AM radijo gamybos būdai su paprastais komponentais
AM (amplitudės moduliacijos) radijas yra viena iš klasikinių ir įdomiausių ryšio technologijų, kurias verta išmokti. Nors daugelis žmonių labiau pažįsta FM radiją arba skaitmeninį transliavimą, AM radijas išlieka labai edukacine priemone dėl gana paprastos ir lengvai suprantamos grandinės. Turėdami kelis pagrindinius komponentus, galite sukonstruoti paprastą AM radijo imtuvą, galintį priimti vietines stotis – bent jau tose vietose, kur stiprus signalas. Šiame straipsnyje aptariama, kaip sukonstruoti AM radijo imtuvą naudojant paprastus komponentus, jo veikimo principai ir surinkimo žingsniai.
1. Trumpas AM radijo veikimo principas
AM radijas veikia gaudydamas radijo bangas, kurių amplitudė „kinta“ pagal garso signalo formą. Paprastas AM radijo imtuvas iš esmės atlieka tris pagrindinius veiksmus:
1. Užfiksuokite radijo signalus per anteną ir imtuvo grandinę.
2. Garso signalo atskyrimas (demoduliavimas) nuo RF nešiklio bangos naudojant detektorių (dažniausiai diodą).
3. Konvertuoti garso signalus į garsą per ausines arba garso stiprintuvus ir garsiakalbius.
Paprasčiausias AM radijo imtuvas vadinamas kristaliniu radijo imtuvu, kuris gali veikti net be baterijų, jei signalas pakankamai stiprus. Tačiau geresniems rezultatams pasiekti galime pridėti paprastą garso stiprintuvą.
2. Reikalingi paprasti komponentai
Paprastam AM radijo imtuvui dažniausiai naudojami šie komponentai:
– Emalinė viela (magnetinė viela) ritėms gaminti, pavyzdžiui, 0,2–0,5 mm skersmens.
– Ferito strypas (nebūtinas, bet labai naudingas) kaip ritės šerdis jautrumui padidinti.
– Kintamo stiprumo kondensatorius (apie 10–365 pF) dažnio derinimui. Taip pat galite naudoti varco kondensatorių iš seno radijo imtuvo.
– Detektoriaus diodas: idealus yra 1N34A (germanio), bet taip pat galite naudoti 1N60 arba Schottky, pvz., BAT41 (geriau nei įprasti silicio diodai).
– Mažas kondensatorius (pvz., 10 nF–100 nF) garso filtravimui / atjungimui (neprivaloma).
– Didelės varžos ausinės arba pjezoelektrinės ausinės. Šiuolaikinės mobiliųjų telefonų ausinės paprastai turi mažą varžą, todėl be stiprintuvo jos mažiau tinka.
– Antena: 5–20 metrų ilgio kabelis (kuo ilgesnis, tuo geriau).
– Įžeminimas: jungtis su vandens vamzdžiu / elektros įžeminimu (saugiai) arba drėgnu įžeminimu per metalinį strypą.
– Maišymo plokštė arba perforuota plokštė, lituoklis ir jungiamieji laidai.
Jei norite padidinti klausymosi komfortą:
– Garso stiprintuvo integrinė grandinė (pvz., LM386), mažas 8 omų garsiakalbis ir 9 V baterija.
3. Grandinės koncepcija: LC imtuvas ir diodų detektorius
Pagrindinis AM radijo imtuvo komponentas yra LC derinimo grandinė (induktorius L ir kondensatorius C). Ši grandinė parenka vieną dažnį iš daugelio antenos priimamų signalų. Rezonansinis dažnis yra maždaug:
\[
f = ∫frac{1}{2πsqrt{LC}}
\]
Naudojant kintamo dydžio kondensatorių, C vertę galima pakeisti taip, kad radijas galėtų „šluoti“ AM dažnius (apie 530–1600 kHz, priklausomai nuo regioninių standartų).
LC grandinei pasirinkus signalą, diodas yra atsakingas už aptikimą/apvalkalo aptikimą: RF bangos dalis yra ištiesinama, kad būtų suformuotas garso signalas.
4. Paprasto AM radijo (krištolinio radijo) gamybos žingsniai
A. Ritės gamyba
Yra du bendri metodai:
1) Ritė su ferito strypu
– Paruoškite ferito strypą (pvz., 8–12 cm ilgio).
– Apvyniokite emalio vielą apie 60–100 apsisukimų, priklausomai nuo varko ir taikinio juostos.
– Jei reikia, padarykite „atvamzdį“ (pavyzdžiui, 10-oje arba 20-oje apvijoje) antenos jungčiai, kad derinimas būtų stabilesnis.
2) Oro ritė (oro šerdis)
– Kaip formavimo priemonę naudokite 2–3 cm skersmens PVC vamzdį.
– Apvyniokite vielą 80–120 vijų.
– Antenos ritės paprastai yra didesnės, bet gali gerai veikti, ypač jei antena yra tinkama.
Pastaba: Apsisukimų skaičius nebūtinai turi būti tikslus. Galite eksperimentuoti: jei kyla problemų gaunant signalą, pabandykite padidinti arba sumažinti apsisukimų skaičių.
