Odbiornik detektorowy

Odbiornik detektorowy, Elektronika

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Andrzej Janeczek
ODBIORNIK DETEKTOROWY
Na rynku są dostępne rìżne radioodbiorniki oraz radioodtwa-
rzacze AM/FM i każdy może wybrać sobie coś odpowiedniego
i taniego. Czy na początku XXI wieku jest sens zajmować się
własnoręcznym konstruowaniem radioodbiornika, a także czy
warto, po 110 latach od czasu kiedy Marconi zapoczątkował
erę radia, na nowo odkrywać tajniki fal elekromagnetycznych?
W miejscach, gdzie jest du¿e
natê¿enie pola elektromagnetyczne-
go, a na pewno bêd¹ to okolice Sol-
ca Kujawskiego lub Raszyna - czyli
tam, gdzie s¹ zlokalizowane anteny
nadawcze AM - do odbioru sygna-
³ów nie potrzeba nawet prawdziwe-
go odbiornika. W okolicy kilku kilo-
metrów od anteny nadajnika wy-
starczy jedynie zbocznikowaæ diod¹
s³uchawki o du¿ej impedancji oraz
pod³¹czyæ z jednej strony antenê
w postaci drutu o d³ugoœci kilku
metrów rozci¹gniêtego nad ziemi¹,
a z drugiej strony uziemienie (np.
drut do³¹czony do rury wodoci¹go-
wej). Schemat takiego po³¹czenia
pokazano na rysunku . Im dalej
bêdziemy znajdowali siê od nadaj-
nika, tym odbiór bêdzie s³abszy,
a wiêc zacznie odgrywaæ rolê para-
metr czu³oœæ odbiornika (zdolnoœci
do odbioru s³abych sygna³ów). Nie-
znacznie tylko mo¿na polepszyæ
odbiór poprzez zwiêkszanie d³ugo-
œci czynnej anteny. Jednak powa¿-
nym mankamentem takiego naj-
wych wêdrówek warto mieæ ze
sob¹ jakieœ radio. Maj¹c na
uwadze m³odzie¿ szkoln¹, nale¿y
stwierdziæ, ¿e samodzielne konstru-
owanie prostych uk³adów ma
ogromne, nieocenione walory dy-
daktyczne i dla wielu m³odych Czy-
telników jest jedn¹ z dróg do po-
znania fascynuj¹cych tajników ra-
dia. Koszt odbiornika jest niewyso-
ki, zaœ osi¹gniête rezultaty s¹ uza-
le¿nione g³ównie od odleg³oœci sta-
cji nadawczej.
Najprostsze s¹ eksperymenty
z odbiornikami AM, czyli zwi¹zane
z modulacj¹ amplitudy. W pocz¹tko-
wym okresie rozwoju radia by³y tyl-
ko nadajniki i odpowiednio wspó-
pracuj¹ce z nimi odbiorniki AM.
Obecnie w kraju mamy ogólopolsk¹
rozg³oœniê Polskiego Radia, emituj¹-
c¹ Program I na falach d³ugich
o czêstotliwoœci 225 kHz z Solca
Kujawskiego (okolice Torunia i Byd-
goszczy), a tak¿e nadawany pro-
gram Radio Bis/Radio Parlament na
falach d³ugich 198 kHz przez stary
nadajnik w Raszynie ko³o Warsza-
wy. Pozosta³e krajowe rozg³oœnie
radiowe nadaj¹ na falach ultrakrót-
kich z modulacj¹ czêstotliwoœci FM.
Pierwsze radioodbiorniki AM
by³y zwyk³ymi demodulatorami
amplitudy zawieraj¹cymi detektory,
dlatego równie¿ i my zaczniemy od
takich detektorów. Niezaprzeczaln¹
ich zalet¹ jest fakt, ¿e dzia³aj¹ bez
zasilania, czyli nie s¹ potrzebne
baterie zasilaj¹ce czy zasilacz sie-
ciowy, co mo¿e mieæ zasadnicze
znaczenie podczas wakacji „pod
namiotem”, czy w sytuacjach, kiedy
nie ma zasilania, ale mo¿na wyko-
rzystaæ kawa³ek drutu jako antenê
i pod³¹czyæ uziemienie.
