Ръководство за създаване на радио с помощта на аналогови схеми
Изграждането на радио с аналогови схеми е завладяващ и образователен електронен проект. Освен че ще практикувате уменията си за сглобяване на компоненти, ще научите и как радиовълните се улавят, настройват и след това се преобразуват в звук. В това ръководство ще разгледаме основните понятия на аналоговото радио, необходимите компоненти и стъпките за сглобяване и тестване, за да подготвите радиото за употреба.
1. Разберете принципите на работа на аналоговото радио
Аналоговото радио се състои от няколко основни етапа:
1. Антената улавя радиовълнови сигнали от въздуха.
2. Тунерната схема избира определена честота, така че да се предава само желаната станция.
3. Детекторът/демодулаторът разделя аудио информацията от носещия сигнал.
4. Аудио усилвателят усилва аудио сигнала, така че той да е достатъчно силен, за да захранва високоговорители или слушалки.
Това ръководство ще се фокусира върху просто аналогово радио, тип AM (амплитудна модулация), защото е по-лесно за изграждане от FM радио. AM радио може да бъде изградено с помощта на пасивни компоненти като бобини, променливи кондензатори и диоди като детектори.
2. Определете типа на радиото: AM кристал или AM с усилвател
Има два популярни подхода:
– Кристално радио: много просто, обикновено без батерии, разчита единствено на енергията на радиосигнала. Недостатъкът е, че аудио изходът е нисък и обикновено са необходими слушалки с висок импеданс.
– AM радио с транзисторен/IC усилвател: все още аналогово, но звукът е много по-силен и може да се използва малък високоговорител. Изисква източник на захранване (напр. батерия 9V или 3–6V).
За по-„приятен“ резултат, тази статия ще комбинира концепцията за обикновено AM радио с аудио усилвател, за да улесни слушането на звука.
3. Необходими инструменти и компоненти
A. Основни компоненти на аналоговото AM радио
1. Бобина / индуктор за LC верига (настройка).
2. Променлив кондензатор 100–365 pF за честотна настройка.
3. Германиев диод (напр. 1N34A) или Шотки диод (алтернатива) като AM детектор.
4. Малък кондензатор (напр. 10 nF–100 nF) за филтриране на шума.
5. Резистори според нуждите на усилвателната схема.
6. Потенциометър (напр. 10K–100K) като регулатор на силата на звука (по избор).
7. Антена (по-добре е дълъг кабел 5–20 метра) и заземяване (земя или метална тръба) за по-силен прием.
Б. Аудио усилвател
Можете да изберете едно:
– Прост транзисторен усилвател (по-„традиционен“ аналогов, но с повече възможности за персонализиране).
– Интегрални схеми за аудио усилватели, като например LM386 (проста, често срещана и все още аналогова схема).
За да се улесни начинаещите, често се използва LM386, защото схемата е проста, но резултатите са ясни.
В. Работни инструменти
– Припой и поялник
– Макетна или дупковидна печатна платка (veroboard)
– Клещи за рязане, клещи с остри глави
– Мултиметър
– Кабели за пускане на двигателя
4. Създаване на LC тунерна схема
Сърцето на един прост аналогов радиоприемник е LC верига (индуктор + кондензатор), която определя резонансната честота. С въртенето на променливия кондензатор, стойността на неговия капацитет се променя, като по този начин се променя и избраната радиочестота.
Как да си направим обикновена бобина
Можете да си направите сами бобина:
– Използвайте малки пластмасови тръби или феритни пръти (за предпочитане).
– Навийте емайлираната жица (магнитната жица) на около 50–120 навивки (в зависимост от конструкцията).
– За AM радио, бобината обикновено е в диапазона от стотици микрохенри.
Ако използвате феритен прът, AM приемането обикновено е по-добро, защото феритът помага за „фокусирането“ на магнитното поле на радиовълните.
Схема на концепцията на тунера
– Антена → бобина → променлив кондензатор (паралелно с бобината)
Тази схема образува „селективен филтър“, който избира една станция.
5. Изработване на AM детектор (демодулатор)
След като сигналът на станцията бъде избран от LC веригата, сигналът все още е радиовълна с аудио информация, „наслагвана“ върху амплитудата. За улавяне на звука се използва диоден детектор.
Проста детекторна схема:
– LC изход → диод → кондензатор към земя → товар (вход за усилвател/слушалки)
Германиевите диоди често се препоръчват, защото падът на напрежението им в права посока е по-нисък от този на конвенционалните силициеви диоди, което позволява по-ефективно откриване на слаби сигнали. Ако германиевите диоди са трудни за намиране, Шотки диодите могат да бъдат алтернатива.
