Сборка и настройка простейшего радиоприемника

ДОКЛАД 

по  физике 

на  тему: 

Сборка  и настройка простейшего  радиоприемника 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Прежде чем  приступить к сборке  первого  радиоприемника, предлагаю заняться сборкой опытного детекторного приемника. Главное достоинство такого варианта простейшего радиоприемника заключается в том, что в нем легко делать любые изменения и дополнения, исправлять ошибки путем переключения соединительных проводников, поскольку все его детали будут лежать перед тобой в развернутом виде. Опыты с ним помогут тебе понять основные принципы работы любого радиовещательного приемника и получить некоторые практические навыки радиотехнического конструирования. 
 

Для такого приемника  понадобятся катушка индуктивности, стержень из феррита марки 400НН или 600НН диаметром 7-8 мм и длиной 120-140 мм (такие стержни используют для магнитных антенн транзисторных приемников), полупроводниковый точечный диод, который в приемнике будет детектором, несколько конденсаторов постоянной емкости и головные телефоны. Катушку индуктивности сделай сам. Остальные детали готовые. Диод может быть любым из серий Д9, Д2. Конденсаторы также любых типов - слюдяные, керамические или бумажные емкостью от нескольких десятков до нескольких тысяч пикофарад (сокращенно: пФ). Головные телефоны высокоомные, т.е. с обмотками сопротивлением 1500-2200 Ом, например типа ТОН-1 или ТА-4. Несколько позже, когда приступишь к экспериментам, нужны будут некоторые другие детали и материалы. 
Для катушки потребуется обмоточный провод марки ПЭВ-1 (Провод с Эмалевой Высокопрочной изоляцией в один слой), ПЭВ-2 (то же, но с изоляцией в два слоя) или ПЭЛ (Провод с Эмалевой Лакостойкой изоляцией) диаметром 0,15-0,2 мм. Обмоточные провода этих марок и их диаметр обозначают так: ПЭВ-1 0,15, ПЭВ-2 0,18, ПЭЛ 0,2. Годятся обмоточные провода и других марок, например ПБД - с изоляцией из двух (буква Д) слоев хлопчатобумажной пряжи (буква Б), или ПЭЛ-ШО - с эмалевой лакостойкой изоляцией и одним (буква О) слоем натурального шелка (буква Ш). Важно лишь, чтобы изоляция провода была непопорченной, иначе между витками катушки может возникнуть замыкание, чего допускать нельзя. 
Внутренний диаметр каркаса катушки, склеенный из писчей бумаги в 3-4 слоя, должен быть таким, чтобы в него с небольшим трением входил ферритовый стержень. В связи с этим условием советую тебе ферритовый стержень использовать в качестве болванки для заготовки каркаса катушки. Делай это так. Предварительно обверни стержень одним-двумя слоями тонкой бумаги, чтобы в дальнейшем к нему не прикрепился каркас. Затем обверни стержень один раз полоской писчей бумаги шириной около 100 мм. Внутреннюю сторону оставшейся части бумаги намажь тонким и ровным слоем клея БФ-2. плотно закатай в нее стержень и, не снимая каркас со стержня, немного подсуши его. Когда каркас подсохнет, сними его со стержня, удали бумажную прослойку и досуши в теплом месте - готовый каркас должен быть жестким. 
Прежде чем катушку наматывать, вставь в каркас стержень. Провод сильно не натягивай, иначе каркас сожмется и из него будет трудно вытащить стержень. Всего на каркас надо намотать в один ряд 300 витков провода, делая через каждые 50 витков отводы в виде петель. Получится однослойная шестисекционная катушка индуктивности с двумя крайними выводами и пятью отводами. Чтобы крайние витки провода готовой катушки не спадали, закрепи их на каркасе колечками, нарезанными из резиновой или поливинилхлоридной трубки, или обмотай нитками. Дополнительно витки провода катушки можно скрепить тонким слоем клея БФ-2. Концы каркаса аккуратно подрежь острым ножом. 
Бывает, что во время намотки катушки провод оборвется или одного отрезка провода не хватит на всю катушку. В таком случае концы провода, которые нужно соединить, должны быть очищены от изоляции, крепко скручены, пропаяны и обязательно обмотаны тонкой изоляционной лентой. Если соединение приходится возле отвода, то лучше не жалеть нескольких витков провода и сделать его в петле. 
Вот теперь, приступай к сборке своего первого радиоприемника. Концы выводов и отводов катушки зачистить от изоляции,  

