоняющейся или подёргивающейся стрелке информация действует на присутствующих магически.
Такой индикатор поля, установленный рядом с головой разговаривающей по мобильному телефону, сначала вызовет на лице изумление, возможно, вернёт человека к действительности, спасёт от возможных заболеваний.
Если есть ещё силы и здоровье обязательно ткните мышкой в одну из этих статей.
Вместо стрелочного прибора можно использовать тестер, который будет измерять постоянное напряжение на самом чувствительном пределе.
 |
| Схема индикатора СВЧ со светодиодом. |
 |
| Индикатор СВЧ со светодиодом. |
Попробовал в качестве индикатора светодиод . Такую конструкцию можно оформить в виде брелка, используя плоскую 3-х вольтовою батарейку, или вставить в пустой корпус мобильного телефона. Дежурный ток устройства 0,25 мА, рабочий ток напрямую зависит от яркости светодиода и составит около 5 мА. Напряжение, выпрямленное диодом, усиливается операционным усилителем, накапливается на конденсаторе и открывает ключевое устройство на транзисторе, который включает светодиод.
Если стрелочный
индикатор без батарейки отклонялся в радиусе 0,5 - 1 метра, то цветомузыка на
диоде отодвинулась до 5 метров, как от сотового телефона, так и от СВЧ печки. Насчёт
цветомузыки не ошибся, сами убедитесь, что максимальная мощность будет только
при разговоре по мобильному телефону и при постороннем громком шуме.
Регулировка.
Я собирал несколько таких индикаторов, и заработали они сразу. Но всё же нюансы бывают. Во включённом состоянии на всех выводах микросхемы, кроме пятого, напряжение должно быть равно 0. Если это условие не выполнено, соедините первый вывод микросхемы через резистор 39 кОм с минусом (землёй). Встречается, что конфигурация СВЧ диодов в сборке не совпадает с чертежом, поэтому надо придерживаться электрической схемы, а перед установкой я бы советовал прозвонить диоды на их соответствие.
Для удобства пользования можно ухудшить чувствительность,
уменьшив резистор 1мОм, или уменьшить длину витка провода. С приведёнными
номиналами поля СВЧ базовых телефонных станций чувствует в радиусе 50 – 100 м.
С таким индикатором можно составить экологическую карту своего района и
выделить места, где нельзя зависать с колясками или долго засиживаться с детьми.
 |
Находиться под антеннами базовых станций |
Аналоговый индикатор
уровня.
Я решил попробовать
чуть усложнить индикатор СВЧ, для чего добавил в него аналоговый измеритель
уровня. Для удобства использовал ту же элементную базу. На схеме три операционных
усилителя постоянного тока с разным
коэффициентом усиления. В макете я остановился на 3-х каскадах, хотя
запланировать можно и 4-е, используя микросхему LMV
824 (4-е ОУ в одном корпусе). Применив питание от 3, (3,7
телефонный аккумулятор) и 4,5 вольта пришёл к выводу, что можно обойтись без
ключевого каскада на транзисторе. Таким образом, получилась одна микросхема,
свч диод и 4-е светодиода. Учитывая условия сильных электромагнитных полей, в
которых будет работать индикатор, использовал по всем входам, по цепям обратной
связи и по питанию ОУ блокировочные и
фильтрующие конденсаторы.
Регулировка.
Во включённом состоянии на всех выводах микросхемы, кроме пятого, напряжение должно быть равно 0. Если это условие не выполнено, соедините первый вывод микросхемы через резистор 39 кОм с минусом (землёй). Встречается, что конфигурация СВЧ диодов в сборке не совпадает с чертежом, поэтому надо придерживаться электрической схемы, а перед установкой я бы советовал прозвонить диоды на их соответствие.
Данный макет уже прошёл испытания.
Интервал от 3-х горящих светодиодов до полностью потушенных составляет около 20 дБ.
Питание от 3-х до 4,5 вольт. Дежурный ток от 0,65 до 0,75 мА. Рабочий ток при загорании 1-го светодиода составляет от 3 до 5 мА.
Этот индикатор СВЧ поля на микросхеме с 4-я ОУ собрал Николай.
Вот его схема.
 |
| Размеры и маркировка выводов микросхемы LMV824. |
 |
| Монтаж индикатора СВЧ на микросхеме LMV824. |
Аналогичная по параметрам микросхема MC 33174D , включающая в себя четыре операционных усилителя, выполненная в дип-корпусе имеет больший размер, а поэтому более удобна для радиолюбительского монтажа. Электрическая конфигурация выводов полностью совпадает с микросхемой L МV 824. На микросхеме MC 33174D я сделал макет СВЧ индикатора на четыре светодиода. Между выводами 6 и 7 микросхемы добавлен резистор 9,1 кОм и параллельно ему конденсатор 0,1 мкФ. Седьмой вывод микросхемы, через резистор 680 Ом соединяется с 4-м светодиодом. Типоразмер деталей 06 03. Питание макета от литиевого элемента 3,3 – 4,2 вольта.
 |
| Индикатор на микросхеме МС33174. |
 |
| Оборотная сторона. |
Оригинальную конструкцию экономичного индикатора поля имеет сувенир сделанный в Китае. В этой недорогой игрушке есть: радиоприёмник, часы с датой, градусник и, наконец, индикатор поля. Бескорпусная, залитая микросхема потребляет ничтожно мало энергии, поскольку работает в режиме таймирования, на включение мобильного телефона реагирует с расстояния 1 метра, имитируя несколько секунд светодиодной индикацией аварийную сигнализацию передними фарами. Такие схемы выполняются на программируемых микропроцессорах с минимальным количеством деталей.
