conrad: Retro D-Zug (Folge3): Messen+ext. Lsp.+UKW

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conrad: Retro D-Zug (Folge3): Messen+ext. Lsp.+UKW 
12.Aug.10 13:23
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Hans-Jürgen Neuhaus (D)
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Hans-Jürgen Neuhaus

 

Retro D-Zug (3.Folge): Mess-Einheit + Ext. Lautspr. + UKW

 

Zur Erinnerung: Das Konzept des Retro D-Zuges in 3 Folgen:
 
3. Folge: Mess-Einheit, externer Lautsprecher und Vorschläge zur UKW-Erweiterung
 
Aufgabe der Mess-Einheit ist es die durch den Abstimmkreis eingestellte Frequenz sowie die Betriebs-Spannung des Audions zu messen.
Die eingestellte Frequenz lässt sich in einer einfachen Audion-Schaltung nur schwer messen. Durch stärkeres Überziehen der Rückkopplung schwingt das Audion jedoch ungefähr auf der abgestimmten Frequenz – und in diesem Zustand lässt sich dann auch eine Frequenz-Messung vornehmen.
Die Stärke der Überziehung der Rückkopplung, bei der eine Frequenzmessung möglich wird, hängt stark von der Eingangs-Empfindlichkeit des Frequenzmessgerätes ab.
 
Der Stromlauf:
 
Als Frequenzmessgerät kann im Prinzip ein Frequenz-Messmodul oder auch ein Multimeter (DMM) mit Frequenzmess-Funktion bis mindestens 10MHz verwendet werden.
Anmerkung: Frequenzmess-Anordnungen aus Weltempfängern sind in der Regel nicht geeignet, da diese "rechnende" Frequenzmesser sind. Das heißt, diese Geräte messen die Oszillator-Frequenz und rechnen dann die Zwischenfrequenz raus.
 
Digitales Multi Meter (DMM) von Modul Bus
Das DMM von Modul Bus bietet folgende Vorteile:
  • Die Gehäusegröße passt gut in das Retro-Radio-Gehäuse
  • Der Stromverbrauch ist gering (<2mA).
  • DerFrequenzmessbereich reicht bis 30MHz.
  • Der Preis beträgt <30 EURO.
 
Ein Frequenzmess-Modul sollte wegen des Strombedarfs bei Batteriespeisung aus dem Audion eine LCD-Anzeige besitzen.
 
LED-Frequenzzähler
LED-Module sollten gegebenenfalls aus einem externen Netzteil betrieben werden. Einen guten Bausatz findet man hier:
Dieses Gerät besitzt zwar eine relativ geringe Eingangsimpedanz aber eine hohe Eingangsempfindlichkeit. Es muss daher zwischen Audion und Frequenzmessgerät nur ein Impedanzwandler (siehe unten) geschaltet werden.

Pegel- und Impedanzanpassung
Allgemein ist bei einfachen Frequenzmess-Geräten ein Pegel- und/oder eine Impedanzanpassung erforderlich.
Der Pegel-Verstärker muss eine hohe Eingangs-Impedanz aufweisen, um die Quelle – hier der Emitter von T1 der Audion-Schaltung - so gering wie möglich zu belasten. Es muss daher dem Pegel-Verstärker mit niedriger Eingangsimpedanz (siehe unten) ein hochohmiger Impedanzwandler vorgeschaltet werden, Außerdem muss je nach Empfindlichkeit des Frequenzmessgerätes eine ausreichende Verstärkung bereitgestellt werden.
 
 
 
Bei der PNP-Variante (BC557C) können die überzähligen BC557C aus den Bausätzen verwendet werden.
Falls auch eine Pegelverstärkung erforderlich ist, kann eine Verstärkerstufe am Ausgang des Impedanzwandlers vorgesehen werden:
 
 
Dieser Verstärker kann entsprechend auch mit einem NPN-Transistor z.B. BC547C aufgebaut werden. Es können bei Bedarf zur Erhöhung der Verstärkung einfach mehrere Verstärker-Stufen hintereinander geschaltet werden.
Achtung: Die Schaltungen sind nicht getestet!
 
Anpassung der Stromversorgung des Frequenzmessgerätes
Weiterhin muss für den Frequenzzähler gegebenenfalls eine Anpassung an die 9V-Betriebsspannung des Audion-Grundgerätes vorgenommen werden.
 
