Odbiornik detektorowy.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.

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.

S³. (2k )

prostszego odbiornika bêdzie s³aba

selektywnoœæ (zdolnoœæ 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.

P odczas wakacyjnych i urlopo-

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-

Po wyprostowaniu

(detekcji)

Sygna³ zasilaj¹cy s³uchawki.

2 LC1

S³. (2k )

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.

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.

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.

Dioda

Transformator

C 1

C 2

Gniazdo

s³uchwkowe

Kondensator zmienny

Cewka

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).

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-

woœæ 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

(AAP152)

C 1 C 2

500pF 4,7 F

S³. (16-64k )

TS2/14

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-

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: