Autore Topic: microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.  (Letto 1575 volte)

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microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.
« il: 25 Marzo 2017, 15:34:30 »
Microspia FM UHF 434 Mhz quarzata a PLL, con controllo automatico del guadagno microfonico ACG.

INTRODUZIONE.

L’idea di realizzazione della microspia che vi presento è nata dopo aver visionato su internet
alcuni schemi di micro trasmettitori ambientali commerciali di ultima generazione che utilizzano
nuovi minuscoli integrati PLL, in gamma UHF, che svolgono praticamente l’intera funzione di un
piccolo trasmettitore FM con una potenza RF erogata di circa 10 mW, eliminando quindi tutti i
problemi derivanti da un circuito di radiofrequenza quando sono in gioco frequenze molto elevate.
In particolare mi sono concentrato su uno schema che utilizza l’integrato TH72015 ma il problema
subito riscontrato è che sono davvero molto picccoli ( 3 x 3 mm ) per essere utilizzati a livello
amatoriale, ma dopo un’approfondita ricerca sono riuscito a trovare un suo “ gemello “ siglato
TH72012.2 in versione SOP-8 in SMD più che accettabile per la mia idea di realizzazione che
si è resa quindi possibile da sviluppare.
Nella sezione del preamplificatore microfonico ho ritenuto opportuno utilizzare l’integrato
MC33111D ampiamente presentato su varie riviste di elettronica di cui in seguito ne spiegherò il
funzionamento.



Una microspia ambientale di elevato livello qualitativo deve permettere l’ascolto anche in una
stanza di grandi dimensioni e ciò comporta di dover amplificare parecchio il segnale del microfono
in modo da captare anche i suoni lontani e flebili, tuttavia così facendo i suoni o le voci vicino
alla microspia possono risultare tanto intensi da saturare lo stadio microfonico dando in ricezione
un ascolto distorto e spesso indecifrabile. Per evitare questi problemi una microspia che può
definirsi professionale deve avere uno stadio microfonico dotato di controllo automatico del
guadagno ACG tale da poter amplificare molto i segnali deboli ed attenuare quelli forti, tutto
ciò è possibile con l’impiego di un solo integrato prodotto dalla motorola siglato MC33111D
in versione SMD SOP-16. Quest’integrato, provvede ad una forte amplificazione dell’audio captato
del microfono che entra al suo piedino 9 nell’operazionale interno ed esce al piedino 10 per essere
poi applicato alla sezione del controllo automatico del guadagno ( con ingresso al piedino 3 ed
uscita al piedino 2 ), il segnale audio erogato dall’integrato è mantenuto sempre stabile ( entro certi
limiti ) sui 100 mV efficaci e di conseguenza anche la modulazione FM ottenuta mediante i diodi
varicap è sempre ottimale e ben controllata.



