Tècniques de fabricació de ràdios AM amb components senzills
La ràdio AM (modulació d'amplitud) és una de les tecnologies de comunicació més clàssiques i fascinants d'aprendre. Tot i que molta gent està més familiaritzada amb la ràdio FM o la transmissió digital, la ràdio AM continua sent un mitjà altament educatiu a causa dels seus circuits relativament senzills i fàcils d'entendre. Amb uns quants components bàsics, podeu construir un receptor de ràdio AM senzill capaç de rebre emissores locals, almenys en zones amb un senyal fort. Aquest article explica com construir una ràdio AM utilitzant components senzills, els seus principis de funcionament i els passos de muntatge.
1. Breu principi de funcionament de la ràdio AM
La ràdio AM funciona capturant ones de ràdio l'amplitud de les quals "canvia" segons la forma del senyal d'àudio (so). Un simple receptor de ràdio AM fa essencialment tres coses principals:
1. Capturar senyals de ràdio mitjançant antena i circuit sintonitzador.
2. Separar (desmodular) el senyal d'àudio de l'ona portadora de RF mitjançant un detector (normalment un díode).
3. Convertir els senyals d'àudio en so mitjançant auriculars o amplificadors d'àudio i altaveus.
La ràdio AM més senzilla es coneix com a ràdio de cristall, que pot funcionar fins i tot sense piles si el senyal és prou fort. Tanmateix, per obtenir millors resultats, podeu afegir un amplificador d'àudio senzill.
2. Components simples necessaris
Els components següents s'utilitzen habitualment per a un receptor de ràdio AM simple:
– Filferro d'esmalt (filferro magnètic) per fer bobines, per exemple de 0,2–0,5 mm de diàmetre.
– Vareta de ferrita (opcional però molt útil) com a nucli de bobina per augmentar la sensibilitat.
– Condensador variable (al voltant de 10–365 pF) per a la sintonització de freqüència. També podeu utilitzar un condensador varco d'una ràdio antiga.
– Díode detector: 1N34A (germani) és ideal, però també podeu utilitzar 1N60 o Schottky com ara BAT41 (millor que els díodes de silici normals).
– Condensador petit (per exemple, 10 nF–100 nF) per al filtratge/desacoblament d'àudio (opcional).
– Auriculars d'alta impedància o auriculars piezoelèctrics. Els auriculars moderns per a telèfons mòbils solen ser de baixa impedància, cosa que els fa menys adequats sense un amplificador.
– Antena: cable de 5–20 metres de llargada (com més llarg, millor).
– Terra: connexió a una canonada d'aigua/terra elèctrica (de manera segura) o terra humida mitjançant una vareta metàl·lica.
– Placa de proves o placa perforada (perfboard), soldador i cables de connexió.
Si voleu augmentar la comoditat d'escolta:
– Circuit integrat d'amplificador d'àudio (per exemple, LM386), un petit altaveu de 8 ohms i una pila de 9 V.
3. Concepte de circuit: sintonitzador LC i detector de díodes
El component clau d'una ràdio AM és el circuit de sintonització LC (inductor L i condensador C). Aquest circuit selecciona una sola freqüència entre els molts senyals rebuts per l'antena. La freqüència de ressonància és aproximadament:
\[
f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}
\]
Amb un condensador variable, es pot canviar el valor de C de manera que la ràdio pugui "escombrar" les freqüències AM (al voltant de 530–1600 kHz, depenent dels estàndards regionals).
Després que el circuit LC seleccioni el senyal, el díode és responsable de la detecció/detecció de l'envolupant: la secció d'ona de RF es rectifica de manera que es formi un senyal d'àudio.
4. Passos per fer una ràdio AM senzilla (Crystal Radio)
A. Fent una bobina
Hi ha dos enfocaments generals:
1) Bobina amb vareta de ferrita
– Prepareu una vareta de ferrita (per exemple, de 8–12 cm de llargada).
– Enrotlleu el filferro d'esmalt unes 60–100 voltes, depenent del varco i de la banda objectiu.
– Feu un «toc» si cal (per exemple a la 10a o 20a bobina) per a la connexió de l'antena perquè la sintonització sigui més estable.
2) Serpentina d'aire (nucli d'aire)
– Feu servir un tub de PVC de 2–3 cm de diàmetre com a formador.
– Enrotllar entre 80 i 120 voltes de filferro.
– Les bobines aèries solen ser més grans però poden funcionar bé, sobretot si l'antena és adequada.
Nota: El nombre de voltes no ha de ser exacte. Podeu experimentar: si teniu problemes per rebre un senyal, proveu d'afegir o reduir el nombre de voltes.