Zanim jednak przejdziemy do
omówienia naszego najprostszego
odbiornika, którym jest w³aœnie
detektor amplitudy (kiedyœ nazywa-
ny tak¿e „kryszta³kiem”), warto
zacz¹æ od samego pocz¹tku, czyli
zasad emisji fal elektromagnetycz-
nych.
1
W nadajniku radiowym AM
nastêpuje proces kszta³towania fali
noœnej wysokiej czêstotliwoœci
wzmocnionym sygna³em z mikrofo-
nu czy innego Ÿród³a sygna³u nis-
kiej czêstotliwoœci. Sama fala noœ-
na o przebiegu sinusoidalnym nie
zawiera ¿adnych informacji i s³u¿y
tylko do przenoszenia na³o¿onych
na ni¹ sygna³ów akustycznych. Ta-
kie sygna³y, zmodulowane jako fale
radiowe, s¹ wypromieniowywane
przez antenê nadajnika i rozchodz¹
siê w przestrzeni, a po napotkaniu
na swej drodze anteny odbiorczej
indukuj¹ w niej napiêcie zmienne
wysokiej czêstotliwoœci.
W odbiorniku AM musi za-
tem nastêpowaæ proces detekcji
(lub inaczej demodulacji) sygna³u,
polegaj¹cy na wydzieleniu przebie-
gu moduluj¹cego ze zmodulowanej
fali noœnej. W efekcie, taki sam syg-
na³ akustyczny, który by³ skierowa-
ny do modulatora nadajnika, jest
s³yszany w odbiorniku w s³uchaw-
kach czy g³oœniku.
A
1
D
S³. (2k )
Z
prostszego odbiornika bêdzie s³aba
selektywnoϾ (zdolnoϾ do wydzie-
lania spoœród docieraj¹cych do an-
teny fal o ró¿nej czêstotliwoœci tyl-
ko tej, na której nam zale¿y) i mo¿e
okazaæ siê, ¿e w s³uchawkach poja-
wi siê jednoczeœnie kilka stacji
radiofonicznych (najczêœciej w po-
rze nocnej).
Aby umo¿liwiæ wyselekcjono-
wanie okreœlonej czêstotliwoœci
sygna³u z anteny, wystarczy zasto-
sowaæ wejœciowy obwód rezonan-
sowy.
56
P
odczas wakacyjnych i urlopo-
 Sygna³ m.cz.
Sygna³ m.cz.
Odbierany
sygna³ w.cz.
Najprostszy detektoro-
wy odbiornik radiowy przed-
stawiono na rysunku . Do-
strojenie obwodu wejœciowe-
go w tym odbiorniku polega
na takim dobraniu jego czê-
stotliwoœci rezonansowej,
aby by³a ona równa czêsto-
tliwoœci radiostacji, której
audycjê chcemy odbieraæ.