только осторожно, чтобы не порвать провод. Один из крайних выводов назовем началом катушки и обозначим буквой "н". Соедини его с диодом. Второй крайний вывод катушки, ее - конец "к", соедини с одним из контактных штырьков шнура головных телефонов. Оставшиеся свободными вывод диода и штырек телефонов тоже соедини между собой. К проводнику, идущему от начала катушки к диоду, прочно прикрути провод антенны, предварительно зачистив его от изоляции. Этот проводник приемника будем называть антенным. К проводнику, соединяющему конец катушки с телефонами, прикрути провод заземления. Это будет заземленный проводник. Во время опытов его придется переключать с одного вьшода катушки на другой, не изменяя при этом соединения заземления с телефонами. 
Совершим «прогулку» по цепям получившегося приемника. От начала катушки н по антенному проводнику мы попадаем к диоду, а от него - к головным телефонам. Через телефоны, далее по заземленному проводнику и через все витки катушки приходим к отправной точке "н". Получилась замкнутая электрическая цепь, состоящая из катушки, диода и телефонов. Ее называют детекторной. Если в этой цепи где-либо окажется обрыв, плохой контакт между деталями или соединительными проводниками, например непрочная скрутка, приемник, естественно, работать не будет. 
Кратчайший путь из антенны в землю - через катушку. По этому пути пойдет ток высокой частоты, возбуждаемый в антенне радиоволнами. Этот ток создаст на концах катушки высокочастотное напряжение, которое вызовет ток такой же частоты во всей детекторной цепи. 
Цепь, состоящую из антенны, катушки и заземления называют антенной или антенным контуром. Обрати внимание: контурная катушка приемника входит как в антенную, так и в детекторную цепи. 
После такой прогулки по цепям приемника можно перейти к его испытанию. Надень на голову телефоны, прижми их плотнее к ушам, прислушайся. Возможно, что сразу ты ничего не услышишь даже при заведомо хороших антенне и заземлении, предварительно проверенных диоде и телефонах. Это потому, что приемник, видимо, не настроен на несущую частоту радиовещательной станции, сигналы которой хорошо слышны в вашем районе, или ты попал в перерыв передачи. Настраивать такой приемник можно изменением числа витков катушки, включаемых в антенный контур. 
в антенный контур включены все 300 витков катушки. Но если заземленный проводник отсоединить от конца катушки и присоединить, например, к отводу 5, то в контур будет включено уже не 300, а 250 витков. Если же этот проводник переключить на отвод 4, в контур будет включено 200 витков. При переключении его на отвод 3 в антенный контур будет включено 150 витков и т.д. При этом нижние секции окажутся не включенными в контур и в работе приемника участвовать не будут. Таким образом, переключением заземленного проводника ты можешь включать в контур разное число витков через 50 витков. 
Запомни: чем больше длина волны радиовещательной станции, на которую можно настроить приемник, тем большее число витков катушки должно быть включено в антенный контур. 
Твой опытный приемник можно настраивать на радиовещательные станции как средневолнового, так и длинноволнового диапазонов. Но, разумеется, передачи не всякой станции ты можешь принять. На слабые сигналы отдаленных станций детекторный приемник реагировать не сможет - мала чувствительность. 
Теперь займись настройкой приемника путем присоединения заземленного проводника сначала к отводу 5, затем к отводу 4 и так до отвода 1. Одновременно следи, чтобы отводы катушки и соединительные проводники не соприкасались, а контакты в скрутках не нарушались. Иначе приемник совсем не будет работать или в телефонах будут слышны трески, шорохи, мешающие приему. 
Электрические контакты будут надежнее, если места соединений проводников и деталей пропаять. 
Настроив приемник на одну станцию, запомни число витков, включенных в контур, при котором станция слышна с наибольшей громкостью. Потом попытайся «найти» таким же способом другую станцию. 
Надеюсь, что ты добился некоторого успеха. Попробуй улучшить работу приемника не изменяя настройки приемника, присоедини параллельно телефонам (между его контактными штырьками) конденсатор. Емкость этого конденсатора, называемого в данном случае блокировочным, может быть от 1000 до 3000 пФ. При этом громкость звучания телефонов должна несколько увеличиться. А если радиовещательные станции находятся более чем в 150-200 км от того места, где ты живешь, блокировочный конденсатор включай в самом начале опыта. 
Способ настройки приемника только скачкообразным изменением числа витков катушки очень прост. Но он не всегда позволяет настроить приемник точно на несущую частоту станции. Точной настройки можно добиться дополнительным способом, например ... с помощью гвоздя.  
Настрой приемник уже знакомым тебе способом на волну радиостанции и введи внутрь каркаса катушки толстый гвоздь или подходящего диаметра железный стержень. Что получилось? Громкость приема немного возрастет или, наоборот уменьшится. Вытащи гвоздь из катушки громкость станет прежней. Теперь медленно вводи гвоздь в катушку и так же медленно извлекай его из катушки - громкость работы приемника будет немного, но плавно изменяться. Опытным путем можно найти такое положение металлического предмета в катушке, при котором громкость звучания будет наилучшей. 
Этот опыт позволяет сделать вывод, что металлический стержень, помещенный в катушку, влияет на настройку контура. С таким способом настройки приемника, только, разумеется, с применением лучшего, чем гвоздь, ферромагнитного сердечника, ты познакомишься еще в этой беседе. А пока предлагаю следующий опыт - настроить приемник на сигналы радиовещательной станции с помощью конденсатора переменной емкости. 
Для удобства проведения этого и нескольких последующих опытов с детекторным приемником, на фанерной дощечке размерами  

