Einführung und Motivation
Der Zweck dieses Instructable ist es, zu demonstrieren, wie ein Resonanzkreis entworfen und gebaut wird, mit dem wir auf eine bestimmte AM-Radiofrequenz abstimmen können. Wir werden auch kurz diskutieren, wie Radiofrequenzen übertragen werden und wie Amplitudenmodulation (AM) funktioniert.
Ausrüstung und Materialien
Nachfolgend sind die Materialien aufgeführt, die zum Aufbau und Testen dieser Schaltung erforderlich sind.
- Steckbrett
- Oszilloskop
- Funktionsgenerator
- Netzteil
- Variabler Kondensator
- Induktor - ein Stab und eine Spule; kann von Hand gefertigt werden
- MW-Radioantenne (optional)
- Stahlstange
- Kabel, magnetische Drähte
- Kommerzielles Radio - zum Testen
Ein Tipp vor dem Start:
Verwenden Sie ein kommerzielles Radio (von dem Sie wissen, dass es bereits funktioniert), um Ihren Arbeitsbereich zu testen und sicherzustellen, dass Sie AM-Funksignale empfangen können. Einige Gebäude sind AM-isoliert und blockieren AM-Signale auch für kommerzielle Radios. Vielleicht möchten Sie auch wissen, welche Radiosender an Ihrem Standort am stärksten zu sein scheinen, wenn Sie die besten Chancen haben möchten, etwas zu empfangen.
Zubehör:
Schritt 1: Entwerfen des Resonators
Resonator gestalten
Der Resonator ist ein Bandpassfilter, der Frequenzen außerhalb eines Bereichs herausfiltert, der auf seiner charakteristischen Resonanzfrequenz zentriert ist. Ein Bandpassfilter besteht aus einer Induktivität und einem Kondensator parallel. Die Resonanzfrequenz (in Hertz) des Filters beträgt
woher L ist die Induktivität des Induktors in Henries und C ist die Kapazität des Kondensators in Farad. (Weitere Informationen zu Filterkreisen finden Sie hier).
Die Frequenzen von AM-Funksignalen reichen von ungefähr 500 kHz bis ungefähr 1600 kHz. Um auf diesen weiten Bereich von AM-Frequenzen zugreifen zu können, benötigen Sie im Idealfall einen variablen Kondensator mit einem ausreichenden Bereich, um eine Resonanzfrequenz von etwa 500 kHz bei der größten Kapazität und eine Frequenz von etwa 1600 kHz bei der geringsten Kapazität für eine zu erzielen Induktivität L . Variable Kondensatoren sind schwieriger zu bekommen als Induktivitäten, daher ist es wahrscheinlich am praktischsten, zuerst einen anständigen variablen Kondensator zu finden und dann eine Induktivität mit einer geeigneten Induktivität herzustellen.
Wichtig: Denken Sie daran, dass jedes Element in Ihrem Schaltkreis möglicherweise eine gewisse Induktivität oder Kapazität aufweist, sodass Ihre Berechnungen nicht perfekt sind. Es ist ratsam zu versuchen, einen größeren Frequenzbereich abzudecken, als es notwendig erscheint, um eine gewisse Fehlerquote zu berücksichtigen.
Wenn Sie eine externe AM-Antenne verwenden, trägt diese erheblich zur Induktivität Ihres Resonanzkreises bei. Ziehen Sie in Betracht, Ihre Antenne parallel zu Ihrer eigenen Induktivität zu platzieren, wenn Sie eher auf der Seite einer kleineren Induktivität und in Reihe zu Ihrer Induktivität liegen, wenn Sie eher eine größere Induktivität haben. Beachten Sie, dass die Verwendung einer externen Antenne nicht erforderlich ist, da ein Stab- und Spuleninduktor als Antenne fungiert. Wenn Sie keine externe Antenne verwenden, müssen Sie sicherstellen, dass eine Stab- und Spuleninduktivität vorhanden ist.
Wenn Sie die Induktivität Ihrer Antenne messen können, beachten Sie, dass Induktivitäten in Reihe addieren als
und Induktivitäten parallel hinzufügen als
Schritt 2: Eine Induktivität herstellen
Einen Induktor machen
Die Herstellung eines eigenen Induktors kann so einfach sein, als würde man einen Stab mit Draht umwickeln. Es ist jedoch wichtig, die Anzahl der erforderlichen Drahtwindungen unter Berücksichtigung der Breite Ihres Drahtes und Stabes, des Materials Ihres Stabes und Ihrer gewünschten Induktivität zu berechnen. Diese Website ist nützlich, um die Induktivität einer Drahtspule anhand der Draht- und Stabradien, der relativen Permeabilität des Stabmaterials und der Anzahl der Drahtwindungen in der Spule zu berechnen. Die relative Permeabilität des Materials Ihrer Rute ist relativ einfach nachzuschlagen. Übliche Werte der relativen Permeabilität können von ungefähr 1 für Luft, Holz und Aluminium bis zu 100 für Stahl und bis zu ungefähr 640 für Ferrit reichen.