W tym przypadku, aby wybraæ
z grupy sygna³ów wy³¹cznie
sygna³ pochodz¹cy od stacji
radiowej pracuj¹cej na okre-
œlonej czêstotliwoœci, nale¿y
dostroiæ obwód LC1 do ¿¹da-
nej d³ugoœci fali. W przypad-
ku w³aœciwego dobrania
wartoœci pojemnoœci konden-
satora i indukcyjnoœci cewki
(rezonansu), czyli dostrojenia obwo-
du do ¿¹danej stacji, napiêcie na
zaciskach obwodu rezonansowego
osi¹ga wartoœæ maksymaln¹, a kon-
kretnie jest Q razy wiêksze od
napiêcia indukowanego w antenie
(Q jest dobroci¹ obwodu rezonanso-
wego i zale¿y od rezystancji czyn-
nej R, cewki L i strat w dielektryku
kondensatora C: Q = wL/R). Na-
stêpnie detektor w postaci diody D
wyprostowuje napiêcie w.cz. obwo-
du rezonansowego, co powoduje, ¿e
przez s³uchawkê p³ynie pr¹d niskiej
czêstotliwoœci o wartoœci zmienia-
j¹cej siê w takt sygna³u moduluj¹-
cego falê noœn¹. Pr¹d resztkowy
w.cz. p³ynie do ziemi przez konden-
sator C2. Aby nie obci¹¿aæ silnie
obwodu rezonansowego i nie do-
prowadziæ do spadku dobroci ob-
wodu, a w konsekwencji do selek-
tywnoœci i obni¿enia czu³oœci uk³a-
du, s³uchawka powinna mieæ jak
najwiêksz¹ impedancjê (powinna
wynosiæ co najmniej kilka kΩ). Czê-
sto te¿ detektor w³¹cza siê przez
odczep na cewce. To z kolei wi¹¿e
siê z obni¿eniem napiêcia dostar-
czanego na detektor. W starszych
rozwi¹zaniach odbiorników, które
kilkadziesi¹t lat temu mo¿na by³o
kupiæ, po³o¿enie odczepu by³o czê-
sto regulowane, aby umo¿liwiæ uzy-
skanie optymalnej mocy dŸwiêku
lub selektywnoœci. Selektywnoœæ
nieraz okazywa³a siê zbyt ma³a
(przy maksymalnej g³oœnoœci do-
broæ maleje do 1/2 dobroci obwodu
nieobci¹¿onego) i dlatego w szereg
z anten¹ by³ w³¹czany dodatkowy
obwód LC - tzw. eliminator, którego
zadaniem by³o usuniêcie „przebija-
2
AM
Po wyprostowaniu
(detekcji)
Sygna³ zasilaj¹cy s³uchawki.
A
D
f=
1
2 LC1
S³. (2k )
Z
2
nia” sygna³ów innych stacji o zbli-
¿onej d³ugoœci fali.
Nale¿y przy tym wiedzieæ, ¿e
¿e sama antena ma równie¿ wp³yw
na obwód rezonansowy. Aby za-
pewniæ wy¿sze napiêcie dostarcza-
ne do obwodu, d³ugoœæ anteny po-
winna byæ jak najwiêksza. W ten
sposób zwiêksza siê wartoœæ po-
jemnoœci i indukcyjnoœci, co wyma-
ga wykonania korekcji zestrojenia
obwodu LC1.
Jako ciekawostkê warto te¿
przypomnieæ, jak kiedyœ wygl¹da³
detektor. Najczêœciej by³ to kryszta³
galeny (PbS), cynkitu (ZnS), pirytu
(FeS
2
) czy chalkopirytu (CuFeS
2
)
umieszczony w specjalnej oprawce.
Do powierzchni kryszta³u dotyka³a
ig³a ze srebra, której po³o¿enie re-
gulowa³o siê, aby uzyskaæ maksy-
maln¹ czu³oœæ detektora. Choæ
i dzisiaj mo¿na wykonaæ taki detek-
tor, najproœciej jest kupiæ gotow¹
diodê detekcyjn¹ - germanow¹ lub
krzemow¹ - a efekt detekcji jest
pe³ny (nie trzeba eksperymentowaæ
z odnajdywaniem miejsca docisku
ig³y, aby kryszta³ z ig³¹ wykazywa³
w³aœciwoœci prostownicze, czyli
przewodzi³ pr¹d tylko w jednym
kierunku).
uzyskaæ poprzez dobranie liczby
zwojów cewki (prze³¹cznik do³¹czo-
ny do odczepów na cewce) lub
zmianê po³o¿enia rdzenia ferroma-
gnetycznego wzglêdem uzwojenia
cewki. W odbiorniku tym mo¿na
wykorzystaæ gotow¹ antenê ferryto-
w¹ wraz ze wspó³pracuj¹cym kon-
densatorem obrotowym ze starego
fabrycznego radioodbiornika.
