Il fischiometro di Massimo IW2CQG


Presentazione


Questi tre progetti, opera di Massimo IW2CQG di Busto Arsizio, Hanno tutti una origine comune, in quanto derivano da un precedente circuito, sempre dello stesso Massimo, in uso presso l’ARDF Lombardia Piemonte Canton Ticino.
Si tratta in pratica di un convertitore tensione/frequenza, cioè di un circuito in grado di convertire una tensione in una nota acustica che sale o scende di frequenza al crescere o al diminuire della tensione posta al suo ingresso. Questa funzione è svolta da un integrato apposito, LM331, che, ricevendo in ingresso una tensione da 0 a 10 volt, è in grado di generare una frequenza da 0 a 10000 Hz, che appunto varia di 1Hz per una variazione di tensione di 1mV. Questo integrato è, ovviamente, il cuore dell'apparecchietto, tanto è vero che la parte di circuito che lo riguarda rimane pressoché invariata in tutti e tre gli schemi.
Dal momento che le tensioni che ci interessa monitorare sono in genere molto basse, da 0 a circa 400mV, è stato interposto, fra l'ingresso e l'LM331, un altro integrato, per elevare queste tensioni fino a portarle ad un livello adatto ad avere in uscita del circuito una nota le cui variazioni siano ben apprezzate ad orecchio. Si tratta dell'LM358, un doppio amplificatore operazionale, che assolve bene questo compito, permettendoci anche, tramite la semplice sostituzione di un resistore, di variare il suo guadagno, cioè in pratica di decidere quante volte il valore della tensione di ingresso debba essere aumentato. Questa possibilità rende il nostro fischiometro, come lo ha scherzosamente battezzato il suo autore, molto versatile, permettendoci di adattarlo alle più diverse situazioni.

Le differenze fra le tre versioni risiedono praticamente tutte nella parte di circuito che riguarda appunto questo integrato e rispondono all'esigenza di rendere il nostro fischiometro quanto più flessibile si possa, così da farlo risultare un valido aiuto sia per la gestione di una stazione di radioamatore da parte di un operatore non vedente, sia per aiutare sempre un non vedente a padroneggiare alcune situazioni che si presentano anche nella vita di ogni giorno.

Descriverò ora più in dettaglio le differenze fra le tre versioni, con particolare riguardo alle possibili differenze di impiego, mentre lascerò a Massimo i particolari tecnici che troverete allegati agli schemi e alle foto delle singole versioni.

Fischiometro versione 1


Descrizione tecnica.

Questa è la versione di base, la più semplice, che ci permette, applicando all'ingresso del circuito una debole tensione, di avere in uscita una nota variabile, più acuta se la tensione cresce, più grave se diminuisce. Si ha quindi una informazione sull'andamento relativo di questa tensione, (aumento o diminuzione) ma non si può conoscere il suo valore.
Può risultare utile collegarlo in parallelo ai capi di uno strumento analogico (cioè a lancetta) come ad esempio lo S. meter di un ricetrasmettitore, oppure lo strumento di un rosmetro o di un accordatore di antenna. Nel caso dello S. meter ad un segnale più forte corrisponderà una nota più acuta e questo ci potrebbe essere di grande utilità per puntare l'antenna con esattezza su una stazione, basandoci appunto sul massimo segnale, corrispondente alla massima frequenza raggiunta dalla nota. Nei moderni apparati, poi, lo strumento fornisce oltre all'intensità del segnale, anche altre misure, come potenza emessa, ros e così via, per cui tramite il fischiometro sarà possibile avere un'idea di queste grandezze.
Nel caso di un rosmetro o di un accordatore di antenna, si potrà individuare con facilità il punto in cui si raggiunge il minimo rapporto di onde stazionarie, in quanto in quel momento la nota avrà una frequenza molto bassa. Con un po' di pratica sarà abbastanza facile valutare dall'altezza della nota quando il ros sia accettabile e quando no.
Se all'ingresso del nostro fischiometro porremo un elemento fotosensibile, (fotoresistenza, fotodiodo o fototransistor) potremo individuare la provenienza di una fonte luminosa e valutarne l'intensità, sempre dall'altezza della nota emessa.
Se invece porremo in ingresso un semplice circuito accordato, composto da una bobina, un variabile e un diodo rivelatore al germanio, sarà facile accorgersi se nelle vicinanze c'è una emissione radio sulla frequenza di accordo del circuito. Questo ci potrà essere molto utile, per esempio, per accordare e regolare l'antenna di un portatile per il massimo rendimento o per operazioni di taratura in generale.
Voglio infine fare una precisazione sullo strumento a cui collegare il fischiometro: ho parlato di strumento analogico perché è relativamente facile individuarne i due capi per derivarne un cavetto schermato da collegare al fischiometro, ma nulla ci vieta di usare questo apparecchietto anche su apparati dotati di strumento a barra di segmenti, sia led che LCD, solo bisognerà rivolgersi ad un tecnico esperto che saldi il cavetto per il fischiometro nel punto in cui è presente la tensione che poi andrà a pilotare il circuito dello strumento.

Fischiometro versione 2 o «con rilevatore»

Descrizione tecnica.

