ODBIORNIK KRYSZTAŁKOWY - budowa

Na początek ważna - jak się wydaje - uwaga natury metodologicznej.

Nie będziemy się silić na podanie dokładnego opisu wykonania, z kilku powodów:

• Praca odbiornika determinowana jest jakością i parametrami anteny i uziemienia. Najdokładniejszy opis nie zapewni powtarzalności parametrów, czyli w każdym wykonaniu (krótsza, dłuższa, niżej, wyżej, otoczenie anteny, oporność uziemienia) zespół antena - uziemienie będzie miał inne parametry.
• Z gustami się nie dyskutuje i każdy może mieć swój jedynie słuszny pogląd na kwestie obudowy odbiornika - na deseczce, w pudełku itp.
• Wstępny montaż odbiornika na stole w charakterze "pajęczyny" umożliwi nam eksperymentalny dobór elementów, co jest szczególnie wskazane przy dobieraniu cewki.

O ten schemat oparta jest poniższa konstrukcja

Proponuję następującą kolejność w podejściu do tematu:

1. Wykonujemy i doprowadzamy do miejsca konstruowania antenę.
2. Jak wyżej -  uziemienie.
3. Układamy na stole montażowym elementy odbiornika i łączymy je zgodnie z wybranym schematem.
4. Do eksperymentowania warto (jest wygodniej) zastosować (w miejsce  kryształka) diodę germanową.
5. Decydujemy o typie i sposobie wykorzystania (zmontowania) obudowy - rozrysowujemy rozmieszczenie elementów i sposób ich mocowania do obudowy.
6. Wykonujemy obudowę i montujemy w niej odbiornik.

Obudowa

W proponowanym rozwiązaniu jako  obudowa zastało wykorzystane drewniane pudełko, z pokrywką na zawiasach, o wymiarach  170/120/65 mm

Płytka montażowa - chassis

Znacznym ułatwieniem w montażu odbiornika jest zastosowanie chassis z materiału izolacyjnego.  Chassis prezentowane na zdjęciu jest wykonane z długogrającej płyty gramofonowej - bardzo wdzięczny w obróbce materiał ale dość łamliwy. Klejenie - cyanoacrylowym klejem. Na płytce (w zasadzie pod płytką) doklejony jest pojemnik na detektor. Płytkę, także inne elementy, możemy pomalować żaroodpornym lakierem matowym - doskonale kryje i  wiąże się trwale z plastykiem. Ciekawostka: gałka kondensatora zmiennego wykonana jest z zakrętki plastykowej butelki od kefiru (!) - pomalowana lakierem, o którym wyżej. Zamontowanie detektora poniżej płaszczyzny chassis umożliwia zamykanie odbiornika bez konieczności wyjmowania detektora. Obok płytki są pokazane elementy przełączników. Wymiary - oczywiście dostosowane do wielkości obudowy.

 Rozmieszczenie elementów i połączenia

Uwaga: cewka na poniższym zdjęciu ma 7 sekcji - ze względu na 8. pozycjowy przełącznik dowinąłem kolejne 25 zw. na ostatniej sekcji.

 Rozmieszczenie elementów i połączenia - z zamontowaną cewką. Chassis gotowe do zamontowania w obudowie...  

i niżej całość już zmontowana

Radioodbiornik kryształkowy - kryształek - galena - obwód rezonansowy

Kryształek galena - oraz rozwiązania alternatywne

Za Wiki: 
Galena – minerał z gromady siarczków. Jest minerałem pospolitym i szeroko rozpowszechnionym, pod względem chemicznym jest to siarczek ołowiu(II). Nazwa pochodzi od łac. galena = ruda ołowiu.

Galena - używając wielkich słów i poetyckich porównań - to serce naszego odbiornika. W latach, gdy odbiorniki detektorowe królowały, kryształki można było dostać w sklepie, ale dzisiaj trzeba go raczej wykonać samemu. Nie jest to wcale trudne.

Narzędzia:

1. Palnik gazowy, ewentualnie kuchenka gazowa.
2. Szklana probówka - rolę takiej może spełniać przepalona żarówka lub stara lampa radiowa.
3. Pilnik do drewna ("raszpel").
4. Waga - z dokładnością 1 g. W przypadku braku precyzyjnej wagi ilość i proporcje ołowiu i siarki ustalimy bez większego błędu na podstawie porównania z 10. groszówką.

Materiały wyjściowe:
1. Ołów - metal dość łatwo dostępny, spotkamy go chociażby w sklepie wędkarskim w charakterze ciężarków. Np. pięć 10. gramowych ciężarków załatwia nasze zapotrzebowanie. Ostrym, czystym pilnikiem (najlepiej takim do drewna) spiłujemy 20 g ołowianych opiłek.

