Vorwort Das Elektronik-Hobby bildet und bereitet Freude. Ganz besonders gilt das für das Radiobasteln. Ein eigenes Radio zu bauen und das selbst gebaute Radio intensiv zu nutzen, das bringt Motivation und Erfolgserlebnisse. Mit dem fertigen UKW-Radio hören Sie Ihre lokalen UKW-FMSender mit gutem Klang und hoher Lautstärke. Aber erst einmal wird experimentiert. Untersuchen Sie die Funktion der einzelnen Bauteile und bauen Sie eine allmählich wachsende Schaltung.
Inhaltsverzeichnis 1 Der Lautsprecher .................................................................... 5 2 Die Steckplatine....................................................................... 7 3 Ein Schaltkontakt.....................................................................8 4 Der Elektrolytkondensator ..................................................... 10 5 Der Verstärker ........................................................................ 11 6 Ein Koppelkondensator.........
14 Abstimmbereich einengen...................................................... 27 15 Feinabstimmung .................................................................... 29 16 Erläuterungen zur Radioplatine...............................................
1 Der Lautsprecher Betrachten Sie den Lautsprecher mit angelöteten Drähten genau, denn der Lautsprecher ist eines der wichtigsten Bauteile in einem Radio. Auf der Vorderseite befindet sich die Membran. Sie lässt sich vorsichtig etwas nach innen drücken. Wenn Sie mit dem Finger darauf klopfen, entsteht ein Geräusch. Hier zeigt sich das Prinzip des Lautsprechers: Eine Bewegung der Membran erzeugt Schall. Im Bausatz befinden sich noch viele andere Bauteile. Suchen Sie einen Widerstand mit 1 kΩ heraus.
der Rückseite befindet sich ein starker Magnet. Im Inneren verborgen gibt es eine Drahtspule, deren beide Anschlüsse mit den Kontakten und den angelöteten Kabeln verbunden sind. Deshalb lässt sich die Membran durch elektrischen Strom bewegen.
2 Die Steckplatine Mit dieser Steckplatine vereinfacht sich der Aufbau komplizierter Schaltungen. Das Steckfeld mit insgesamt 270 Kontakten im 2,54-mmRaster sorgt für eine sichere Verbindung der Bauteile. Bei den ersten Versuchen kann die Steckplatine einfach auf dem Tisch liegen. Später wird sie in das Radiogehäuse eingeklebt. Das Steckfeld hat im mittleren Bereich 230 Kontakte, die jeweils durch vertikale Streifen mit fünf Kontakten leitend verbunden sind.
3 Ein Schaltkontakt Der Bausatz enthält zwei aufgewickelte Abschnitte Schaltdraht mit je einem Meter Länge, wovon einer später komplett für die Antenne benötigt wird. Schneiden Sie passende Drahtstücke ab und entfernen Sie an den Enden die Isolierung auf einer Länge von etwa 5 mm. Zum Abisolieren der Drahtenden hat es sich bewährt, die Isolierung mit einem scharfen Messer rundherum einzuschneiden. Achtung: Dabei sollte der Draht selbst nicht angeritzt werden, weil er sonst an dieser Stelle leicht bricht.
Ein zusätzlicher kurzer Draht wird als Zugentlastung eingebaut, um die weichen Anschlussdrähte zu schonen. Der Batterieclip sollte immer verbunden bleiben, damit die Anschlüsse nicht übermäßig abnutzen.
4 Der Elektrolytkondensator Ein lauteres Geräusch erreichen Sie mit einem Elektrolytkondensator (Elko) mit 100 µF (Mikrofarad). Beachten Sie beim Einbau die Polung. Der Minuspol ist durch einen weißen Streifen gekennzeichnet und hat den kürzeren Anschluss. Ein Kondensator enthält zwei voneinander isolierte Metallfolien, die elektrisch aufgeladen werden können. Der Kondensator wird damit zu einem Speicher elektrischer Energie. Der Elko lädt sich in diesem Versuch bis auf eine Spannung von etwa 9 V auf.
5 Der Verstärker Das achtbeinige IC vom Typ LM386 ist ein kompletter Lautsprecherverstärker für den Batteriebetrieb. Im Inneren besteht es aus vielen Transistoren und Widerständen. Die acht Beinchen des integrierten Schaltkreises sind zunächst noch etwas gespreizt und müssen parallel ausgerichtet werden. Erst dann lässt sich das IC problemlos in die Steckplatine einsetzen. Beim Einsatz in eine Schaltung muss unbedingt auf die korrekte Einbaurichtung geachtet werden.
gangsspannung von ca. 4 V. Daher muss der Pluspol des Elkos zum IC weisen, während der mit einem weißen Balken markierte Minuspol zum Lautsprecher zeigt. An Pin 2 des ICs liegt der Eingang. Hier ist ein Stück Draht angeschlossen. Berühren Sie das freie Ende des Drahtes. Aus dem Lautsprecher hören Sie dann leise Störgeräusche wie z.B. ein Brummen oder Summen.
