本教程介紹一個簡單的自制礦石收音機套件,只采用最經典的一種電路,適合入門,電路原理容易理解。
礦石收音機出現在晶體管發明之前,那時候沒有二極管,只好用某些天然礦石作為檢波器,所以得名。當然那時候也沒有三極管,所以電路極其簡單,甚至不需要電源。
現在我們講的礦石收音機,是指采用那種簡單的無電源電路的收音機,不一定用礦石做檢波器,因為專用的檢波二極管效果更好。
現在之所以還有必要學習這種簡單的電路,因為它能說明無線電的基本原理。現在各種無線電設備非常精密復雜了,但是基本原理不會變。
下面是制作完成的礦石收音機。包括一個大的環形天線,一個簡易的電路板。
套件內容包括:
30米長的導線、電路板、電子元件包。
下圖是制作完成后的電路板,可以看到非常簡單,只有可變電容、檢波二極管、濾波電容、小變壓器幾個元件。后面我們會詳細說明這幾個元件的功能。
電路原理:
學會礦石收音機的原理,也就學會了無線電接收的基本原理。下面是電路原理圖。
整個電路一共也沒有幾個元件,但是可以分成3個部分來講解。
1、無線電波的接收
請看上面的原理圖。天線就是一個環形線圈,線圈的物理量是電感(L),單位是亨利(H)。可變電容是容量能夠變化的電容,物理量是(C),單位是法拉(F)。空氣當中有電磁波的時候,電磁波的磁場穿過線圈,而且不斷變化,就會在線圈中感應出信號。電感和電容一起構成(LC)諧振電路,能夠選擇感應信號的頻率,只有某一特定頻率的無線電波才會被接收。
2、無線電波的解調
接收到的電波是被音頻信號調制過的高頻信號,請看上面電路原理圖里無線電信號的示意圖,其中音頻信號包絡線是上下對稱的,正負信號正好相互抵消。二極管的特性是單向導電,經過二極管之后,無線電信號只剩下一半了,不會相互抵消,這個過程就叫做檢波。電容的特性是對高頻信號相當于短路,因此高頻信號被濾掉,只剩下音頻信號,也就是我們需要的信號。這整個過程就是無線電波的解調。
3、電信號變成聲音信號
音頻電信號進入喇叭,變成空氣的振動,也就是我們耳朵能聽到的聲音了。
下面介紹礦石機電路的制作過程。
你只需要把下面兩種元件接到電路板上就行了。2200p(皮法)的電容和檢波二極管,引腳要如下圖中的樣子處理一下,這樣用螺絲擰進電路的時候,不容易損壞元件。
可變電容和喇叭(變壓器的輸入端)已經預先接好了,用螺絲刀把對應的螺絲松開一些,元件的引腳塞進去,擰緊即可。
注意:
松開螺絲的時候不需要把螺絲完全擰出來,只要元件的引腳能塞進去即可。擰緊的時候也不要太用力,用手撥動元件引腳,不會脫落就行了。擰得太緊也容易把元件損壞。
變壓器的作用:
電路原理圖中,與濾波電容并聯的是一個喇叭。但是因為礦石收音機沒有電源,電路當中的電流非常微弱,普通的耳機是聽不到聲音的。如果你拆開一個普通耳機,會看到里面的線圈只有十幾匝,而真正礦石機電路使用的耳機,叫高阻耳機,線圈有幾千匝。我們這里用一個小變壓器來代替高阻耳機,因為變壓器的輸入端也有幾千匝線圈,這樣把耳機插座接在變壓器的輸出端,就能用普通的耳機收聽礦石機接收的節目了。
線圈的制作:
下圖是一個環形線圈,用的一個30*40厘米的泡沫做框架,用導線繞了20圈,每圈間距3毫米。線圈的物理量是電感,線圈匝數越多,電感越大;每圈間隔越密,電感量越大。就是說要想讓它的電感量變小,你可以減少幾圈,比方變成16圈;或者保持20圈,但是讓每圈的間距變大,比方變成4毫米。
礦石收音機的收聽:
因為礦石收音機電路是沒有電源的,因此對收聽環境要求比較高。如果您住在城市或近郊,距離當地中波廣播電臺(礦石機收聽到的廣播頻率是中波,也就是AM)比較近,您可以制作礦石機,否則就不要做了,因為很難成功。
把礦石機拿到距離中波電臺比較近,周圍比較開闊的地方,而且環境要很安靜(礦石機耳機聽到的聲音非常小),慢慢轉動調諧旋鈕,仔細聽耳機傳出的聲音。如果收聽不到,需要轉動天線的方向,然后重新調諧。
接收頻率的調整:
決定接收頻率的是線圈的電感量和調諧電容的值。順時針轉動調諧電容,電容值變小,接收頻率向高頻移動。電容變到最小之后,如果您覺得接收頻率 還不夠高,就需要減小電感的值。方法前面說過了,把線圈減少3或5圈,重新調諧,或者在匝數不變的情況下,讓線圈間距更大一些,比如本來每圈間距是3毫米,變成4毫米。
如果要接收更低的頻率,就需要增大電感,線圈匝數不能增加的情況下,可以把線圈繞得更密一些。
制作更大的接收天線:
礦石收音機沒有電源,能量完全來自天線接收到的空氣中無線電波的能量,因此天線越大,效果越好。下圖用液晶電視的包裝盒繞的天線,尺寸是50*80厘米,每圈間距4毫米,共繞了11匝。你可以把小的紙盒或者泡沫用膠帶粘在一起,制作更大的框架。
天線的接收方向:
這種天線是有方向性的,改變天線的角度,你會發現某一個角度接收效果最好。
我們介紹的這種環形天線有很多優點,便攜性是最大的一個。如果您的試驗地點附近效果不好,建議搜索您當地中波廣播發射塔的位置,帶著礦機到發射臺附近,效果自然會好了。
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