20 g ołowiu

2. Siarka, maksymalnie czysta, do nabycia w sklepach chemicznych lub ogrodniczych. Potrzebujemy jej 5 g.

5 g siarki

Wykonanie:

Po pierwsze - BEZPIECZEŃSTWO:

• Całą operację wykonujemy w okularach ochronnych!
• Nagrzewanie wyłącznie na otwartej przestrzeni!

A teraz:

1. Dokładnie wymieszane opiłki ołowiu z siarką wsypujemy do probówki i lekko ubijamy.

2. Lekko podgrzewając doprowadzamy do roztopienia się siarki.
3. Po stopieniu się siarki zwiększamy temperaturę i doprowadzamy do nagrzania się całości do czerwoności.
4. Nagrzaną mieszaninę studzimy b. powoli, co pozwoli na prawidłową krystalizację.
5. Zlewamy z probówki resztę siarki.
6. Po całkowitym wystygnięciu wyciągamy kryształ z probówki (czasami trzeba ją rozbić) i dzielimy na kawałki o pożądanej wielkości.

Uwaga: dbamy o czystość kryształka, nie dotykamy palcami, ewentualne zabrudzenia myjemy spirytusem.

Po wyjęciu z probówki

Po delikatnym potraktowaniu młotkiem

Rozwiązania alternatywne

1. Nie jest to coś, co "tygrysy lubią najbardziej", ale dość kłopotliwy w wykonaniu i obsłudze detektor kryształkowy możemy zastąpić diodą germanową. Krzemowa się nie nadaje do tego celu!

2.  Przyznaję, nie próbowałem, ale detektor można wykonać z żyletki i grafitowego ostrza.

3. W naszym odbiorniku można też wykorzystać diodę lampową - oczywiście nie ma to większego sensu ponieważ sprawę komplikuje zasilanie żarzenia i anodowe.

Po wyprodukowaniu galeny zastanowimy się nad systemem jej oprawy w detektorze. Najprostsze rozwiązanie, to owinięcie kawałka kryształu pętelką miedzianego drutu (lepiej srebrzanki) i doprowadzenie na sprężynce ostrza z miedzianego 0.2 - 0.3 mm drutu - ostrzem tym będziemy poszukiwali miejsca na krysztale, w którym warunki detekcji są najlepsze - najlepiej słychać.



Na poniższych zdjęciach oprawka wzorowana na febrycznej. Kulowe przeguby wydają się być optymalnym rozwiązaniem zapewniającym pewny i stały kontakt ostrza z kryształkiem oraz łatwość poszukiwania właściwego punktu.
Mocowanie kryształka zapewnia (inaczej niż w innych oprawkach) sprężysta blaszka dociskająca kryształek w pojemniku poprzez nacięcie w jego górnej części.


Wszystkie elementy - oczywiście oprócz płytki -  oprawki wykonane są z mosiądzu.

Na zdjęciach poszczególne elementy oprawki

Obwód rezonansowy 

składa się z cewki i kondensatora zmiennego.

Kondensator - dowolny o pojemności 300 do 500 pF od odbiornika radiowego mającego zakres fal długich. Kondensatory od odbiorników superheterodynowych mają zwykle dwie sekcje, które łączymy ze sobą.

Cewka

Wariantów wykonania cewki jest  bardzo dużo - różnią się wielkością (średnica i długością),  sposobem nawinięcia uzwojenia i rdzeniem (powietrzne- bez rdzenia i z rdzeniem ferrytowym). Jedno co powinno łączyć cewki w każdym wykonaniu to indukcyjność - powinna być odpowiednia (wraz z kondensatorem) do zakresu fal jaki mamy zamiar odbierać.

Cewka nawinięta na karkasie z odcinka plastykowej rurki instalacyjnej - średnica zewn. 23 mm, długość 60 mm. Cewka zawiera 7 sekcji po 25 zw. DNE  0.3 mm w bawełnianym oplocie. Obok rdzeń z kawałka ferrytowej anteny.

Radioodbiornik kryształkowy - ANTENA i UZIEMIENIE

Antena i uziemienie - podstawa sukcesu. Dobra antena i uziemienie to maksymalne wykorzystanie energii fal elektromagnetycznych emitowanych przez nadajniki, tym samym dobry i daleki odbiór.

ANTENA 

Sprawa jest o tyle trudna, że antena do radia kryształkowego "grzeszy" dużymi rozmiarami. Wynika to z faktu, że długość anteny powinna być wielokrotnością ćwiartki długości fali. Nie stanowi to problemu dla fal ultrakrótkich, gdzie ćwiartka fali to kilkadziesiąt cm, ale przy falach średnich i długich, liczonych w setkach metrów i w kilometrach, to już jest problem - duży problem!

