Odbiornik radiowy
Przedstawiona w artykule konstrukcja zapoznaje m│odych konstruktor≤w z poszczeg≤lnymi blokami odbiornika radiowego i zasadami ich funkcjonowania, zaspokajaj╣c jednocze£nie potrzebΩ samodzielnego skonstruowania w pe│ni funkcjonalnego radia.
Odbiornik radiowy zosta│ skonstruowany do odbioru I Programu Polskiego Radia nadawanego na falach d│ugich, na czΩstotliwo£ci 225 kHz z Radiowego Centrum Nadawczego Polskiego Radia w Solcu Kujawskim. Poniewa┐ jest to jedyna stacja poni┐ej 30 MHz nadaj╣ca regularnie sw≤j program radiowy w jΩzyku polskim, zrezygnowano z mo┐liwo£ci przestrajania odbiornika, ograniczaj╣c siΩ jedynie do mo┐liwo£ci odbioru tej jednej stacji nadawczej. Uproszczenie to znacznie u│atwi uruchomienie konstrukcji pocz╣tkuj╣cym elektronikom, poniewa┐ odpada k│opot zapewnienia odpowiedniej wsp≤│bie┐no£ci przestrajania obwodu antenowego z obwodem heterodyny.
Odbiornik sk│ada siΩ z nastΩpuj╣cych blok≤w funkcjonalnych:
Opis uk│adu i zasada jego dzia│ania
Schemat odbiornika jest przedstawiony na rys. 1. Sygna│ stacji nadawczej 225 kHz zostaje wstΩpnie wydzielony w obwodzie rezonansowym anteny, i podany do wej£cia uk│adu US1 (ko±c≤wki 1 i 2). W│a£ciwe dopasowanie impedancji anteny i uk│adu jest zrealizowane dziΩki odpowiedniej przek│adni uzwoje± L1 i L2. Dopasowanie to jest zrealizowane z warto£ci 1M? na 1,5 k?. Wewn?trz uk│adu US1 nastΩpuje zmieszanie sygna│u u┐ytecznego z sygna│em heterodyny 690 kHz. W wyniku tego powstaje szereg produkt≤w przemiany czΩstotliwo£ci, z kt≤rych wykorzystujemy tylko r≤┐nicΩ czΩstotliwo£ci heterodyny i sygna│u stacji nadawczej. R≤┐nica ta ma warto£µ 465 kHz. CzΩstotliwo£µ ta jest wydzielona w obwodzie rezonansowym L1, C8, C9, kt≤ry odfiltrowuje zbΩdne produkty przemiany czΩstotliwo£ci. Filtr ten ustala jednocze£nie szeroko£µ pasma przenoszenia odbiornika. Dla przypomnienia nale┐y podaµ ┐e pasmo to dla emisji AM (A3E) nie mo┐e byµ wΩ┐sze ni┐ 6 kHz, aby nie zawΩ┐aµ zbytnio pasma przenoszonych czΩstotliwo£ci akustycznych i tym samym nie pogarszaµ zrozumia│o£ci audycji radiowej. Dopasowanie impedancji filtru p. cz. jest zrealizowane od strony uk│adu scalonego za po£rednictwem dzielnika pojemno£ciowego C8, C9, natomiast od strony wzmacniacza p. cz. poprzez uzwojenie wt≤rne filtru 7x7 typu 104. Dalej sygna│ p. cz. jest wzmacniany przez wzmacniacz p. cz. zbudowany na tranzystorze T2. Na kolektorze tego tranzystora uzyskujemy sygna│ o amplitudzie 5 û 20 mV. Sygna│ ten jest poddany detekcji przez diody D2, i D3 pracuj╣ce w uk│adzie podwajacza napiΩcia. Za detektorem znajduje siΩ filtr rezonansowy wycinaj╣cy ze zdemodulowanego sygna│u m. cz. resztki sygna│u p. cz. i zbΩdnych produkt≤w przemiany czΩstotliwo£ci, kt≤re mog╣ siΩ jeszcze w tym miejscu pojawiµ. Filtr sk│ada siΩ z indukcyjno£ci L5, i pojemno£ci C17, C18, i C19. ProszΩ zwr≤ciµ uwagΩ na fakt ┐e kondensator C17 pe│ni tutaj podw≤jn╣ rolΩ. Jest on mianowicie elementem filtru i jednocze£nie elementem uk│adu prostowniczego detektora sk│adaj╣cego siΩ z element≤w C15, C17, D2, D3. NastΩpnym blokiem po filtrze jest przedwzmacniacz m. cz. na wzmacniaczu operacyjnym US2 , kt≤rego zadaniem jest wzmocnienie sygna│u akustycznego do poziomu umo┐liwiaj╣cego prawid│owe wysterowanie ko±c≤wki mocy, zbudowanej przy u┐yciu wzmacniacza operacyjnego du┐ej mocy w uk│adzie US3.