Il segnale audio che esce al piedino 2 tramite la resistenza da 100 k raggiunge i due diodi
varicap collegati in opposizione che permettono un’ottima modulazione FM a BANDA LARGA
della microspia. Questi diodi varicap BBY65 sono molto particolari, come si può vedere dal loro
datasheet, possono variare la loro capacità da 2,6 a 28 pF con una tensione ad essi applicata da
0,3 fino a soli 4,7 v siccome sono in contenitore SC-79 davvero molto piccoli ( 1,7 x 0,9 mm )
ho cercato di sostituirli con qualche equivalente di dimensioni maggiori ma non sono riuscito a
trovarne in quanto altri modelli necessitano di una variazione di tensione da 1 a ben 28 v per
ottenere la loro massima variazione di capacità, ne deriverebbe una modulazione fm di molto
inferiore, gli unici equivalenti sembrano essere gli SMV1249 ma purtroppo anch’essi sono
delle stesse dimensioni SC-79 quindi non vale la pena sostituirli.
Passiamo ora alla descrizione della sezione di trasmissione RF che garantisce una frequenza di
trasmissione sempre stabile ottenuta con l’uso dell’integrato TH72012.2 prodotto dalla melexis che
con pochi componenti passivi di contorno realizza un completo trasmettitore fm quarzato con
controllo PLL, utilizzando un quarzo da 13,56 Mhz collegato al piedino 3, l’integrato moltiplica la
sua frequenza per 32 volte, quindi si ha 13,56 x 32 = 433,92 Mhz in trasmissione. L’integrato può
funzionare in un range di frequenza da 380 fino a 450 Mhz, quindi è molto semplice variare la
frequenza di trasmissione sostituendo il quarzo con altri valori ma restando sempre entro questi
limiti di frequenza. Dobbiamo considerare che i quarzi hanno una piccola tolleranza infatti nella
microspia realizzata la frequenza di trasmissione è risultata essere di 433,950 Mhz.
Quest’integrato eroga al suo piedino 7 circa 10 mW di potenza RF che attraverso il filtro di
condensatori e induttanze raggiunge il filo d’antenna di 16,5 cm di lunghezza, questo filtro ha
la funzione di attenuare le frequenze armoniche ed adattare meglio l’impedenza di uscita
dell’integrato con il filo dell’antenna irradiante.
La formula semplificata per calcolare la lunghezza del filo d’antenna ad ¼ d’onda è 7200 : Mhz
( quindi 7200 : 433,95 = 16,5 cm ), se vogliamo aumentare la portata della microspia possiamo
usare anche un filo d’antenna di ¾ d’onda moltiplicando i 16,5 cm x 3 ottenendo 49,5 cm
di filo antenna.
Il condensatore collegato fra il piedino 7 dell’integrato e la massa è il componente più critico in
quanto determina la massima potenza RF erogata e da prove effettuate con una piccola sonda di
carico il suo valore ottimale è risultato essere da 6,8 pF.



Entrambi gli integrati impiegati in questa microspia possono funzionare con basse tensioni di
alimentazione fino ad un minimo di 3 v così da poterli alimentare con una batteria a
litio da 3,7 v ho verificato anche che lo scaricarsi della batteria non determina spostamenti
della frequenza di trasmissione che sia essa a 4v oppure a 3v, fattore questo molto importante
in quanto una volta memorizzata la frequenza sulla radio ricevente non dobbiamo mai cambiarla.
Come si può vedere dalle curve caratteristiche del datasheet di quest’integrato alla fig. 15 anche
la potenza RF erogata non scende in modo significativo con lo scaricarsi della batteria.



MONTAGGIO DELLA MICROSPIA IN SMD.

La microspia è stata realizzata con componenti SMD della serie 1206 ( 3,2 x 1,6 mm ), per
contenerne le dimensioni, il PCB ha dimensioni di 56 x 32 mm così da poter entrare nel piccolo
contenitore plastico previsto, per la saldatura in SMD è opportuno utilizzare la crema di stagno detta
anche “ solder paste “ almeno per saldare più agevolmente i due integrati ed i piccoli diodi varicap,
è importante disporre anche di una lente d’ingrandimento da tavolo illuminata che ne facilita
notevolmente il montaggio.
Sotto l’interruttore d’accensione ( o meglio deviatore ) sul PCB si deve mettere un pezzettino di
nastro isolante in modo che il suo involucro metallico non possa cortocircuitare le piste sottostanti,
è previsto anche un plug DC da 3,5 mm per la ricarica della batteria interna.

















