AM-raadio valmistamise tehnikad lihtsate komponentidega
AM-raadio (amplituudmodulatsioon) on üks klassikalisemaid ja põnevamaid kommunikatsioonitehnoloogiaid, mida õppida. Kuigi paljud inimesed tunnevad paremini FM-raadiot või digitaalset voogedastust, on AM-raadio oma suhteliselt lihtsa ja kergesti mõistetava vooluringi tõttu endiselt väga hariv meedium. Mõne põhikomponendiga saate ehitada lihtsa AM-raadiovastuvõtja, mis on võimeline vastu võtma kohalikke jaamu – vähemalt tugeva signaaliga piirkondades. See artikkel käsitleb AM-raadio ehitamist lihtsate komponentide abil, selle tööpõhimõtteid ja kokkupaneku etappe.
1. AM-raadio lühike tööpõhimõte
AM-raadio töötab raadiolainete püüdmise teel, mille amplituud "muutub" vastavalt helisignaali kujule. Lihtne AM-raadiovastuvõtja teeb sisuliselt kolme peamist asja:
1. Jäädvustage raadiosignaale antenni ja tuuneri vooluringi kaudu.
2. Helisignaali eraldamine (demoduleerimine) raadiosageduslikust kandesageduslainest detektori (tavaliselt dioodi) abil.
3. Teisendage helisignaalid kõrvaklappide või helivõimendite ja kõlarite kaudu heliks.
Lihtsaim AM-raadio on kristallraadio, mis võib piisavalt tugeva signaali korral töötada isegi ilma patareideta. Paremate tulemuste saavutamiseks võime aga lisada lihtsa helivõimendi.
2. Vajalikud lihtsad komponendid
Lihtsa AM-raadiovastuvõtja jaoks kasutatakse tavaliselt järgmisi komponente:
– Emailtraat (magnettraat) mähiste valmistamiseks, näiteks läbimõõduga 0,2–0,5 mm.
– Ferriitvarras (valikuline, aga väga kasulik) mähise südamikuna tundlikkuse suurendamiseks.
– Muutuvkondensaator (umbes 10–365 pF) sageduse häälestamiseks. Võite kasutada ka vanast raadiost pärit varco-kondensaatorit.
– Detektordiood: ideaalne on 1N34A (germaanium), aga võid kasutada ka 1N60 või Schottky dioodi, näiteks BAT41 (parem kui tavalised ränidioodid).
– Väike kondensaator (nt 10 nF–100 nF) heli filtreerimiseks/lahtisidestamiseks (valikuline).
– Suure takistusega kõrvaklapid või pieso-kõrvaklapid. Tänapäeva mobiiltelefonide kõrvaklapid on tavaliselt madala takistusega, mistõttu sobivad need ilma võimendita vähem.
– Antenn: 5–20 meetri pikkune kaabel (mida pikem, seda parem).
– Maandus: ühendus veetoru/elektrimaandusega (ohutu) või niiske maandusega metallvarda abil.
– Makettplaat või perforeeritud plaat (perfplaat), jootekolb ja ühenduskaablid.
Kui soovite kuulamismugavust suurendada:
– Helivõimendi integraallülitus (nt LM386), väike 8-oomine kõlar ja 9 V patarei.
3. Vooluringi kontseptsioon: LC-tuuner ja dioodidetektor
AM-raadio põhikomponent on LC-häälestusahel (induktiivpool L ja kondensaator C). See ahel valib antenni poolt vastuvõetavate paljude signaalide hulgast ühe sageduse. Resonantssagedus on ligikaudu:
\[
f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}
\]
Muutuva kondensaatoriga saab C väärtust muuta nii, et raadio suudab AM-sagedusi (umbes 530–1600 kHz, olenevalt piirkondlikest standarditest) "pühkida".
Pärast seda, kui LC-ahel on signaali valinud, vastutab diood tuvastamise/ümbrise tuvastamise eest: raadiosageduslaine osa alaldatakse, nii et moodustub helisignaal.
4. Lihtsa AM-raadio (kristallraadio) valmistamise sammud
A. Mähise valmistamine
On kaks üldist lähenemisviisi:
1) Ferriitvardaga mähis
– Valmista ette ferriitvarras (nt 8–12 cm pikk).
– Kerige emailtraati umbes 60–100 keerdu, olenevalt varco-st ja sihtribast.
– Vajadusel tehke antenniühenduse jaoks „koputus“ (näiteks 10. või 20. mähisel), et häälestus oleks stabiilsem.
2) Õhumähis (õhusüdamik)
– Kasutage vormimiseks 2–3 cm läbimõõduga PVC-toru.
– Kerige 80–120 keerdu traati.
– Antennimähised on tavaliselt suuremad, kuid võivad hästi töötada, eriti kui antenn on piisav.
Märkus: Pöörete arv ei pea olema täpne. Võite katsetada: kui teil on signaali saamisega probleeme, proovige pöörete arvu suurendada või vähendada.