Monta┐ odbiornika
Monta┐ odbiornika radiowego nale┐y rozpocz╣µ od wykonania p│ytki drukowanej przedstawionej na rys. 2. P│ytka zosta│a tak zaprojektowana aby mo┐na j╣ by│o wykonaµ przy pomocy pisaka do druku z ko±c≤wk╣ 0,5 mm. Oczywi£cie bardziej zaawansowani czytelnicy mog╣ wykonaµ t╣ p│ytkΩ metod╣ fotochemiczn╣. Rozmieszczenie element≤w na p│ytce drukowanej przedstawia rys. 3. Najpierw nale┐y wlutowaµ w wykonan╣ przez nas p│ytkΩ zworΩ oznaczon╣ ZW1 i podstawki pod uk│ady US1, i US2. Podstawka w miejscu uk│adu US1 jest niezbΩdna ze wzglΩdu na konieczno£µ chwilowego wyjΩcia uk│adu US1 podczas uruchomienia odbiornika co jest opisane w dalszej czΩ£ci artyku│u. NastΩpnie wlutowujemy odpowiednie gniazdka do pod│╣czenia g│o£nika i napiΩcia zasilaj╣cego 12V. W dalszej kolejno£ci montujemy pozosta│e elementy naszego radia. Potencjometr si│y g│osu R12 montujemy na przedniej £ciance obudowy wraz z wy│╣cznikiem napiΩcia zasilaj╣cego. Potencjometr │╣czymy z p│ytk╣ odpowiedniej d│ugo£ci przewodem monta┐owym. W dolnej pokrywie obudowy mocujemy g│o£nik w wyciΩtym odpowiednio na ten cel otworze. Teraz przystΩpujemy do wykonania anteny ferrytowej. W tym celu nale┐y postaraµ siΩ o prΩt ferrytowy o £rednicy 8 û 12 mm i d│ugo£ci nie mniejszej ni┐ 120 mm. PrΩt ten nale┐y owin╣µ kilkoma warstwami papieru klej╣cego, a nastΩpnie nawin╣µ na tak przygotowan╣ powierzchnie 100 zwoj≤w drutu miedzianego w izolacji DNE 0,3. Uzwojenia nale┐y nawijaµ ciasno i starannie zw≤j obok zwoju w jednej warstwie. Wykonane w ten spos≤b uzwojenie L1 nale┐y zabezpieczyµ przed rozwiniΩciem siΩ klejem wodoodpornym lub ta£m╣ klej╣c╣. Na £rodkow╣ czΩ£µ uzwojenia L1 nale┐y znowu nawin╣µ pasek papieru klej╣cego lub ta£my klej╣cej, jako podk│ad pod uzwojenie L2. Teraz na wykonanym podk│adzie nawijamy 6 zwoj≤w drutu DNE 0,3 i zabezpieczamy go przed rozwiniΩciem siΩ. Pozostawione po nawiniΩciu ko±ce przewod≤w powinny byµ wystarczaj╣co d│ugie aby umo┐liwiµ wygodny monta┐ anteny. Teraz nale┐y przymocowaµ mechanicznie wykonan╣ przez nas antenΩ do p│ytki drukowanej. S│u┐╣ do tego naciΩcia na p│ytce wykonane w miejscu oznaczonym na rys. 3. jako ômiejsce na antenΩö. W naciΩcia te wsuwamy izolacjΩ termokurczliw╣ kt≤ra obejmuje ko±ce anteny. PomiΩdzy prΩtem antenowym i p│ytk╣, pod izolacj╣ termokurczliw╣ umieszczamy podk│adki wykonane z grubej tektury tak aby uzwojenia anteny na prΩcie nie dotyka│y bezpo£rednio p│ytki, i zaciskamy izolacjΩ w strumieniu gor╣cego powietrza. NastΩpnie lutujemy ko±ce uzwoje± antenowych do odpowiednich punkt≤w na p│ytce. Warto£µ kondensatora C2 oznaczonego na schemacie gwiazdk╣ dobieramy podczas uruchomienia uk│adu.