6 Ein Koppelkondensator Zur Übertragung von Tonfrequenzsignalen verwendet man oft Kondensatoren. Hier wird ein keramischer Scheibenkondensator mit einer Kapazität von 100 nF eingesetzt. Der Aufdruck 104 steht für 100.000 pF (Pikofarad). Die Kapazität beträgt gerade einmal ein Tausendstel der Kapazität des Elkos mit 100 µF. Mit 100 nF erfüllt der Kondensator seinen Zweck als Koppelkondensator am Eingang des Verstärkers optimal. Beim Fingertest entsteht das gleiche Geräusch wie beim Versuch des letzten Tages.
7 Tongenerator Diese Schaltung verwendet einen Widerstand mit 10 kΩ (Braun, Schwarz, Orange), um aus dem Verstärker einen Tongenerator zu machen. Damit Eigenschwingungen entstehen, muss der nicht-invertierende Eingang an Pin 3 des LM386 über einen Kondensator und einen Widerstand mit dem Ausgang verbunden werden. Diese Rückkopplung führt zu Schwingungen des Verstärkers, die man dann über den Lautsprecher hören kann.
8 UKW-Empfang Die Empfangsplatine mit dem UKW-IC TDA7088 ist das Herzstück Ihres UKW-Radios. Außer dem IC befinden sich viele kleine Kondensatoren, eine Abstimmdiode und zwei gedruckte Spulen auf der Platine. Für den ersten Versuch werden nur drei Anschlüsse benötigt. Die stabilisierte Betriebsspannung von 3 V wird über GND (-) und BAT (+) zugeführt. Am NF-Ausgang (N) erscheint dann das Tonsignal. Zwei Widerstände sorgen für die richtige Eingangsspannung am Endverstärker.
Spannung von 3 V. Achten Sie auf die Einbaurichtung, wobei die flache bedruckte Seite zur Mitte der Steckplatine weist. Obwohl das Radio noch lange nicht fertig ist, können Sie nun mit etwas Glück bereits einen Radiosender hören. Die Leitungen auf der Platine selbst fungieren als kurze Antenne. Da die Anschlüsse für die Abstimmung noch nicht verwendet werden, ist die Empfangsfrequenz zufällig.
9 Verbesserter Klang Ein weiterer Elko mit 100 µF wird nun parallel zur Batterie geschaltet, wobei wieder unbedingt auf die richtige Polarität geachtet werden muss. Der weiße Balken auf dem Elko markiert den Minuspol. Vor allem bei einer schwachen Batterie konnte es bisher zu Verzerrungen kommen, die mit dem zusätzlichen Kondensator nun vermieden werden können. Außerdem wird nun ein Antennendraht am Anschluss A eingesetzt. Verwenden Sie dafür einen Drahtabschnitt von 20 cm Länge.
10 Senderwahl Das Radio-IC besitzt einen Scan-Eingang (S) zum Starten des SenderSuchlaufs (Scannen). Der Tastschalter liegt zwischen der positiven Betriebsspannung und dem Eingang S. Bauen Sie einen Tastschalter aus Draht, der den Eingang S mit dem Anschluss Bat verbindet. Damit kommen Sie einen Schritt weiter auf dem Weg hin zur bequemen Senderwahl. Ein kurzer Druck auf den Tester bewirkt, dass jeweils der Sender auf der nächsthöheren Frequenz gesucht wird.
11 Reset-Taster Ein weiterer Tastschalter wird nun am Reset-Eingang R der Empfangsplatine angeschlossen. Ein Druck auf Reset stellt die Empfangsfrequenz wieder ganz an das untere Ende des UKW-Bereichs. Mit dem Scan-Taster starten Sie dann jeweils einen neuen Suchvorgang. Auf der Empfängerplatine befindet sich eine Abstimmdiode, deren Kapazität sich in Abhängigkeit von der anliegenden Gleichspannung ändert. Je kleiner die Kapazität, desto größer wird die Frequenz.
Mit jedem Druck auf den Scan-Taster beginnt ein neuer Suchlauf. Eine größere Gleichspannung zwischen dem Pluspol (BAT) und dem REingang erhöht die Frequenz. Die Abstimmspannung ändert sich dabei so lange, bis ein neuer Sender gefunden wird. Die automatische Frequenzregelung (AFC, Automatic Frequency Control) sorgt dafür, dass die Frequenz bei einer eventuellen Abweichung passend nachgeregelt wird.
12 Der Lautstärkeregler Im Bausatz befinden sich zwei Potentiometer (Potis). Eines davon ist für die Einstellung der Lautstärke vorgesehen und mit einem Schaltkontakt zum Ausschalten ausgestattet. Das zweite Poti dient zur Senderwahl. Montieren Sie beide Potis und den Lautsprecher in das Radiogehäuse. Kleben Sie dann die Steckplatine zwischen Potis und Lautsprecher. Zu diesem Zweck verfügt sie über eine doppelseitige Klebefolie, die mit einer Schutzfolie abgedeckt ist.