Ostateczny schemat ideowy
naszego odbiornika detektorowego
przedstawiono na rysunku
.
Budowê odbiornika rozpoczy-
namy od zgromadzenia nastêpuj¹-
cych elementów i materia³ów:
L: kilkanaœcie metrów drutu
nawojowego o œrednicy
0,1÷0,2 mm, izolowanego
emali¹ lub bawe³n¹,
D: dioda germanowa typu ostrzo-
wego z serii AAP... , DOG...
C1: kondensator zmienny 500 pF
(wszystkie sekcje agregatu
po³¹czone równolegle),
C2: kondensator sta³y 4,7 nF
(1÷10 nF),
TR: transformator TS2/14 (TS2/15,
TS2/36),
S³: dowolne s³uchawki np. od
walkmana (wyjœcia stereo
najlepiej jest po³¹czyæ w sze-
reg, bo wzroœnie wtedy
wypadkowa impedancja, np.
do 64 Ω),
A: antena (im d³u¿sza, tym lepiej),
Z: uziemienie (np. drut do³¹czony
do metalowej instalacji wodo-
ci¹gowej),
Dowolna obudowa plastikowa.
3
OBW
ÓD REZONANSOWY
Jak ³atwo zauwa¿yæ, dostro-
jenie obwodu rezonansowego
(zgodnie ze wzorem na
f
x
) mo¿e
odbywaæ siê przez zmianê induk-
cyjnoœci cewki lub pojemnoœci kon-
densatora - aby otrzymaæ najg³o-
œniejszy odbiór danej stacji radio-
wej. Zmianê indukcyjnoœci mo¿na
Poni¿ej kilka dodatkowych
s³ów wyjaœnienia.
57
na warsztacie
Uzwojenie cewki
umieszcza siê na korpu-
sie (szpuli) z materia³u
izolacyjnego. Korpus spo-
rz¹dzimy np. z wieczka
pude³ka od zapa³ek. Po-
cz¹tek uzwojenia prze-
wlekamy przez dwa ma-
³e otwory, a nastêpnie
uk³adamy drut izolowa-
ny (o gruboœci 0,1÷0,2
mm) zwojami, równo
zwój obok zwoju (oko³o
200 zwojów). Najodpo-
wiedniejsza jest konstrukcja uzwo-
jenia cewki z odczepami. Licz¹c
wszystkie zwoje, po 100 zwojach
robimy odczepy co 20 zwojów.
Dioda to dowolna dioda ger-
manowa AAP152, 153 albo starsze-
go typu DOG52,53. A jeœli ktoœ ma
ambicjê zrobiæ prawdziwe radio
„na kryszta³ek”, to tak, jak by³o
podane, trzeba zacz¹æ od zrobienia
uk³adu prostowniczego: z o³owiu i
siarki (siarczek o³owiu) albo z mie-
dzi i siarki (siarczek miedzi) oraz
kolca stalowego, np. ze szpilki.
A
Dioda
Transformator
C
1
C
2
Gniazdo
s³uchwkowe
L
Z
Kondensator zmienny
Cewka
4
po amatorsku. By³ to po prostu jak
najd³u¿szy emaliowany drut nawo-
jowy, nawiniêty na ebonitow¹ lub
kartonow¹ konstrukcjê w ten spo-
sób, aby ca³oœæ zajmowa³a jak naj-
mniej miejsca. Antena taka zawie-
ra³a oko³o 30 metrów drutu, zakoñ-
czonego wtykiem bananowym.