Questo apparecchio differisce dalla versione 1 per questo particolare:

mentre nella prima versione si faceva lavorare solo uno dei due amplificatori operazionali dell'LM358, in questa versione vengono utilizzati entrambi, perché uno serve ad annullare la caduta di tensione propria dei diodi.
Infatti in questo circuito, il segnale che arriva all'ingresso viene fatto passare attraverso ad un diodo, in modo da utilizzare anche segnali in corrente alternata, come ad esempio quelli prodotti da bobine in grado di rilevare la presenza di campi magnetici alternati. L'altro stadio amplificatore svolge le stesse funzioni della versione 1.
Questo circuito, come ho detto, potrebbe rivelarsi utile a chi, oltre agli impieghi descritti per la versione 1, voglia per esempio rivelare dei campi magnetici. Occorre però tenere presente che, data la frequenza di taglio molto bassa di questo integrato, tali campi magnetici si devono intendere a bassa frequenza. Per quelli in alta frequenza si deve sempre ricorrere al circuito accordato e al diodo esterno, come descritto più sopra, sottostando però all'inconveniente della caduta di tensione del diodo.
Di questa versione è disponibile solo lo schema, in quanto Massimo, pur avendola sperimentata in situazioni precedenti, non disponeva attualmente di un esemplare montato da poter fotografare.

Fischiometro versione 3 o «con offset»


Descrizione tecnica.

Questa versione presenta poche ma efficaci modifiche rispetto alla 1, ma ci permette di compiere un notevole salto di qualità, in quanto, oltre a farci apprezzare le variazioni relative della tensione posta all'ingresso, ci dà la possibilità di conoscere il valore con sufficiente precisione.
Sono stati aggiunti alcuni componenti fra cui un potenziometro con interruttore, che ci servirà per leggere il valore misurato dal nostro fischiometro e due condensatori posti nello stadio con l'LM331, che servono ad annullare gli effetti di eventuale radiofrequenza, sempre presente in una stazione radio.
Il potenziometro deve essere dotato di una manopola con indice sufficientemente lungo e deve essere usato come segue.:

La posizione di quest'ultimo punto dipende esclusivamente dal valore della tensione posta in ingresso, per cui, una volta fatti, magari con l'aiuto di un vedente, dei segni in rilievo sull'arco descritto dall'indice della manopola, potremo sapere, a seconda dello strumento a cui il fischiometro è collegato, il valore del segnale, il valore del ros, la potenza emessa, oppure l'intensità di una luce, la carica di una batteria e diverse altre cose, a seconda della fantasia del proprietario e dell'uso che intende farne.
In particolare, anche se non ho ancora fatto prove in questo senso, credo che questa versione possa essere di grande aiuto per leggere lo strumento di un registratore audio o di un mixer.
In sostanza, anche se questo circuito è un po' più complesso dei precedenti, è anche il più completo e versatile, in quanto può essere adoperato sia per misure relative, come la versione 1, sia per misure dei valori assoluti. Per questo, se si eccettua l'uso specifico a cui può servire la versione 2, credo sia il circuito più conveniente da costruire.

Taratura del fischiometro con offset


Di seguito darò alcuni consigli per la taratura del fischiometro con offset, cioè versione 3, in aggiunta a quello che Massimo ha scritto nelle note.
Durante questa operazione è praticamente indispensabile l'aiuto di un vedente, possibilmente quello che ha montato il circuito o comunque una persona esperta in elettronica, soprattutto per adattare la sensibilità del fischiometro.

Per prima cosa si deve collegare il fischiometro allo strumento, facendo attenzione a rispettare le polarità.

Come seconda operazione si deve regolare la sensibilità del fischiometro, seguendo le indicazioni di Massimo, per far sì che quando lo strumento è a fondo scala, il punto di offset sia quasi a fine corsa del potenziometro. Ho detto «quasi», perché ritengo sia meglio che, con lo strumento a fondo scala, si senta ancora la nota ponendo a fine corsa il potenziometro, anche se è bene che il punto di offset si trovi solo pochi gradi prima del fine corsa stesso.
Se lo strumento è l'S meter, per portarlo a fine corsa sarà sufficiente ridurre al minimo la sensibilità dell'apparato, (RF Gain) dopo aver posto l'AGC su fast. Agendo su questo comando sarà poi possibile posizionare lo strumento sui vari punti della scala, e contemporaneamente trovare il corrispondente punto di offset con il potenziometro. Si potranno così segnare in rilievo questi punti sulla scala del fischiometro, in modo da poter successivamente leggere i valori indicati dallo strumento.

Quando, come nel caso dell'S meter, lo stesso strumento può avere varie scale, poiché può misurare diverse grandezze, si potranno costruire varie scale concentriche sull'arco descritto dall'indice della manopola del potenziometro, oppure si potrà tracciare una sola scala di riferimento, dalla quale, con l'aiuto di opportune tabelle da noi predisposte, si potranno leggere i diversi valori. Questo dipende dalle preferenze di ognuno di noi e sarebbe interessante ricevere notizie su come avrete risolto il problema.
Per immagini e schemi andare a:

Versione 1Versione 2Versione 3
Non mi resta altro, a questo punto, che augurare buon lavoro di montaggio e buon divertimento dopo. Mi sembra però ovvio che saranno gradite, sia da Massimo che da me e da Giuliano, tutte le osservazioni che servano a migliorare questi apparecchi.

Vi invitiamo a visitare il sito dell'ARDF e in particolare la sezione dedicata alle attrezzature.

Alessandro I5PXE

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