Come fare un iniettore e un cercatore di segnale

Due degli strumenti più utili per il radio- e l’audio-riparatore sono l’iniettore e il cercatore di segnale, che possono facilitare la risoluzione di guasti o comunque di problemi nei sistemi audio di radio (ad es. AM o ad onde corte) o amplificatori. Il motivo per cui questi circuiti di test sono necessari è che, se costruisci un progetto e non funziona (ad esempio, hai costruito la radio e quindi l’amplificatore, ma non riesci a sentire alcun suono negli auricolari), devi fare dei test lungo il circuito e vedere dove è andato tutto storto. Sono dunque strumenti che non possono mancare nel tuo laboratorio di elettronica.

Un iniettore di segnale è uno strumento di risoluzione dei problemi molto utile e rapido per tracciare il segnale in un circuito. Il suo utilizzo può individuare rapidamente, ad esempio, lo stadio difettoso di un ricevitore radio, ad esempio. L’iniettore di segnale può essere applicato all’uscita dell’altoparlante e, se si sente il segnale, è possibile passare allo stadio precedente del circuito, in questo caso un amplificatore audio; e se si sente di nuovo il segnale iniettato, si sposta l’iniezione del segnale negli stadi del circuito fino a quando non lo si sente più, facendoti potenzialmente sapere dove si trova il problema.

Anche il concetto di cercatore di segnale è piuttosto semplice. Prendi una sorta di piccolo amplificatore, tutto ciò che ha un altoparlante e può amplificare un segnale. Si crea un cavo di ingresso, e come qualsiasi ingresso avrai bisogno di un filo con il segnale e di un filo di terra. Il filo di terra dell’ingresso è dotato di una clip a coccodrillo e si aggancia allo chassis del dispositivo in prova. Il filo di ingresso del cercatore di segnale ha un condensatore. Puoi metterlo ovunque lungo il filo del segnale. Esso è lì per bloccare qualsiasi componente continua (DC) che potrebbe essere presente ovunque tocchi con la “sonda”.

Un kit di iniettore e cercatore di segnale in commercio. Lo puoi trovare qui.

Come realizzare un iniettore di segnale

Nei circuiti radio e audio, uno strumento utile per la manutenzione e la ricerca di guasti è il cosiddetto “iniettore di segnale”. Si tratta di un oscillatore non sintonizzato a larga banda che opera all’interno delle gamme di frequenza dell’apparecchiatura su cui si sta lavorando. Collegando l’iniettore al circuito, dovresti essere in grado di sentire il suo tono nell’altoparlante del dispositivo audio.

Ecco come costruire un utilissimo iniettore di segnale a 2 transistor. Quando si collega la clip di terra e si tocca la sonda su un ingresso o un’uscita del circuito, verrà iniettato un tono audio di circa 1 khz (1 kilohertz = 1.000 hertz o cicli) che rientra nelle capacità uditive umane. È quindi possibile iniziare dalla parte posteriore della radio / amplificatore o di altri progetti audio, dirigersi verso la parte anteriore e vedere esattamente dove il segnale diminuisce o diminuisce di volume.

Lo schema circuitale che proponiamo funziona con soli 1,5 V. Essendo molto semplice, è facile da assemblare. I componenti possono essere disposti uno ad uno su una basetta preforata delle dimensioni giuste e saldati di conseguenza. Ora è il momento di collegare la fonte di alimentazione, per la quale sarà utile un piccolo porta-batteria, in modo da poter usare una pila AA o AAA.

Schema di un semplice iniettore di segnale.

C’è un modo per costruire questi progetti in modo che tu possa farlo facilmente e compiere meno errori. Di solito è meglio installare prima tutte le resistenze, poiché di solito sono montate in una posizione a basso profilo – piatta sulla basetta. Quindi si montano altri componenti come i 3 condensatori e, infine, i 2 transistor, poiché sono i componenti di profilo più elevato sulla scheda.

L’iniettore è ora pronto per l’uso. Basta aggiungere la batteria da 1,5 V e collegare il filo di terra al circuito di terra in prova. E inizia a rilevare i segnali uno ad uno dagli altoparlanti verso la sezione di controllo del volume: quando tocchi con la sonda di prova i componenti, dovresti sentire un segnale acustico dall’altoparlante, che significa che fino a quel punto tutto è a posto.

Funzionamento e semplice test pratico del circuito

Il nostro iniettore di segnali (basato su 2 resistenze, un condensatore e un transistor per “lato”), è modellato su un famoso circuito noto come “multivibratore” (MVB), inventato per la prima volta nel 1942, che prevedeva due valvole (tubi elettronici sotto vuoto) che potevano cambiare continuamente stato (una valvola inserita e l’altra spenta e quindi invertire tale stato – avanti e indietro e così via).

Un multivibratore astabile realizzato con un tubo elettronico.