Come paragone delle sue ridotte dimensioni nelle foto c'è un comune accendino che è addirittura
più grande della microspia stessa. Le induttanze da 33nH e 22 nH sono in nanoH mentre quella da
3,3 uH è in microH e devono essere tutte del tipo a filo. Particolare importanza assume la qualità del
microfono utilizzato da 6 mm di diametro, nel mio caso ho montato il panasonic WM-61B.
Al termine del montaggio è opportuno applicare uno strato di lacca isolante spray sulla microspia in
modo da proteggere le piste dall’ossidazione avendo cura di coprire il microfono, l’interruttore ed il
plug DC durante l’applicazione. Nel montaggio nel contenitore il pcb della microspia trova posto su
4 piccoli spessori da 6 mm d’altezza che devono essere incollati nei 4 angoli nel fondo del
contenitore che lasciano il giusto spazio per la batteria, per bloccare il PCB basta depositare in 3 – 4
punti una piccola quantità di colla vinavil oppure silicone lungo il bordo del pcb stesso, in caso di
sostituzione della batteria basterà rimuovere facilmente il silicone con la punta di un piccolo
cacciavite. Bisogna poi praticare i relativi fori per il microfono, lo spinotto DC, l’interruttore ed il
filo antenna. Consiglio l’uso di batterie a litio ricaricabili per alimentare la microspia in quanto esse
hanno un circuitino interno che le protegge sia dalla sovraccarica che dalla sottoscarica, dopo
un’accurata ricerca ho trovato alcune batterie litio di vecchi cellulari ( motorola V70 e motorola
C330 ) o di telefoni cordless ( tipo 603048 ) che entrano perfettamente in questo contenitore ma credo che ce ne siano anche altri modelli idonei.



La batteria interna può essere caricata solo quando l’interruttore è in posizione OFF, io utilizzo
un caricabatteria digitale da modellismo dove si possono impostare tutti i parametri di carica tramite
display ma certo mi rendo conto che non tutti ne possiederanno uno di questo tipo ed ho pensato
quindi a due possibili soluzioni di caricabatteria molto economiche :
- utilizzare un caricabatteria per litio tipo 18650 che si trova nei negozi dei cinesi a pochi euro
dovendo aggiungere solo uno spinotto DC da 3,5 mm ( con esterno negativo, interno positivo )
che dovrebbero avere una corrente di carica di 450 ma.
- utilizzare un modulino caricabatteria litio tipo TP4056 venduto su internet a pochi euro e
modificando la sua resistenza di carica con un valore intorno ai 5K in modo da caricarla con 250
mA circa ed alimentandolo mediante il suo ingresso micro usb, sempre applicando uno spinotto
DC da 3,5 mm.





CONCLUSIONI.

Seguendo le dettagliate indicazioni che ho postato sono certo che anche i principianti non avranno
particolari difficolta a realizzarla, i componenti utilizzati sono di facile reperibilità specialmente su
internet, i due integrati li ho trovati direttamente in Cina.
E’ inoltre importante utilizzare come ricevitore una buona radio con elevata sensibilità e buona
antenna per avere una maggiore portata della microspia, per chi sostiene che dovrebbe avere un
sistema VOX ( attivazione solo in presenza di voce ) ho potuto verificare che non si attivano con
voce bassa e lontana dal microfono e quindi si perderebbero gran parte delle conversazioni per cui
ho optato per fare a meno di questa funzione.

LE PRINCIPALI CARATTERISTICHE SONO :

- tensione d’alimentazione da 3 a 5,5 v
- potenza RF di trasmissione circa 10 mW
- assorbimento di corrente 13 mA
- portata in campo aperto circa 300 m
- frequenza di funzionamento da 380 a 450 Mhz ( secondo il quarzo utilizzato )
- durata batteria da 900 ma/h circa 60 ore

NOTA IMPORTANTE.