Ale spokojnie! Nie wdając się w głębsze rozważania teoretyczne przyjmujemy, że antena o długości 20 do 50 m w zupełności spełni nasze oczekiwania. 

Drugi parametr to wysokość zawieszenia anteny - im wyżej, tym lepiej. W praktyce wysokość montowania anteny determinowana jest wysokością budynków i drzew, między którymi antena jest rozwieszona, i to w praktyce wystarcza.

Z powyższych uwarunkowań wynika, że mieszkańcy wsi mają zdecydowanie lepsze możliwości założenia dobrej instalacji antenowej. Dodatkowy walor wiejskiej lokalizacji, to brak, a przynajmniej zdecydowanie mniej zakłóceń elektromagnetycznych, których w mieście jest niestety duże natężenie.

Istnieją rozwiązania alternatywne. Mój krewny, mieszkający w Poznaniu w 5. piętrowym bloku, jako antenę wykorzystał system rynnowy. Okazało się, że rynny z blachy ocynkowanej zostały (sposób na "złomiarzy") odizolowane od ziemi odcinkami plastykowych rur. I nawet taka antena, zbierająca, co prawda  duże zakłócenia z bloku, spełnia oczekiwania. Długofalowa Warszawa I, oddalona o około 300 km, odbierana jest  zupełnie przyzwoicie!

Rozwiązaniem są też anteny pokojowe, ramowe, magnetyczne itp - pole do eksperymentowania w tym zakresie jest nieograniczone.

Kilka uwag dotyczących wykonania anteny:

• Najlepsza jest elastyczna 2 - 3 mm linka miedziana. Można taką uzyskać z rozerwania wzdłuż typowego kabla elektrycznego, instalacji głośnikowych itp. Izolacja może na kablu pozostać.
• Antena powinna być doskonale izolowana elektrycznie od wszelkich przedmiotów - zapewnia to stosowanie specjalnych izolatorów antenowych, tzw. jajek, ale nie wykluczone jest zastosowanie środków zastępczych, np. szyjek od butelek.
• Zawieszenie i naciąg anteny muszą uwzględniać jej wrażliwość na podmuchy wiatru i zmienne warunki temperaturowe (zima - lato). Jeżeli jednym z punktów zawieszenia jest wysokie drzewo musimy uwzględnić jego odchylanie się podczas silnego wiatru. Zapewnia to np. przeciągniecie odciągu anteny z ciężarkiem na końcu  przez bloczek (kółko)  przymocowany do drzewa.

Jedno ze sprawdzonych rozwiązań instalacji na jednorodzinnym domu. 15 mb przewodu głośnikowego (rozpołowiony = 30 mb) w izolacji. Przewód jest przeciągnięty przez otwory okienne, bez żadnej dodatkowej izolacji. Przy rezygnacji z 10 metrowego odcinka antena ma charakter praktycznie anteny wewnętrznej, ale jest to okupione wyraźnie słabszym odbiorem.

• UWAGA ! Antenę montujemy z WYOBRAŹNIĄ !  Antena nie może być rozwieszana w pobliżu przewodów elektrycznych, a zwłaszcza się z nimi krzyżować.  Nie rozwieszamy anteny nad torami, nad drogami. Rozwieszając antenę przewidujemy potencjalne skutki jej ewentualnego zerwania się. 

Kilka rysunków z broszurki wydanej w 1937 roku autorstwa Zbigniewa Witkowskiego "Nowoczesne instalacje antenowe".

Ciekawie to brzmi : nowoczesne... w 1937 roku!  Ale w tych czasach było to naprawdę nowoczesne.

 rys. 1.  Zawieszenie anteny między blokami. Zamiast do specjalnych masztów antena może być mocowana do jakichkolwiek trwale zamocowanych elementów na bloku.

 rys. 2. Doprowadzenie przewodów anteny i uziemienia

 rys.3. Przepust w oknie (ścianie).

 rys.4. Przełącznik antenowy - doprowadzenie przewodów.

Przełącznik antenowy

UZIEMIENIE

Uziemienie odgrywa podwójną rolę. Jest, wraz z anteną,  elementem układu odbiorczego i stanowi jednocześnie zabezpieczenie odgromowe.

Uziemienie możemy wykonać jak na rys. 2 - zakopujemy w ziemi, najlepiej wilgotnej,  kawałek blachy ocynkowanej, miedzianej, stare wiadro, odcinek rury i łączymy jak najkrótszą drogą i jak najgrubszym przewodem z odbiornikiem (z przełącznikiem antenowym).
Jako "punkt poboru ziemi" można wykorzystać metalową instalację wodociągową, kanalizacyjną itp. Musimy jednak w tym przypadku sprawdzić czy ma ona kontakt z ziemią i czy jej poszczególne odcinki nie są izolowane.