La nostra versione del circuito, chiamata “multivibratore astabile”, si basa sul fatto che non esistono due transistor esattamente uguali nelle loro caratteristiche. Data la natura dell’”immagine speculare” del circuito, anche quando i componenti utilizzati hanno esattamente gli stessi valori, il circuito MVB inizierà sempre in modo coerente con l’uno o l’altro dei transistor che si attiva prima dell’altro.

Supponiamo che il transistor Q1 avvii il rotolamento della “palla” elettronica. Ha una resistenza di carico da 22k (R1) cablata dal suo collettore alla linea di alimentazione da +1,5 volt. Il transistor Q2 è ‘spento’, quando Q1 è ‘acceso’, quindi Q1 ‘condurrà’ la corrente dalla batteria fino alla giunzione C – E del transistor, tramite la resistenza di carico 22k e torna indietro tramite il terminale +V della batteria.

In tal modo, la “conduzione” del collettore / emettitore di Q1 mette in corto circuito l’estremità sinistra di C1 praticamente a terra, consentendo al condensatore C1 di iniziare a caricarsi tramite la resistenza da 150k R2. Le reti di resistenze / condensatori (RC) utilizzano una costante di tempo caratteristica, in modo che per un dato valore di R e C, sia noto il tempo impiegato dal condensatore per caricarsi fino a 2/3 della sua possibile velocità di carica / immagazzinamento.

Conoscendo la risposta all’equazione della costante di tempo, possiamo prevedere a quale frequenza opererà il multivibratore astabile. Quando la carica su C1 tramite R3 da 220k raggiunge circa 0,5 volt, Q2 si accenderà e C2 inizierà a caricarsi nello stesso modo e così via. Il condensatore C3 bloccherà qualsiasi tensione CC sul collettore di Q2, ma consentirà al tono audio generato di essere immesso in un altro circuito e di ritornare a massa attraverso il cavo della clip, completando così il circuito.

Il circuito del nostro iniettore di segnale una volta realizzato.

Ora che hai finito di costruire l’iniettore di segnale, sei pronto per “testarlo”. Esso emette un tono audio che è possibile utilizzare per tracciare un percorso del segnale attraverso una o più apparecchiature. Quindi, supponiamo che tu abbia costruito sia una radio che un amplificatore a transistor Tic Tac. Rimuovi l’auricolare o l’altoparlante dall’uscita della radio e collega entrambi i cavi fino ai cavi di ingresso dell’amplificatore a transistor, da attivo a attivo e da terra a filo di terra.

Si spera che entrambi i collegamenti funzionino correttamente, quindi collega il cavo con la clip dell’iniettore di segnale al cavo comune di terra. Dopodiché, collega il cavo con la sonda dell’iniettore di segnale ai cavi di uscita / ingresso attivi della radio e dell’amplificatore. Dovresti sentire un programma radio e un altro tono, sovrapposto a quel programma. Se lo senti, vuol dire che funziona!

Come realizzare un cercatore di segnale

A volte devi solo usare le orecchie per vedere se un circuito sta emettendo un segnale. Con la pratica puoi distinguere un segnale sinusoidale da uno triangolare e da un’onda quadra con nient’altro che le tue orecchie. E puoi anche sentire se distorce. E ovviamente sentirai quando un segnale NON è presente. Pertanto, un cercatore di segnale può essere molto utile per la risoluzione dei problemi relativi ai segnali audio in radio, amplificatori e altri circuiti elettronici.

Ora vedremo il circuito di alcuni semplici cercatori di segnale, che sono sostanzialmente dei circuiti di amplificazione audio. È divertente usarli e anche solo giocarci qualche volta. È infatti decisamente emozionante ascoltare l’audio che scorre attraverso i circuiti senza avere un contatto fisso con essi, ma solo avvicinando la punta del cercatore di segnale a una traccia sul circuito stampato.

Un cercatore di segnale è, tipicamente, un amplificatore audio con ingresso ad alta impedenza utilizzato per “ascoltare” un segnale in un circuito. Ha una sonda ed è alimentato a batteria con altoparlante o auricolare, impacchettato in una piccola unità portatile con sonda di prova. Un diodo rivelatore opzionale può essere incorporato per il rilevamento di segnali modulati in ampiezza (AM). Il più semplice cercatore di segnale possibile sfrutta l’amplificatore audio di una chitarra, come in figura.

Schema del cercatore di segnale che sfrutta un amplificatore di chitarra.

Utilizza una clip a coccodrillo per collegare la terra del cercatore di segnale alla terra del circuito. Per l’altra clip a coccodrillo, aggancia semplicemente un breve pezzo di filo spelato all’altra estremità e utilizzalo come sonda. Puoi alloggiare il circuito del cercatore di segnale in una scatola, dopo aver montato i componenti su una basetta millefori. Collega il tuo cercatore di segnale all’amplificatore della chitarra, a un’estremità, e i cavi con le clip a coccodrillo al circuito da testare, dall’altra parte.

Ecco un semplice circuito di prova per individuare guasti alle apparecchiature audio e radio. Può essere usato per iniettare un segnale ad onda quadra, ricco di armoniche, o usato con le cuffie come cercatore di segnale audio. Un singolo polo viene utilizzato per alternare tra le modalità di iniezione e ricerca del segnale, e si può switchare da una modalità all’altra grazie a un deviatore.