B. LC-tuuneri kokkupanek
– Ühendage mähis L paralleelselt muudetava kondensaatoriga C.
– LC üks ots on ühendatud antenniga (sageli ühenduskoha kaudu) ja teine maandusega.
Antenni ühendustehnikad võivad jõudlust mõjutada. Paljudes konstruktsioonides ei ole antenn ühendatud otse põhimähise otsaga, vaid pigem mitme keerdu vahelise hargnemiskohaga, et vähendada koormust ja parandada selektiivsust.
C. Detektori dioodide ja helikoormuste lisamine
– Võtke signaal LC-ahela väljundpunktist (tavaliselt mähise „kuum“ ots).
– Sisestage germaaniumdioodi sisse (anood LC poole, katood audio poole).
– Pärast dioodi ühendage see suure takistusega kõrvaklappidega.
– Lisage kõrvaklappidele paralleelne 10 nF–100 nF kondensaator (valikuline), et siluda järelejäänud raadiosageduslikku häiret ja tagada puhtam heli.
Lihtne kontseptuaalne skeem:
1. Antenn → (väljalaskepool) → LC-paak
2. LC paak → diood → kõrvaklapid → maandus
D. Antenni ja maanduse ühendamine
Sellised passiivsed raadiod sõltuvad väga antennist ja maandusest:
– Kasutage võimalikult pikka antennikaablit, mis on paigutatud kõrgele ja müraallikatest eemale.
– Maapind on väga kasulik; ühendus niiske pinnasega on parem kui „ujuv“ maapind.
– Vältige vahelduvvoolulaadijate, odavate LED-tulede, ruuterite või sülearvutite läheduses asuvaid alasid, kuna need võivad tekitada suminat/müra.
E. Häälestamine
– Jaamade otsimiseks pöörake muutuvkondensaatorit aeglaselt.
– Mõnikord on vaja sidestuse muutmiseks ja maksimaalse signaali saamiseks ferriitvardal mähise asendit nihutada.
5. Näpunäited heli tundlikkuse ja kvaliteedi parandamiseks
1. Kasutage õiget dioodi
Germaaniumdioodidel (1N34A/1N60) on madal päripinge, mistõttu sobivad need nõrkade signaalide jaoks. Tavalised ränidioodid nagu 1N4148 võivad küll töötada, kuid annavad tavaliselt madalama väljundvõimsuse.
2. Kasutage pieso- või suure takistusega kõrvaklappe
Madala takistusega kõrvaklapid võivad detektori vooluringi üle koormata, muutes heli vaevu kuuldavaks. Teise võimalusena võite kasutada väikest helitrafot või lisada võimendi.
3. Lisage LM386 võimendi (valikuline)
Kui soovite kõlareid kasutada, looge võimendi:
– Dioodi järel läheb väljund LM386 sisendisse (ühenduskondensaatori kaudu).
– LM386 on varustatud 6–9 V patareiga.
– Väljund 8-oomiste kõlarite jaoks.
See suurendab oluliselt helitugevust.
4. Korrastage paigutus
Liiga pikad kaablid võivad müra koguda. Raadiosagedustel on paigutus ülioluline. Hoidke LC-ühendused võimalikult lühikesed.
5. Pöörake tähelepanu selektiivsusele
Kui jaamad kattuvad, proovige antenni ühendamise viisi muuta (kasutage vähem antenni keerutusi) või kasutage selektiivsuse parandamiseks ferriidist mähist.
6. Ohutus- ja praktilised märkused
Lihtsad raadiod on üldiselt ohutud, kuna need ei hõlma kõrgepinget. Siiski:
– Kui ühendate maanduse koduse paigaldisega, veenduge, et mõistate elektriohutusnõudeid. Ärge ühendage seadet ohtliku vooluringiga.
– Väliantennid on välgulöögi ohus. Halva ilma korral eemaldage antenn vooluringist.
– Pika antenni õue paigaldamisel kasutage isolaatoreid ja turvalist sisenemispunkti.
7. Kokkuvõte
Lihtsatest komponentidest AM-raadio ehitamine on väga kasulik elektroonikaprojekt resonantsi, sageduse valiku ja signaali demoduleerimise kontseptsioonide mõistmiseks. Mähise, muudetava kondensaatori, dioodi, antenni ja kõrvaklappide abil saate ehitada lihtsa AM-vastuvõtja, mis on võimeline vastu võtma kohalikke saateid. Tulemus ei pruugi olla nii võimas kui tehases valmistatud raadiol, kuid just selles peitubki õppimisväärtus: saate katsetada mähiste arvu, dioodi tüübi, antenni pikkuse ja isegi helivõimendi lisamisega.
Soovi korral võin ka:
– Loo täielik vooluringi skeem (kristallraadio või LM386 versioon),
– Arvutage hinnanguline pöörete arv teie varco põhjal,
– Soovitage komponente, mida on kohalikest poodidest/turgudelt lihtne leida.