Schließen Sie das Lautstärkepoti statt des bisherigen Spannungsteilers aus zwei Widerständen an. Verwenden Sie auch den Schalter des Potis. Er wird in die Minusleitung der Batterie gelegt, damit die Verbindungen möglichst kurz bleiben. Nach dem neuen Aufbau der Schaltung sollte das Radio funktionieren wie bisher. Zusätzlich können Sie jetzt eine beliebige Lautstärke einstellen und das Radio ein- und ausschalten. Die maximale Lautstärke ist vom Zustand der Batterie abhängig.
13 Poti-Abstimmung Mit dem Anschluss des Abstimm-Potis erreichen Sie, dass das Radio zugeklappt und von außen bedient werden kann. Im Vergleich zur Abstimmung mit zwei Tasten ergibt sich außerdem der Vorteil, dass man in beiden Richtungen nach einer neuen Station suchen kann. Ein zuvor eingestellter Sender erscheint auch nach einem erneuten Einschalten des Radios wieder.
Die am Poti eingestellte Abstimmspannung wird über einen Widerstand von 1 MΩ (Braun, Schwarz, Grün) an den Reset-Anschluss und damit an die Kapazitätsdiode gelegt. Wenn der Schleifer des Potis in Richtung +3 V steht, ist die Frequenz minimal. Bei einer Einstellung von 0 V ist dies umgekehrt, weil damit die Spannung an der Kapazitätsdiode ihr Maximum erreicht. Mit dieser einfachen Schaltung ist der Abstimmbereich noch etwas zu groß. Eine Verbesserung folgt im nächsten Versuch.
14 Abstimmbereich einengen Bisher war der Abstimmbereich noch etwas zu groß, sodass der für uns interessante UKW-Bereich nur einen Teil der Skala belegte. Mit zwei Widerständen wird der Bereich auf etwa 87,5 MHz bis 108 MHz eingeengt. Der Rundfunkbereich belegt nun fast die gesamte Skala. Der 1-kΩWiderstand legt das untere Frequenzende fest, der 10-kΩ-Widerstand das obere.
mung, sodass man versuchen kann, die Bandgrenzen mit etwas anderen Widerständen individuell einzustellen. Verwenden Sie z.B. den 15-kΩWiderstand (Braun, Grün, Orange), um das obere Frequenzende herabzusetzen. Oder ersetzen Sie den 1-kΩ-Wderstand durch eine Drahtbrücke, um tiefere Frequenzen zu erreichen. Eine weitere Verbesserung des Radios wird mit einer längeren Antenne erreicht. Hierfür verwenden Sie eine Schleifenantenne aus einem Draht mit einem Meter Länge.
15 Feinabstimmung Die letzte Änderung der Schaltung verwendet einen 220-kΩ-Widerstand (Rot, Rot, Gelb) anstelle des bisherigen 1-MΩ-Widerstands. Damit wird der Fangbereich der Abstimmung verkleinert. Das hat Vorteile, wenn Sender sehr nahe beieinander liegen. Vor allem bei unterschiedlicher Empfangsfeldstärke konnte es bisher passieren, dass ein schwächerer Sender bei der Abstimmung übersprungen wurde. Nun lässt sich die Frequenz genauer einstellen.
empfang nützlich. Entscheiden Sie selbst, ob das Radio mit einem 1-MΩWiderstand und dem größeren Fangbereich besser zu bedienen ist. Testen Sie das Radio auch einmal im Freien, vorzugsweise an einem hoch gelegenen Ort mit freier Sicht. Sie werden auch weit entfernte Sender empfangen. Für noch besseren Empfang verwenden Sie eine Dipolantenne mit zwei 75 cm langen Drähten oder einen Schleifendipol mit einer Drahtlänge von insgesamt drei Metern. Auch der Anschluss an eine Dachantenne ist sinnvoll.
16 Erläuterungen zur Radioplatine Übliche UKW-Superhetempfänger verwenden eine Zwischenfrequenz von 10,7 MHz. Die Empfangsfrequenz wird dabei zunächst auf die Zwischenfrequenz umgesetzt und danach gefiltert, verstärkt und demoduliert. Auch dieses UKW-Radio ist ein Superhet, der sein Empfangssignal auf eine Zwischenfrequenz umsetzt. Allerdings liegt die Zwischenfrequenz mit etwa 70 kHz wesentlich tiefer. Dadurch kommen die Zwischenfrequenzfilter ohne abgeglichene Spulen aus.
Demodulator vereinfacht sich und wird wesentlich weniger anfällig gegen Verzerrungen. Alle wesentlichen Stufen passen in ein einziges SMD-IC, den TDA7088 mit 16 Anschlüssen. Statt eines Drehkondensators wie in älteren Empfängern verwendet das Radio die Kapazitätsdiode D1. Je größer die Spannung an der Diode, desto geringer wird ihre Kapazität und desto höher wird die Empfangsfrequenz. Die meisten der Kondensatoren auf dem Radiomodul gehören zum ZFVerstärker mit seinen Bandpassfiltern.
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