La legge sulla privacy vieta l’uso di tali dispositivi a scopo di intercettazione ambientale, la presente
microspia è stata realizzata al solo scopo didattico sperimentale.

allego il file del PCB disegnato con fidocad per le dimensioni reali ( griglia 8 snap 1 )
ed il file dell' intero articolo in formato PDF



« Ultima modifica: 25 Marzo 2017, 15:37:45 da irpinox »


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Re:microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.
« Risposta #1 il: 25 Marzo 2017, 15:48:56 »

specifico che l'idea è partita dallo schema di microspia commerciale di questo link, lo stabilizzatore di tensione non va messo visto che la alimentiamo
a 3,7 v servirebbe solo in caso di alimentazione fino a 12v, la resistenza R3 va eliminata in quanto serve solo a ridurre la potenza RF, il preamplificatore
microfonico con ACG è della rivista elettronica IN .

vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=3572

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Re:microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.
« Risposta #2 il: 25 Marzo 2017, 16:26:33 »
Tutto molto interessante!
Soprattutto il circuito AGC.
Da quale rivista di Elettronica IN proviene?


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Re:microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.
« Risposta #3 il: 25 Marzo 2017, 16:36:32 »
Tutto molto interessante!
Soprattutto il circuito AGC.
Da quale rivista di Elettronica IN proviene?
[/quote

https://www.futurashop.it/Allegato_PDF_IT/7100-FT208K.pdf

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Re:microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.
« Risposta #4 il: 25 Marzo 2017, 17:30:15 »
Grazie!
Anche se mi interessa la sola parte BF!


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Re:microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.
« Risposta #5 il: 25 Marzo 2017, 19:13:41 »
Complimenti irpinox  ,  veramente bravissimo.    È  sempre bello guardare montaggi fatti bene e spiegati nei particolari come realizzarli.  Hai fatto il pcb da solo e penso che non sia facile.   

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Re:microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.
« Risposta #6 il: 25 Marzo 2017, 19:30:22 »
...e penso che non sia facile.
Più che altro ci vuole tanta pazienza!


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Re:microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.
« Risposta #7 il: 25 Marzo 2017, 19:55:59 »
Complimenti irpinox  ,  veramente bravissimo.    È  sempre bello guardare montaggi fatti bene e spiegati nei particolari come realizzarli.  Hai fatto il pcb da solo e penso che non sia facile.   

Grazie microonda, è tutto più semplice di quanto pensi .... disegno PCB con fidocad, bromografo con lampada UV per le unghie ( 10€ dai cinesi ), piastra presensibilizzata,
soda caustica e poi acido ...... nel montaggio smd uso della crema di stagno ed una lente d'ingrandimento da tavolo per vedere meglio ...... tutto quì ...
la spiegazione particolarmente dettagliata è rivolta ai principianti, non certo agli esperti , saluti
« Ultima modifica: 25 Marzo 2017, 19:59:02 da irpinox »

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Re:microspia fm 434 mhz con ACG e PLL.
« Risposta #8 il: 02 Aprile 2017, 11:27:20 »
Premesso che la microspia funziona perfettamente così, per essere davvero pignoli è opportuno aumentare il valore delle due resistenze da 1K
portandole entrambe a 3.9K questo per ottenere il MIGLIOR rapparto segnale/rumore del microfono, infatti leggendo bene le loro caratteristiche essi
devono essere alimentati con un valore di tensione ottimale di 2 - 2.5v e con la modifica alle due resistenze a 3.9K si ottengono giusto 2.3v ai capi del microfono.
Il collegamento delle  due resistenze in serie con il condensatore centrale a massa è solo un modo più raffinato di polarizzazione del microfono infatti
è anche possibile usare UNA SOLA resistenza da 7.5K circa.
Specifico inoltre che per chi magari volesse aumentare l'amplificazione del segnale microfonico per rendere ancora più sensibile la microspia può abbassare
il valore della resistenza da 2.2 K collegata al piedino 9 dell'integrato a valori di 1.8K oppure 1.2K infatti l'amlificazione microfonica è data dal rapporto della
R da 100K diviso la R 2.2K ovvero si ottiene un guadagno di 45 volte, ( con 1.8K  55 volte)  e ( con 1.2K 83 volte) di guadagno ma personalmente
ritengo che vada bene il valore attuale usato nello schema.


« Ultima modifica: 02 Aprile 2017, 11:35:00 da irpinox »