Uruchomienie odbiornika radiowego
Uruchomienie radia rozpoczynamy od pod│╣czenia napiΩcia zasilaj╣cego 12V. NapiΩcie to powinno byµ dobrze odfiltrowane i stabilizowane. Tolerancja napiΩcia zasilaj╣cego nie mo┐e byµ gorsza ni┐ ▒10%. Niespe│nienie tego warunku mo┐e byµ bardzo powa┐nym utrudnieniem przy uruchamianiu uk│adu. NastΩpnie sprawdzamy warto£µ napiΩcia na ko±c≤wce 8 uk│adu US1. Powinno byµ ono zbli┐one do 7V. Do ka┐dego rdzenia filtru 7x7 wkraplamy kroplΩ oliwki do maszyn precyzyjnych, u│atwi to ich strojenie. Teraz montujemy w podstawkΩ uk│ad US1 i ustawiamy czΩstotliwo£µ heterodyny na 690 kHz , za pomoc╣ rdzenia w filtrze L3. PamiΩtajmy o ka┐dorazowym od│╣czeniu napiΩcia zasilaj╣cego przed monta┐em lub demonta┐em uk│adu US1. NastΩpnie powinni£my przyst╣piµ do wstΩpnego zestrojenia obwodu antenowego i obwodu p. cz. W tym celu nale┐y pos│u┐yµ siΩ prostym generatorem [1], oraz sond╣ do pomiaru napiΩµ zmiennych [2]. Po wyjΩciu z podstawki uk│adu US1 pod│╣czamy przeciwsobne wyj£cia generatora do styk≤w 4 i 5 w podstawce, a sondΩ do kolektora tranzystora T2. Teraz ustawiamy generator na czΩstotliwo£µ 465 kHz i staramy siΩ zestroiµ obw≤d rezonansowy na maksimum sygna│u. Je┐eli amplituda sygna│u oka┐e siΩ za wysoka to sondΩ mo┐emy pod│╣czyµ bezpo£rednio do bazy T2. NastΩpnie pod│╣czamy generator do styk≤w 1 i 2 w podstawce, a w zastΩpstwie kondensatora C2 agregat strojeniowy 2x250 pF. Ustawiamy generator na czΩstotliwo£µ 225 kHz, i staramy siΩ zestroiµ obw≤d anteny do rezonansu. Jako wskaƒnik rezonansu mo┐e pos│u┐yµ wspomniana wcze£niej sonda [2] pod│╣czona do obwodu antenowego. Ostatnim obwodem rezonansowym jest filtr za detektorem, jednak jego strojenie nie jest krytyczne i dlatego mo┐emy jedynie ograniczyµ siΩ do ca│kowitego wkrΩcenia rdzenia w filtrze 7x7 typu 116. Teraz mo┐emy powt≤rnie zamontowaµ uk│ad US1 i pod│╣czyµ g│o£nik o impedancji minimum 8? i mocy 10W. Po w3╣czeniu napiΩcia zasilaj╣cego i ustawieniu potencjometru R12 w £rodkowym po│o┐eniu powinni£my us│yszeµ w g│o£niku sygna│ audycji radiowej. Teraz nale┐y za pomoc╣ agregatu strojeniowego skorygowaµ zestrojenie obwodu rezonansowego anteny na maksimum sygna│u z g│o£nika, pamiΩtaj╣c jednocze£nie o wcze£niejszym od│╣czeniu sondy u┐ytej do zgrubnego zestrojenia obwodu (sonda powoduje niewielkie odstrojenie od rezonansu). NastΩpnie od│╣czamy agregat strojeniowy i staramy siΩ dobraµ tak╣ pojemno£µ C2 aby uzyskaµ sygna│ nie gorszy ni┐ ten, przy pod│╣czonym agregacie. Oczywi£cie lepsz╣ metod╣ jest pomiar pojemno£ci wymontowanego agregatu i odpowiednie dobranie kondensator≤w ceramicznych. W egzemplarzu modelowym by│y to dwa kondensatory o pojemno£ci 330 + 100 pF. Po prawid│owym zestrojeniu odbiornika nale┐y umie£ciµ go w obudowie razem z g│o£nikiem dynamicznym.