Godn¹ polecenia jest antena
ferrytowa, lecz k³opoty z jej zaku-
pem spowodowa³y, ¿e autor pos³u-
¿y³ siê takimi elementami, jakie
aktualnie by³y dla niego dostêpne.
matorki sieciowe ma³ej mocy od
zasilaczy wtyczkowych o podobnej
przek³adni. Oczywiœcie zamiast s³u-
chawek mo¿na do³¹czyæ dowolny
wzmacniacz niskiej czêstotliwoœci
albo g³oœniki aktywne. Wzmacniacz
taki powinien dopasowywaæ du¿¹
impedancjê wejœciow¹ do ma³ej
impedencji posiadanych s³uchawek
b¹dŸ g³oœnika. Oczywiœcie wad¹
takiego rozwi¹zania jest koniecz-
noœæ u¿ycia zasilacza.
Na rysunku pokazano
schemat monta¿owy odbiornika
detektorowego. Ca³kowity uk³ad
sk³ada siê z zaledwie paru elemen-
tów po³¹czonych wed³ug schematu
z rysunku .
Pod³¹czanie cewki do obwo-
du ró¿nymi odczepami zmienia jej
indukcyjnoœæ i umo¿liwia dostroje-
nie do w³aœciwej d³ugoœci fali. Czê-
sto zamiast trudnego do zdobycia
kondensatora zmiennego wystarcza
pod³¹czyæ kondensator sta³y o war-
toœci np. 200 pF i dobraæ liczbê
zwojów na maksymaln¹ moc odbie-
ranego sygna³u.
Nale¿y pamiêtaæ, ¿e do wy-
próbowania pracy odbiornika diodo-
wego konieczna jest antena oraz
uziemienie. Ponadto aparat detekto-
rowy stanowi urz¹dzenie bierne,
tzn. wykorzystuje siê w nim wy-
³¹cznie energiê uzyskan¹ z anteny
(z tego wzglêdu jest konieczna
bardzo wydajna antena). Do tego
celu najbardziej odpowiednia jest
antena zewnêtrzna, umieszczona na
znacznej wysokoœci nad ziemi¹.
Tylko w pobli¿u stacji nadawczej
jest mo¿liwy odbiór na prowizo-
rycznej antenie zastêpczej.
Warto te¿ wiedzieæ, ¿e czêsto
odbiór AM bywa zak³ócany poprzez
silniki iskrowe czy komutatorowe,
a nawet przez sieæ internetow¹
(PLC).
4
S£UCHAWKI
ANTENA
Do odbiornika detektorowego
najodpowiedniejsze s¹ s³uchawki o
du¿ej impedancji (elektromagnetycz-
ne lub piezoelektryczne). S³uchawki
elektromagnetyczne typu wojskowe-
go by³y powszechnie wykorzysty-
wane przy odbiornikach (radiosta-
cjach) wojskowych (mo¿na je zoba-
czyæ np. w filmie „Czterej pancerni
i pies”). Aby pod³¹czyæ s³uchawki
o ma³ej impedancji, np. popularne
s³uchawki od walkmana czy kompu-
Bior¹c pod uwagê czêstotli-
woϾ stacji nadawczej 225 kHz,
d³ugoœæ fali wynosi oko³o 1300 m i
konstrukcja tzw. dipola pó³falowego
jest nierealna ze wzglêdu na du¿e
wymiary. Dla fali d³ugich wystarczy
rozci¹gn¹æ kawa³ek drutu, tak zwa-
n¹ antenê LW (Long Wire). Je¿eli
jest taka mo¿liwoœæ (miejsce z dala
od drzew i budynków), to mo¿na
rozciagn¹æ drut lub linkê (w izolacji
3
A
(AAP152)
D
TR
L
C
1
C
2
500pF 4,7 F
S³. (16-64k )
Z
TS2/14
3
lub bez) o d³ugoœci 20÷30 m, np.
z okna do drugiego wysokiego
budynku lub jakiegoœ drzewa.
W latach 50. i 60. ubieg³ego
wieku by³y popularne tak zwane
anteny „koszowe”, robione czêsto
tera, trzeba zastosowaæ transforma-
tor zmniejszaj¹cy impedancjê, o
przek³adni np. 30:1. Obecnie nie
produkuje siê takich transformato-
rów do wzmacniaczy akustycznych,
dlatego mo¿na zastosowaæ transfor-
58
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl