Zelfbouwkit ScoutFM 3-meter zender Thom PA9T

Sinds een aantal jaar zijn kleine 3 meter zendertjes (87.5 MHz – 108 MHz) niet meer illegaal in Nederland. Volgens de vergunningsvrije radiopassingen van Agentschap Telecom mag in dit frequentiegebied een vermogen worden uitgezonden van 50nW e.r.p. Hiermee kan een bereik van enkele meters worden overbrugd, om bijvoorbeeld een het signaal van een FM-zender die je op een mobiele telefoon of MP3-speler kan aansluiten, naar je autoradio te sturen. Het idee voor de ScoutFM 3-meter zender was geboren!

radio_scouting_badge

Het idee

Doordat legaal uitzenden in deze band nu mogelijk is, en iedereen thuis een radio heeft die de 3 meter band kan ontvangen, kwam ik op het idee om bij mijn scoutinggroep in Oudewater een elektronicaproject als bouwpakket te lanceren om zodoende ieder kind een eigen ScoutFM 3-meter zender in elkaar te laten solderen. Het doel was tweeledig: de kinderen moesten voor hun insigne Communicatie toch het een en ander leren over elektronica en zenden, en het ‘voorkweken’ van het radiovirus en het enthousiasmeren voor elektronica is altijd een goede ‘dubbele agenda’. Zo gezegd, zo gedaan!

Doelen

Om dit bouwpakket succesvol in elkaar te laten solderen door Scouting kinderen in de leeftijd van 11 tot 15 jaar, moest de ScoutFM 3-meter zender aan een aantal zaken voldoen:

  • Goedkoop! Ik weet niet hoe andere Scoutinggroepen bij kas zitten, maar ons budget is zeer beperkt!
  • Sponsorbaar! Zeer belangrijk, want vanuit onze speltakkas kunnen wij dit project niet financieren.
  • Makkelijk! Dus though hole, grote componenten en een mooi printplaatje waarop de kinderen kunnen solderen
  • Leuk! Maar dat is het maken van zo’n gaaf zendertje natuurlijk al gauw…

Een elektronicabedrijf uit Woerden (“je hoeft onze naam niet te noemen hoor”) sponsorde voor een bedrag van €200 de printplaatjes en componenten en een installatiebedrijf sponsorde de kabeltjes en draad waarmee totaal 50 kitjes konden worden samengesteld. Als klap op de vuurpijl kregen we steun van Stichting Sint Lucia Fonds in Oudewater, die ons -na het schrijven van een motivatie- een ruim budget gaf om 20 instelbare soldeerstations te kunnen kopen!

Prototype

In de eerste instantie wilde ik een prototype gaan bouwen. Op internet circuleren enorm veel schema’s van 3-meter zenders. Mijn doel was om een zo makkelijk mogelijke te vinden en te maken, want een 11-jarige moet het ook kunnen… Uiteindelijk werd het een prototype rondom een BSX20, waarbij ik een BB135 varicap diode gebruik voor de modulatie. Een condensator van 3,9 pF tussen collector en emitter zorgt voor de feedback die benodigd is voor de oscillatie en de afgestemde kring met de spoel, trimmercondensator en varicap diode zorgt ervoor dat de zender redelijk stabiel op dezelfde frequentie blijft zenden. Het bleek nog te werken ook!

IMG_5388

Het eerste prototype van de ScoutFM 3 meter zender

Schema’s en layout

Na het succes van het werkende en zendende prototype maakte ik met behulp van Multisim en Ultiboard de volgende schema’s en layout:

ScoutFM schema

Schema van de ScoutFM

txscouting_PCB

Layout van de ScoutFM

txscouting_PCB_3D

3D weergave van de printplaat

Printje en eindtesten

De printjes zijn besteld via pcbway.com. Dit bleek een goedkope en betrouwbare leverancier voor kleine oplages en proto printen. Ideaal voor mij dus! Deze gouden tip kwam van Jeroen PD0JRN, die daar al eerder een bestelling heeft geplaatst. Ik heb een dubbellaags print gemaakt, waarbij de Copper Bottom bestaat uit een solid ground plane, zonder sporen. Alle benodigde sporen lopen over de bovenzijde van de print. Dit is VHF, dus een beetje fatsoenlijk routen is noodzakelijk! Onderbreek daarom nooit je ground plane met sporen! Hou sporen en stroomkringen zo kort mogelijk en zorg ervoor dat je een aaneengesloten referentievlak gebruikt. Goed, genoeg techniek. Foto’s:

IMG_5391

Het ontwerp is binnen, besteld via PCBWay

IMG_5392

Het ontwerpje zit in elkaar, en is klaar voor de smoke-test!

Het zendertje heeft een frequentiebereik dat loopt van ongeveer 80 MHz tot 115 MHz. Dit grote frequentiebereik wordt gerealiseerd doordat de trimmer condensator een relatief groot bereik heeft van 2 tot 22 pF. Doordat de frequentie bij de eerste keer opstarten overal kan zitten binnen deze band, is wat meetapparatuur wel zo prettig. In de eerste instantie heb ik geprobeerd te luisteren op een normale FM-radio, maar soms zendt dit zendertje buiten de band en is het ontvangen met een normale FM-radio niet mogelijk. Het signaaltje zit net buiten bereik… De spectrum analyzer van Jeroen PD0JRN bracht uitkomst. Simpelweg een draadje in de N-type connector als antenne, want 1 meter van het zendertje af is het ontvangen vermogen ongeveer 15 dB harder dan de hardste FM-zenders. Het signaaltje uit de ScoutFM is op die manier dus makkelijk te vinden en netjes af te regelen op een rustig plekje in de 3 meter band.

IMG_5395

Carrier is zichtbaar

IMG_5394

Met de ScoutFM dicht op de spectrum analyser is het printje makkelijk af te regelen

Na het instellen van de trimmer condensator, het aansluiten van een 9 Volt batterij en een MP3-speler is de ScoutFM ook daadwerkelijk te ontvangen. Hieronder een foto van de ontvangst op mijn FT-897D.

IMG_5393

Ook de FT-897D ontvangt de ScoutFM

Downloads

Ik heb besloten om alle bestanden vrij beschikbaar te maken. Hierdoor zijn de Gerber files en materialenlijst (bill of material) hieronder te downloaden. Zodoende kunnen andere mensen of Scoutinggroepen ook gebruik maken van deze materialen. LET WEL OP! Zenden mag, maar slechts met 50nW erp. Ik heb het vermogen van de ScoutFM niet gemeten. Het bereik van de ScoutFM is echter zonder antenne ongeveer gelijk aan zo’n zendertje die je voor je autoradio kan gebruiken. Het ERP vermogen zal dus wel ongeveer gelijk zijn.

Download hier de Bill Of Material

Download hier de Gerber Files

Filmpje

Een filmpje zegt meer dan 1000 foto’s… Hieronder een filmpje dat ik gemaakt heb van het eerste werkende exemplaar.

Bouwplezier

Het bouwen en afregelen van de zendertjes was leuk en heeft ons uiteindelijk 4 weken bezig gehouden. Het solderen van de weerstanden en condensatoren ging prima, maar de BXS20 bleek toch een lastige horde te zijn. Voor een volgende keer zou ik dan ook adviseren om die door ervaren krachten te laten solderen. Hieronder enkele foto’s van de opkomsten:

IMG_20160523_194059

Distributiepunt, met op de achtergrond het projectiescherm met de print, klaar om nagebouwd te worden

IMG_20160627_194353

Enkele Scouts op zoek naar hun signaaltjes op de radio

 

IMG_20160523_194258

Soldeergroepsfoto bij de Jorisgroep in Oudewater. De 20 soldeerstations zijn gesponsord Stichting Sint Lucia Fonds in Oudewater