Während es verlockend erscheint, eine Spule mit weniger Windungen herzustellen, um Ihnen Arbeit zu ersparen, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass mehr Windungen auf Ihrer Spule eine viel größere Fehlerquote ermöglichen.
Schritt 3: Einen Radiosender simulieren
Einen Radiosender simulieren
Da es so schwierig ist, die Induktivität und Kapazität Ihres Resonatorschaltkreises genau zu kennen, kann es äußerst hilfreich sein, Ihren Resonator auf ein sehr klares, starkes Signal bekannter Frequenz abzustimmen. Glücklicherweise ist dies mit einem Funktionsgenerator nicht schwierig und ermöglicht Ihnen, die Frequenz Ihres eigenen simulierten Radiosenders zu steuern!
Zuerst müssen Sie ein paar Drahtwindungen um eine Stahlstange wickeln. Die Anzahl der Drahtwindungen oder die Größe des Stabes und des Drahtes sollten dabei keine Rolle spielen, da der Zweck dieser Spule einfach darin besteht, ein Magnetfeld zu erzeugen, das von Ihrer Antenne aufgenommen werden kann (entweder der Stab - und Spuleninduktor aus dem vorheriger Schritt oder eine externe Antenne (falls Sie eine verwenden). Verbinden Sie die Enden der Spule mit dem Ausgang Ihres Funktionsgenerators und stellen Sie den Ausgang des Funktionsgenerators auf die Frequenz des Radiosenders ein, den Sie aufnehmen möchten. Die zeitlich veränderliche Spannung des Funktionsgenerators bewirkt, dass ein zeitlich veränderlicher Strom durch die Drahtspule fließt, der seinerseits ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld wird von Ihrer Antenne aufgenommen und wie eine Radiofrequenz interpretiert.
Schritt 4: Einstellen eines simulierten Radiosenders
Einstellen eines simulierten Radiosenders
Nachdem Sie Ihren eigenen Radiosender erstellt haben, platzieren Sie die Spule in der Nähe Ihrer Antenne, um sicherzustellen, dass Ihr Signal stark und klar ist. Schauen Sie sich den Ausgang Ihres Resonators mit einem Oszilloskop an. Das Signal von Ihrer Spule sollte ziemlich offensichtlich sein, aber versuchen Sie, die Kapazität Ihres variablen Kondensators anzupassen, um festzustellen, ob Sie einen Unterschied feststellen können. Wenn Sie sicher sind, dass das von Ihrem simulierten Radiosender gesendete Signal angezeigt wird, stellen Sie den variablen Kondensator so ein, dass das angezeigte Signal maximal ist. Diese Konfiguration sollte die ideale Kapazität zum Aufnehmen eines Funksignals mit der vom Funktionsgenerator eingestellten Frequenz sein.
Schritt 5: Einstellen eines echten AM-Signals
Einstellen eines echten MW-Signals
Wenn Sie die Konfiguration gefunden haben, mit der Sie die gewünschte Frequenz ermitteln möchten, schalten Sie den Funktionsgenerator aus. Ihr Resonator sollte so eingestellt sein, dass er Funksignale mit dieser Frequenz aufnimmt. Möglicherweise möchten Sie jedoch noch eine Feinabstimmung an Ihrem Kondensator vornehmen, um sicherzustellen, dass Sie die Funkfrequenz so gut wie möglich aufnehmen.
Beachten Sie, dass das von Ihnen empfangene Signal nicht das Audiosignal ist, dh Sie können diesen Ausgang nicht zu einem Lautsprecher führen und erwarten, dass Sie die Radiosendung hören. AM-Funksignale werden amplitudenmoduliert, sodass das Audiosignal über eine Trägerwelle moduliert wird (siehe Abbildung unten).
Auf einer Oszilloskopanzeige kann ein amplitudenmoduliertes Signal ungefähr so aussehen:
Um das Audiosignal zu erhalten, muss ein Demodulator zur Demodulation des AM-Signals erstellt werden, aber das ist ein Thema für einen anderen Tag.