B. Muntatge del sintonitzador LC
– Connecteu la bobina L en paral·lel amb el condensador variable C.
– Un extrem de l'LC està connectat a l'antena (sovint mitjançant una presa) i l'altre a terra.
Les tècniques de connexió de l'antena poden afectar el rendiment. En molts dissenys, l'antena no es connecta directament a l'extrem de la bobina principal, sinó a una presa entre diverses voltes per reduir la càrrega i millorar la selectivitat.
C. Afegir díodes detectors i càrregues d'àudio
– Prendre el senyal del punt de sortida del circuit LC (normalment l'extrem "calent" de la bobina).
– Inseriu-ho en un díode de germani (ànode a LC, càtode al costat d'àudio).
– Després del díode, connecteu-lo a uns auriculars d'alta impedància.
– Afegiu un condensador paral·lel de 10 nF–100 nF als auriculars (opcional) per suavitzar qualsevol RF residual i obtenir un àudio més net.
L'esquema conceptual simple:
1. Antena → (bobina de derivació) → tanc LC
2. Tanc LC → díode → auricular → terra
D. Connexió de l'antena i la terra
Les ràdios passives com aquesta depenen molt de l'antena i de la terra:
– Feu servir el cable d'antena més llarg possible, col·locat en una posició alta i allunyada de fonts de soroll.
– El terra és molt útil; la connexió amb un terra humit és millor que amb un terra "flotant".
– Eviteu les zones properes a carregadors, llums LED barates, encaminadors o ordinadors portàtils, ja que poden causar brunzits/soroll.
Afinació electrònica
– Gireu lentament el condensador variable per cercar estacions.
– De vegades cal canviar la posició de la bobina a la vareta de ferrita per canviar l'acoblament i obtenir el senyal màxim.
5. Consells per millorar la sensibilitat i la qualitat del so
1. Utilitzeu el díode correcte
Els díodes de germani (1N34A/1N60) tenen una baixa tensió directa, cosa que els fa adequats per a senyals febles. Els díodes de silici comuns com l'1N4148 poden funcionar, però normalment produeixen una sortida més baixa.
2. Utilitzeu auriculars piezoelèctrics o d'alta impedància
Els auriculars de baixa impedància poden sobrecarregar el circuit del detector, fent que el so sigui gairebé inaudible. Alternativament, feu servir un petit transformador d'àudio o afegiu un amplificador.
3. Afegiu un amplificador LM386 (opcional)
Si voleu utilitzar altaveus, creeu una etapa amplificadora:
– La sortida després del díode va a l'entrada LM386 (a través del condensador d'acoblament).
– LM386 està equipat amb una bateria de 6–9V.
– Sortida a altaveus de 8 ohms.
Això augmentarà el volum significativament.
4. Endreça el disseny
Els cables massa llargs poden captar soroll. A les radiofreqüències, la disposició és crucial. Mantingueu les connexions LC tan curtes com sigui possible.
5. Presteu atenció a la selectivitat
Si les estacions se superposen, proveu de canviar la manera de connectar l'antena (feu servir menys voltes de derivació) o feu servir una bobina amb ferrita per millorar la selectivitat.
6. Notes pràctiques i de seguretat
Les ràdios simples són generalment segures perquè no impliquen alts voltatges. Tanmateix:
– Si connecteu una presa de terra a una instal·lació domèstica, assegureu-vos de comprendre la seguretat elèctrica. No la connecteu a cap circuit perillós.
– Les antenes exteriors corren el risc de rebre el cop d'un llamp. Si fa mal temps, desconnecteu l'antena del circuit.
– Si instal·leu una antena llarga a l'exterior, feu servir aïllants i un punt d'entrada segur.
7. Conclusió
Construir una ràdio AM amb components senzills és un projecte d'electrònica molt útil per entendre els conceptes de ressonància, selecció de freqüència i desmodulació del senyal. Amb una bobina, un condensador variable, un díode, una antena i uns auriculars, podeu construir un receptor AM bàsic capaç de rebre emissions locals. El resultat potser no serà tan potent com el d'una ràdio fabricada en fàbrica, però aquí és on rau el valor de l'aprenentatge: podeu experimentar amb el nombre de bobines, el tipus de díode, la longitud de l'antena i fins i tot l'addició d'un amplificador d'àudio.
Si vols, també puc:
– Crear un esquema de circuit complet (ràdio de cristall o versió LM386),
– Calcula el nombre estimat de voltes en funció del varco que tens,
– Proporcioneu recomanacions de components que siguin fàcils de trobar a les botigues/mercats locals.