Дополнение к комментариям.
Селективные измерители поля для любительского диапазона 430 - 440
МГц
и для диапазона PMR
(446 МГц).
Индикаторы СВЧ полей
для любительских диапазонов от 430 до 446 МГц можно сделать селективными,
добавив дополнительный контур L
к Ск, где L
к
представляет собой виток провода диаметром 0,5 мм и длиной 3 см, а Ск -
подстроечный конденсатор с номиналом 2 – 6 пФ. Сам виток провода, как вариант,
можно изготовить в виде 3-х витковой катушки, с шагом намотанной на оправке
диаметром 2 мм тем же проводом. К контуру необходимо подсоединить антенну в
виде отрезка провода длиной 17 см через конденсатор связи 3.3 пФ.
 |
| Диапазон 430 - 446 МГц. Вместо витка катушка с шаговой намоткой. |
 |
| Схема на диапазоны 430 - 446 МГц. |
 |
| Монтаж на частотный диапазон 430 - 446 МГц. |
Кстати, если серьёзно заниматься СВЧ измерением отдельных частот, то можно вместо контура использовать селективные фильтры на ПАВ-ах. В столичных радиомагазинах их ассортимент в настоящее время более чем достаточен. В схему необходимо будет добавить ВЧ трансформатор после фильтра.
Но это уже другая тема, не отвечающая названию поста.
Это интересное устройство позволяет услышать мир электромагнитного излучения, что нас окружает. Оно преобразует колебания высокой частоты излучения, генерируемого разнообразными электронными устройствами в слышимую форму. Можно использовать его возле компьютеров, планшетов, мобильных телефонов и т. д. Благодаря ему вам удастся услышать действительно уникальные звуки, создаваемые работающей электроникой.
Принципиальная электросхема
Схема предполагает реализацию данного эффекта с как можно наименьшим числом радиоэлементов. Дальнейшие улучшения и исправления лежат уже на вашем усмотрении. Некоторые значения деталей вы можете подобрать для своих потребностей, другие являются постоянными.
Процесс сборки
Сборка предполагает использование макетной платы размером не менее 15 x 24 отверстия, и особое внимание обращается на расположение элементов на ней. На фотографиях показано рекомендуемое расположение каждого из радиоэлементов и какие связи между ними выполнить. Перемычки на печатной плате можно выполнить из фрагментов кабеля или отрезанных ножек от других элементов (резисторы, конденсаторы), которые остались после их монтажа.
Сначала надо впаять катушки L1 и L2. Хорошо отодвинуть их друг от друга, что даст нам пространство и увеличит эффект стерео. Эти катушки являются ключевым элементом схемы - они ведут себя как антенны, которые собирают электромагнитное излучение из окружающей среды.
После впайки катушек можно установить конденсаторы C1 и C2. Их емкость составляет 2,2 мкФ и определяет нижнюю частоту среза звуков, которые будут услышаны в наушниках. Чем выше значение ёмкости, тем ниже звуки воспроизводящиеся в системе. Большая часть мощного электромагнитного шума лежит на частоте 50 Гц, так что есть смысл его отфильтровать.
Далее припаиваем резисторы по 1 кОм - R1 и R2. Резисторы эти, вместе с R3 и R4 (390 кОм) определяют усиление операционного усилителя в схеме. Инвертирование напряжения не имеет в нашей системе особого значения.
Виртуальная масса - резисторы R5 и R5 с сопротивлением 100 кОм. Они являются простым делителем напряжения, который в данном случае будет делить напряжение 9 V на половину, так что с точки зрения схемы питается м/с напряжением -4,5 V и +4,5 V по отношению к виртуальной массе.
Можно поставить в панельку операционный усилитель любой со стандартными выводами, например OPA2134, NE5532, TL072 и другие.
Подключаем аккумулятор и наушники - теперь мы можем использовать этот акустический монитор для прослушки электромагнитных полей. Батарею можно приклеить к плате скотчем.
Дополнительные возможности
Что можно добавить, чтобы увеличить функциональность? Регулятор громкости - два потенциометра между выходом из схемы и гнездом для наушников. Выключатель питания - сейчас схема включена все время, пока не отсоединится батарейка.
При испытаниях оказалось, что устройство очень чувствительно на источника поля. Вы можете услышать, например, как обновляется экран в мобильном телефоне, или как красиво поет кабель USB во время передачи данных. Приложенный к включенному громкоговорителю работает как обычный и вполне точный микрофон, который собирает эл-магнитное поле катушки работающего динамика.