Einfacher Längsregler
Zur Spannungsanpassung an den Frequenzzähler empfiehlt sich ein Low-Power Längsregler im bedrahteten TO 92-Gehäuse. Es werden hier nur Bausteine der Fa. National Semiconductor betrachtet. Vergleichbare Bausteine gibt es auch von anderen Herstellern:
  • LM78L33ACZ für 3,3V Ausgangsspannung
  • LM78L05ACZ für 5V Ausgangsspannung
Diese Serie ist bei 9V Batterie-Spannung gut brauchbar hat aber den Nachteil eines lastunabhängigen Ruhestroms von ca. 6mA.
 
LDO-Regler
Prinzipiell funktioniert das komplette Retroradio auch bei Spannungen ab 5V einwandfrei, so dass zur Verlängerung der Funktionszeit z.B. 4 AA-Zellen (auch AAA) oder auch NiMH-Zellen dieser Größen verwendet werden können.
Insbesondere in diesem Fall bietet sich eine andere Längsregler-Familie an:
  • LP2950ACZ-3.0 für 3V Ausgangsspannung
  • LP2950ACZ-3.3 für 3,3V Ausgangsspannung
  • LP2950ACZ-5.0 für 5V Ausgangsspannung
Diese Serie funktioniert bereits bei geringen Spannungsunterschieden zwischen Eingang und Ausgang (Low Drop Output – LDO-Regler). Und zum anderen weist sie einen geringen lastabhängigen Ruhestrom auf, der im unteren Laststrombereich (2mA) nur ca.100µA beträgt.
Applikations-Schaltungen finden sich in den jeweiligen Datenblättern der Schaltkreise.
 
Simpel-Schaltung
Das oben empfohlenen DMM der Fa. Modul Bus benötigt im Frequenzmessbereich einen Strom von ca. 2mA bei einer Betriebs-Spannung von 3V. Hier genügt auch ein Vorwiderstand mit Z-Diode (Z3V ... Z3,3V, 0,5W) zur Spannungsreduzierung. Da Z-Dioden im unteren Z-Spannungsbereich (< 4V) einen sehr weichen Kennlinienverlauf aufweisen, sollte ein Dauer-Quer-Strom durch die Z-Diode von ca. 5mA gewählt werden.
 
Spannungsmesser
Als Spannungsmessgerät in der Messeinheit empfiehlt sich aus nostalgischen Gründen ein Zeiger-Einbauinstrument – z.B. das Drehspulinstrument aus dem MW-Radio-Bausatz der Fa. CONRAD. Der Widerstand Rv dient der Anpassung an die Spannungsverhältnisse (9V).
 
Sonderlösung mit DMM von Modul Bus
Wenn man keine großen Ansprüche an die Präzision der Frequenzanzeige stellt, kann die Rückkopplung des Audions für den Frequenzmess-Vorgang z.B. per Tastendruck kurzzeitig völlig überzogen werden. Dadurch wird der Pegel - auf Kosten der Frequenzgenauigkeit – so stark angehoben, dass für eine Messung mit dem DMM von Modul Bus weder ein Impedanzwandler noch eine Pegelverstärker notwendig sind. Die Rückkopplung muss zur Frequenzmessung auch nicht verstellt werden.
Achtung: Das schwingende Audion stellt einen Sender dar, der benachbarte Empfänger stören könnte. Da das DMM schnell einschwingt, braucht der Taster zur Frequenzmessung immer nur kurz gedrückt zu werden.
 
Bauelemente-Streuungen der Gesamtanordnung können eine Anpassung des Werts des 2,2k-Widerstandes erfordern.

 

 
 
Mechanik
 
DMM
Das DMM von Modul Bus besitzt eine (schwarze) Display-Abdeckung, die sich bei meinem Gerät einfach abnehmen ließ. Der einfachste Weg wäre dann, einen rechteckigen Ausschnitt mit etwas geringeren Abmaßen als die Display-Abdeckung in das Pappe-Gehäuse zu sägen (Laubsäge) und mit der Feile nachzubearbeiten.
Dann wird die Display-Abdeckung von oben aufgeklebt.
Anschließend werden die Messkabel des DMM über die 100nF-Kondensatoren angeschlossen. Dann wird die 3V-Stromversorgung (siehe oben) polungsrichtig verdrahtet und das Gerät in Stellung: Frequenzmessung gebracht. Im nächsten Schritt wird das DMM von innen befestigt. Dies geht – wenn auch etwas provisorisch - am einfachsten mit doppelseitigem Klebeband.
Achtung: Das DMM schaltet nach ca. 15 Minuten ab. Es kann dann durch Tastendruck der (noch zugänglichen) Tasten unterhalb des Displays oder durch kurzes Aus- und wieder Einschalten der Betriebsspannung am Audion-Grundgerät direkt im Frequenzmessmodus wieder gestartet werden.
 