UWAGA !  Cała instalacja antenowa, zwłaszcza dobrze izolowania, ma tę właściwość, że b. chętnie się elektryzuje w warunkach np. suchego ciepłego wiatru i równie chętnie "odbiera" wyładowania atmosferyczne - a to może być bardzo niebezpieczne.

Zatem:

• nie słuchamy radioodbiornika w czasie burzy,
• zawsze po zakończeniu pracy całą instalację uziemiamy.

RADIOODBIORNIK KRYSZTAŁKOWY

Jak zbudować Odbiornik kryształkowy - już sama nazwa wskazuje, że "jakiś" kryształek odgrywa w tym odbiorniku rolę zasadniczą.

Na zdjęcich - DETEKTOFON

Fakt - kryształek jest elementem złącza prostowniczego powodującym  "odczytanie" modulowanej po stronie nadawczej głosem - muzyką fali elektromagnetycznej wysokiej częstotliwości.

Na zdjęciach - detektory kryształkowe w wykonaniu fabrycznym

Odbiornik kryształkowy, inaczej detektorowy, to pierwsze lata XX wieku, to początek radiotechniki. To urządzenie radioodbiorcze szeroko rozpowszechnione w Polsce przed II wojną światową i krótko po jej zakończeniu. Zasadnicze zalety - prostota i niski koszt wykonania oraz zerowy koszt eksploatacji - brak zasilania.

Obecnie, w dobie internetu i radiofonii cyfrowej detektorek ma się tak do współczesnego odbiornika jak furmanka lub bryczka konna do "wypasionego" mercedesa.
Ale nawet najzagorzalsi miłośnicy współczesnej motoryzacji doceniają niepowtarzalny klimat przejażdżki pojazdem zaprzęgniętym do koni.
Podobnie jest z odbiornikiem detektorowym, tym bardziej, że w przeciwieństwie do końskiego zaprzęgu przygoda z radiem kryształkowym jest prawie bezkosztowa.

Zanim przystąpimy do budowy konkretnego egzemplarza radia, jego krótka charakterystyka:

• Odbiornik kryształkowy nie wymaga dodatkowego zasilania! Odbiornik, a konkretnie membrana w słuchawkach, zasilany jest energią fal radiowych pobieranych z układu antena - ziemia.
• Zasadnicze części: układ rezonansowy - cewka + kondensator zmienny, element prostowniczy (kryształek lub dioda germanowa), słuchawki wysokoomowe (2000 - 4000 Ohm  oraz antena i uziemienie.
• Zasięg odbioru - w zależności od mocy stacji nadawczej i skuteczności anteny odbiorczej - kilkaset km. Wieczorem wzrasta propagacja fal średnich i jest możliwość odbioru wielu stacji na tym zakresie - niestety nie polskich. W rejonach położonych bezpośrednio przy stacji nadawczej (kilkanaście km) możliwy jest odbiór głośnikowy!

Na zdjęciu - przedwojenne słuchawki 4000 Ohm firmy Telefunken

Na początek przegląd podstawowych schematów odbiornika kryształkowego.

Schemat 1 - układ najprostszy, można także zrezygnować z kondensatora Cs

Schemat 2 - w innym wariancie strojenia. Zamiast kondensatora zmiennego kondensator stały. Dostrojenie do częstotliwości nadawania stacji suwakiem na cewce.

Schemat 3 - układ pozwalający na dopasowanie układu odbiorczego do oporności anteny - sposób na zwiększenie siły odbioru i selektywności odbiornika

Schemat 4 - oddzielna cewka antenowa - zwiększa selektywność odbiornika

Schematy nie zawierają wartości elementów i wskazówek dotyczących wykonania. Będzie to treścią kolejnych publikacji, w których

  

krok po kroku dowiemy się jak zbudować odbiornik detektorowy

z przepisem na wyprodukowanie kryształka galeny (związek siarki i ołowiu) włącznie.
Nie tracąc czasu możemy "organizować" elementy:

• Słuchawki - jak na zdjęciu lub podobne. W sytuacji braku takich można próbować zastosowanie słuchawek piezoelektrycznych lub innych niskoomowych z transformatorem.
• Kilkanaście gramów siarki i kilkadziesiąt gramów ołowiu (na kryształek).
• Kondensator zmienny 300 - 500 pF - np. od Pioniera lub każdego innego radia z zakresem fal średnich i długich.
• Drut miedziany (DNE lub w jedwabiu) 0.2 - 0,5 mm - na cewkę (około 10 m bieżących).
• Drut około 20 - 30 m na antenę - najlepiej linka miedziana o przekroju 2 - 3 mm.