B. LC derintuvo surinkimas
– Prijunkite ritę L lygiagrečiai su kintamos įtampos kondensatoriumi C.
– Vienas LC galas prijungtas prie antenos (dažnai per atšaką), o kitas – prie žemės.
Antenos prijungimo būdai gali turėti įtakos veikimui. Daugelyje konstrukcijų antena nėra tiesiogiai prijungta prie pagrindinės ritės galo, o prie atšakos tarp kelių vijų, siekiant sumažinti apkrovą ir pagerinti selektyvumą.
C. Detektoriaus diodų ir garso apkrovų pridėjimas
– Paimkite signalą iš LC grandinės išėjimo taško (paprastai „karštojo“ ritės galo).
– Įkiškite į germanio diodą (anodas prie LC, katodas – prie garso pusės).
– Po diodo prijunkite jį prie didelės varžos ausinių.
– Prijunkite prie ausinių lygiagretų 10 nF–100 nF kondensatorių (nebūtina), kad išlygintumėte bet kokius liekamuosius radijo dažnius ir gautumėte švaresnį garsą.
Paprasta konceptuali schema:
1. Antena → (įjungimo ritė) → LC bakas
2. LC bakas → diodas → ausinės → įžeminimas
D. Antenos ir įžeminimo prijungimas
Tokie pasyvūs radijo imtuvai labai priklauso nuo antenos ir įžeminimo:
– Naudokite kuo ilgesnį antenos kabelį, nutiestą aukštai ir atokiau nuo triukšmo šaltinių.
– Žemė yra labai naudinga; ryšys su drėgna žeme yra geresnis nei „plūduriuojantis“ gruntas.
– Venkite vietų šalia perjungiamų įkroviklių, pigių LED lempučių, maršrutizatorių ar nešiojamųjų kompiuterių, nes jie gali skleisti zvimbimą / triukšmą.
E. Derinimas
– Lėtai sukite kintamo galingumo kondensatorių, kad ieškotumėte stočių.
– Kartais reikia pakeisti ritės padėtį ant ferito strypo, kad pakeistumėte jungtį ir gautumėte maksimalų signalą.
5. Patarimai, kaip pagerinti garso jautrumą ir kokybę
1. Naudokite tinkamą diodą
Germanio diodai (1N34A/1N60) turi žemą tiesioginę įtampą, todėl jie tinka silpniems signalams. Įprasti silicio diodai, tokie kaip 1N4148, gali veikti, tačiau paprastai duoda mažesnę išėjimo galią.
2. Naudokite pjezoelektrines arba didelės varžos ausines
Mažos varžos ausinės gali perkrauti detektoriaus grandinę, todėl garsas bus vos girdimas. Arba galite naudoti nedidelį garso transformatorių arba pridėti stiprintuvą.
3. Pridėkite LM386 stiprintuvą (neprivaloma)
Jei norite naudoti garsiakalbius, sukurkite stiprintuvą:
– Išėjimas po diodo eina į LM386 įėjimą (per jungiamąjį kondensatorių).
– LM386 komplektuojamas su 6–9 V baterija.
– Išvestis į 8 omų garsiakalbius.
Tai žymiai padidins garsumą.
4. Sutvarkykite išdėstymą
Per ilgi kabeliai gali sugerti triukšmą. Radijo dažniuose kabelių išdėstymas yra labai svarbus. LC jungtis laikykite kuo trumpesnes.
5. Atkreipkite dėmesį į selektyvumą
Jei stotys persidengia, pabandykite pakeisti antenos prijungimo būdą (naudokite mažiau atšakos apsukimų) arba naudokite ferito ritę, kad pagerintumėte selektyvumą.
6. Saugos ir praktinės pastabos
Paprasti radijo imtuvai paprastai yra saugūs, nes juose nėra aukštos įtampos. Tačiau:
– Jei jungiate įžeminimą prie namų instaliacijos, įsitikinkite, kad suprantate elektros saugos reikalavimus. Nejunkite prie jokios pavojingos grandinės.
– Lauko antenoms gresia žaibo smūgis. Esant nepalankiam orui, atjunkite anteną nuo grandinės.
– Jei ilgą anteną montuojate lauke, naudokite izoliatorius ir saugų įėjimo tašką.
7. Pennutup
AM radijo imtuvo sukonstravimas iš paprastų komponentų yra labai naudingas elektronikos projektas, padedantis suprasti rezonanso, dažnio parinkimo ir signalo demoduliacijos sąvokas. Turėdami ritę, kintamo galingumo kondensatorių, diodą, anteną ir ausines, galite sukonstruoti paprastą AM imtuvą, galintį priimti vietines transliacijas. Rezultatas gali būti ne toks galingas kaip gamyklinio radijo imtuvo, tačiau būtent čia slypi mokymosi vertė: galite eksperimentuoti su ričių skaičiumi, diodo tipu, antenos ilgiu ir netgi garso stiprintuvo pridėjimu.
Jei norite, taip pat galiu:
– Sukurkite pilną grandinės schemą (krištolinio radijo arba LM386 versijos),
– Apskaičiuokite numatomą apsisukimų skaičių pagal turimą varco,
– Pateikite rekomendacijas dėl komponentų, kuriuos lengva rasti vietinėse parduotuvėse / prekyvietėse.