6. Добавяне на аудио усилвател (LM386)
Без усилвател, кристалният радиоприемник обикновено се чува само през специални слушалки. С LM386, малкият аудио сигнал от детектора може да бъде усилен за малък високоговорител.
Концепция за свързване:
1. Изход на детектора (аудио) → свързващ кондензатор (напр. 10 nF–100 nF или 1 µF в зависимост от конструкцията) → вход на LM386
2. LM386 → 8 ома високоговорител
3. Добавете потенциометър преди входа LM386 за контрол на силата на звука.
LM386 обикновено работи добре със захранване 5–12V. За експерименти често се използва 9V батерия за удобство. Не забравяйте да добавите байпасни кондензатори към захранването (напр. 100 nF и 100 µF), за да поддържате усилвателя тих.
7. Стъпки на сглобяване
Стъпка 1: Сглобете частите на тунера и детектора
– Инсталирайте бобината и променливия кондензатор като резонансна верига.
– Свържете антената към входната точка на LC веригата (понякога чрез малък кондензатор като връзка).
– Монтирайте детекторния диод след LC веригата.
– Добавете малък кондензатор към земята след диода, за да изгладите сигнала (филтрирате радиочестотния компонент).
Преди да преминете към усилвателя, можете да го тествате с помощта на слушалки с висок импеданс. Ако сте близо до AM предавател или използвате дълга антена, понякога можете да чуете звука, макар и тих.
Стъпка 2: Сглобете усилвателя LM386
– Сглобете LM386 съгласно основната конфигурация.
– Свържете изхода на детектора към входа на LM386 чрез свързващ кондензатор.
– Свържете високоговорителя към изхода на LM386.
– Уверете се, че заземяването на цялата верига е правилно свързано.
Стъпка 3: Комбинирайте и подредете кабелите
– Създайте чиста пътека по земята, за да намалите шума.
– Дръжте кабела на антената далеч от изходния кабел на високоговорителя, за да предотвратите обратна връзка или бръмчене.
– Уверете се, че спойката не се „късо съединение“ (да не докосва други проводници).
8. Тестване и настройка
1. Включете усилвателната верига (ако използвате батерии).
2. Завъртете бавно променливия кондензатор, докато слушате високоговорителя.
3. Ако чуете звука на станцията, опитайте да настроите:
– Положение на антената или дължина на антената.
– Положение на бобината върху феритния прът (ако има такъв).
– Земя (понякога силно влияе на приемането).
4. Ако се чува само шум:
– Уверете се, че диодът е инсталиран в правилната ориентация.
– Проверете стойностите на кондензаторите и връзките на LC.
– Опитайте да използвате по-дълга антена или да промените местоположението (далеч от електрически смущения).
AM радиото е податливо на смущения от превключващи адаптери, евтини LED лампи и цифрови устройства. Тествайте веригата в относително електромагнитно чиста зона.
9. Съвети за повишаване на чувствителността на аналоговото радио
– Използвайте феритен прът за AM бобината, за да увеличите селективността и чувствителността.
– Добавете кондензатор за свързване на антената (напр. 10–100 pF), така че LC веригата да не бъде прекалено „натоварена“ от антената.
– Използвайте заземителен кабел към метална водопроводна тръба или заземяване на сграда, когато е възможно.
– Уверете се, че разположението на компонентите е компактно, особено в секциите на LC и детектора, тъй като тези секции са чувствителни към шум.
10. Безопасност и етика
Радиоприемниците обикновено са безопасни, но все пак правят следното:
– Избягвайте късо съединение на батерията.
– Използвайте спойка внимателно (топлина и изпарения от спойка).
– Не инсталирайте антената на опасно място (близо до кабели за високо напрежение).
Затваряне
Изграждането на радио с аналогови схеми е чудесен начин да разберете основите на радиокомуникацията: от заснемане на сигнала, настройка, демодулация и усилване на звука. Този проект може да бъде допълнително развит, например чрез добавяне на RF усилвателен каскад, използване на (по-сложен) суперхетеродин или оптимизиране на схемата за улавяне на повече станции. С усърдие при сглобяването и настройването ще изпитате уникално чувство на удовлетворение, когато вашата самоделна схема успешно „улови“ звука от ефира.
Ако желаете, мога да ви помогна да създадете по-специфична схема (с подробни стойности на компонентите) според компонентите, които имате (напр. вида на променливия кондензатор, наличните намотки и източника на захранване, който искате да използвате).