примерно 30 х 70 мм смонтируй колодку со штепсельными гнездами, два зажима, блокировочный  конденсатор, соединив их под дощечкой, как показано на рис. 10. Колодку с  гнездами устанавливай на дощечке так: просверли в ней два отверстия  диаметром 6-8 мм с расстоянием 20 мм между центрами и вставь в них «хвосты» штепсельных гнезд. Колодку укрепи на дощечке шурупами или винтами с гайками. Начало катушки и антенну подключи к зажиму, с которым соединен диод, а ко второму зажиму, соединенному с гнездом телефонов, подключи конец катушки и заземление. Конденсатор переменной емкости может быть как с воздушным, так и с твердым диэлектриком. Но функцию конденсатора переменной емкости могут выполнять две металлические пластины размерами примерно 150 х 150 мм, вырезанные, например, из жести больших консервных банок. К пластинам припаяй проводники длиной по 250-300 мм. При помощи этих проводников одну пластину соедини с зажимом антенны, а другую - с зажимом заземления. Положи пластины на стол одну возле другой, но так, чтобы они не соприкасались, и настрой приемник на радиостанцию только переключением секций катушки заземленным проводником. Теперь поднеси заземленную пластину к пластине, соединенной с антенной и громкость будет увеличиваться, сближай пластины и, наконец, положи одну пластину на другую, проложив между ними лист сухой бумаги (чтобы не было электрического контакта). Найди такое взаимное расположение пластин, при котором будет точная настройка. Если же при сближении пластин громкость приема будет уменьшаться, переключи заземленный проводник на ближний к началу катушки отвод и вновь сближай пластины, добиваясь наибольшей громкости. 
В этом опыте настройка приемника на несущую частоту радиостанции осуществлялась двумя способами: грубо - изменением индуктивности катушки путем переключения ее секций, точно - изменением емкости пластинчатого конденсатора. 
Запомни: индуктивность катушки и емкость конденсатора при настройке приемника на радиостанцию взаимосвязаны. Одну и ту же радиостанцию можно слушать при включении в антенный контур приемника большего числа витков, т.е. большей индуктивности катушки, но при меньшей емкости конденсатора, либо, наоборот, при меньшей индуктивности катушки, но большей емкости конденсатора. 
Теперь снова настрой приемник на какую-либо радиостанцию, запомни громкость приема передачи, а затем, не изменяя настройки,  

включи между  антенной и антенным зажимом конденсатор  емкостью 47-62 пФ. Что получилось? Громкость  приема несколько уменьшилась. Произошло  это потому, что конденсатор, включенный в цепь антенны, изменил параметры всего контура. Подстрой контур конденсатором переменной емкости до прежней громкости звучания телефонов. Если до включения в контур дополнительного конденсатора во время приема одной станции прослушивалась еще какая-то другая, близкая по частоте радиостанция, теперь она будет слышна много слабее, а возможно, и совсем не будет мешать. Приемник стал четче выделять сигналы той станции, на которую настроен, или, как говорят, улучшилась его селективность, т. е. избирательность. 
Вместо конденсатора постоянной емкости включи между антенной и приемником конденсатор переменной емкости. С его помощью ты сможешь не только изменять селективность приемника, но, возможно, и настраивать его на разные станции. 
Следующий опыт - настройка приемника ферритовым стержнем. Пластинчатый конденсатор удали, а вместо него между  

зажимами антенны  и заземления, т.е. параллельно катушке, включи слюдяной или керамический конденсатор  емкостью 120 - 150 пФ. Прижми телефоны поплотнее  к ушам, сосредоточься и очень  медленно вводи ферритовый стержень внутрь каркаса катушки. Постепенно углубляя стержень в катушку, ты должен услышать передачи всех тех радиовещательных станций, прием которых возможен в вашей местности на детекторный приемник. Чем длиннее волна радиостанции, тем глубже должен быть введен стержень в катушку. 
Опытным путем найди такое положение стержня в катушке, при котором наиболее громко слышны сигналы станции, и сделай на стержне соответствующую пометку карандашом. Пользуясь ею как делениями шкалы, ты сможешь быстро настроить приемник на волну этой станции. 
Продолжая опыт с использованием ферритового стержня, подключи параллельно катушке другой конденсатор емкостью 390 - 470 пФ. Как это повлияло на настройку приемника? Громкость осталась прежней, но для настройки на ту же станцию стержень приходится меньше вводить в катушку. Совсем удали конденсатор, оставив включенной только катушку. Что получилось? Чтобы настраивать приемник на ту же станцию, стержень надо глубже вводить в катушку. 
Какие выводы можно сделать, проведя эксперименты с таким вариантом детекторного приемника? Основных два. Во-первых, ферритовый стержень значительно сильнее, чем металлический предмет, влияет на индуктивность катушки, а значит и на настройку контура. Во-вторых, с помощью ферритового стержня можно плавно и точно настраивать контур приемника на желательную радиостанцию. 
Еще один эксперимент. Антенну и заземление отключи от приемника, между ними включи диод, а параллельно - телефоны без блокировочного конденсатора. Вот и весь приемник. Работает? Тихо, вероятно? К тому же, возможно, одновременно слышны передачи двух-трех радиовещательных станций. От такого приемника ожидать лучшего не следует. 
Ты, наверное, заметил, что когда дотрагиваешься рукой до деталей или соединительных проводников, громкость работы немного изменяется. Это объясняется расстройкой антенного контура, вносимой в него электрической емкостью твоего тела.