Schema di un iniettore / cercatore di segnale più professionale.

La figura mostra il circuito con il deviatore posto in modalità cercatore di segnale, poiché l’auricolare è collegato al collettore dell’ultimo transistor. Entrambi i transistor sono cablati come follower di emettitore, offrendo un elevato guadagno. Il segnale sulla sonda viene quindi amplificato dai transistor ed è possibile ascoltarlo nell’auricolare. Il blocco della corrente continua (DC) è fornito dal condensatore da 1nF all’estremità della sonda e i due stadi sono accoppiati in modo capacitivo.

Quando il deviatore viene collocato nella direzione opposta (al punto blu), entrambi i transistor sono cablati come un generatore di onde quadrate astabili. Ciò fornisce abbastanza armoniche dalle frequenze audio fino a diverse centinaia di kilohertz, ed è utile quindi per testare dagli amplificatori ai ricevitori radio AM. Si tratta perciò di un circuito molto facile da costruire ma allo stesso tempo molto utile.

Alcuni tipici impieghi di un cercatore di segnale

Se ad esempio hai un ricevitore radio rotto, inserisci un segnale RF nell’antenna, inserisci la sonda dopo il primo amplificatore RF nel ricevitore: se tutto funziona bene sentirai il segnale (che hai iniettato nell’antenna, rettificato dalla sonda), altrimenti hai trovato il problema; se senti il ​​segnale, invece, vai avanti in questo modo fino a quando non smetti di sentirlo. L’ultima cosa da controllare è l’altoparlante.

Il cercatore di segnale è usato da oltre 60 anni nella riparazione delle radio e di altri apparati elettronici. Ecco la copertina di un manuale di questo tipo di tester.

Un cercatore di segnale è molto utile per un radioamatore o in un laboratorio di elettronica: ad esempio, per “sentire” se un preamplificatore audio funziona o meno, testare qualche capsula microfonica, testare modem, filtro audio; ma ci sono molte altre applicazioni: puoi usarlo come amplificatore esterno fai-da-te per un microfono, un walkman, un piccolo registratore portatile, etc.

Il cercatore di segnale è utile anche quando occorre individuare la sorgente di un ronzìo. Un ronzìo AC può verificarsi in certi circuiti radio o audio anche se l’alimentatore funziona correttamente. Un esempio si ha quando il ronzìo è causato da un condensatore di filtro nello stadio audio che non fa contatto. Per individuare questo problema non è necessario iniettare alcun segnale.

Metti il volume dell’apparecchio da riparare al minimo e avvicina la sonda del cercatore di segnale a vari punti del circuito nella parte audio, muovendoti dall’altoparlante verso il rivelatore, finché non trovi un circuito che non ha il ronzìo. A quel punto sai che il ronzìo si origina proprio a valle di quel punto, verso lo stadio di uscita. In modo opposto si procede nel caso di un ronzìo modulato.

In tal caso, applica un segnale modulato o non modulato alla radio, o sintonizzala su una stazione o su qualunque cosa che causi il maggior ronzìo modulato. Muoviti dal circuito di ingresso al circuito di uscita. Quando raggiungi il primo punto in cui all’auricolare del cercatore di segnale si percepisce un ronzìo modulato, sai che il circuito che crea il problema è strettamente associato a quel punto.

Riparazione di una vecchia radio AM.

Se il ronzìo modulato appare nel primo circuito della radio, il problema potrebbe essere causato dalla mancanza di filtro nell’alimentatore o dall’introduzione del ronzìo tramite il collegamento di antenna, magari per qualche peculiarità del suo cablaggio (il cavo d’antenna potrebbe passare vicino a dei cavi di rete), oppure dal circuito di un condensatore di by-pass aperto.

Per individuare invece la fonte di rumore o falsi contatti, lavora con un segnale radio non modulato. Poni la sonda del cercatore di segnale su un circuito dopo l’altro, muovendoti dallo stadio di ingresso a quello di uscita, finché non raggiungi il primo punto in cui puoi udire il rumore. Dopodiché prova a connettere la sonda ai singoli componenti di questo circuito, fino al punto più vicino all’ingresso.

Infine, con un cercatore di segnale puoi cercare la fonte di un’eventuale distorsione. Al solito, esplora con la sonda i circuiti dell’apparecchio sotto esame muovendoti dall’ingresso all’uscita, finché non noti un cambiamento nella qualità di riproduzione nell’auricolare del cercatore di segnale. Non appena la distorsione appare, sai che essa è associata al circuito da cui il segnale è prelevato.

Quando un generatore di segnale non è disponibile, la radio sotto test dovrebbe essere sintonizzata sul segnale di un’emittente locale. Quando si ricerca la fonte di distorsione, è desiderabile usare il segnale fornito dalle emittenti. Comunque, per test generali e di performance e per localizzare problemi intermittenti, si dovrebbe usare un generatore di segnale RF con modulazione audio.