 
Spannungs-Messgerät
Profis werden ein kreisrundes Loch stanzen. Es geht aber auch, ein rechteckiges Loch zu sägen und das Messwerk von oben aufzusetzen.
 
Somit ergibt sich nun folgender 3-teiliger D-Zug:
 
 
 

Externer Lautsprecher + Kopfhörerbuchse

Externe Lautsprecher-Box

Absoluten Luxus sowie eine Verschönerung des optischen Gesamteindrucks bietet die Realisierung eines externen möglichst großen (ovalen) Zusatz-Lautsprechers in einem eigenen gesonderten Bausatz-Gehäuse. Zur Reduzierung der Stromspitzen bei hohen Lautstärken sollten die Lautsprecher von Audion und externem Lautsprecher in Serie geschaltet werden; denn, da die Entkopplung der Betriebsspannungen von Audion und Lautsprecher-Enstufe nur begrenzt ist, können Stromspitzen bei kritischen Rückkopplungs-Einstellungen Einwirkung auf die Rückkopplung der Audion-Schaltung nehmen und so zu Verzerrungen und/oder unkontrollierten Schwingungen führen.

Mechanik

Grenzen werden den Abmaßen des Lautsprechers durch die Gehäuse-Innenmaße gesetzt:  ca. 17,5cm x 12cm x 4cm. Problematisch könnte es - bei maximaler Größen-Ausnutzung - bei der Bauhöhe von ca. 4cm werden. Ein gutes Optimum ist beispielsweise der Oval-Lautsprecher mit innen-liegendem Magneten aus dem Kofferradio Grundig Partyboy 202.

Zur Vergrößerung der Schallaustrittsfläche kann man das originale Lautsprecher-Lochbild spiegelbildlich auf der rechten Seite des Gehäuses reproduzieren. Leider besitze ich keine Stanze. Gebohrt sehen die Löcher nicht sehr attraktiv aus.

In ein solches Gehäuse können auch einfach 2 Lautsprecher aus den Bausätzen eingebaut werden. Sie sollten dann phasenrichtig (Plus des 1. Lsp an Minus des 2. Lsp.) in Serie geschaltet werden.

 

Kopfhörerbuchse

In die Lautsprecherbox kann in einfacher Weise auch eine Kopfhörer-Buchse ergänzt werden.

Der Stromlauf:

 

 

Somit ist unser D-Zug nun komplett:

 


 

 
UKW Erweiterungen
 
 
Eine potentielle Erweiterung böte eine weitere Box mit einem kompletten UKW Empfangsteil. Diese Box könnte dann links von der HF-Erweiterungs-Box positioniert werden – erfordert aber das Durchschleifen zumindest der Betriebsspannung durch die HF-Erweiterungs-Box oder eine eigene Stromversorgung. Der D-Zug würde in diesem Falle nur als NF-Verstärker genutzt.
 
UKW mit Scanschaltkreis
Einfacher könnte das UKW-Teil aber auch in das Audion (Grundgerät) integriert werden.
Es böte sich ein einfaches UKW-Teil auf Basis eines Scan-Schaltkreises an. Beispiele findet man hier.
Die NF-Ausgangsspannung wird über einen Serienwiderstand am „heißen“ Ende des Lautstärkepotis des Retro-Radios einfach parallel eingespeist. Die Betriebsspannung (meist 3V) kann mit den oben (im Kapitel „Anpassung der Stromversorgung des Frequenzmessgerätes“) beschriebenen Methoden erzeugt werden.
 
 
UKW mit TDA7000
Es gibt aber auch einen exzellenten Vorschlag auf Basis des UKW-Schaltkreis TDA 7000 (Superhet ohne(!) ZF-Filter) von unserem RMorg-Mitglied Günther Stabe.

Hier wird der UKW-Teil des Drehkos des D-Zug-Audions zur Abstimmung genutzt. Somit passt sich diese Lösung besser in den Stil des Retro-Radios ein.

Audion-Grundgerät mit integriertem UKW-Teil

 

 
 
Dank an Günther Stabe, der durch mehrere kritische Durchsichten bei der Erstellung dieses Artikels mitgeholfen hat!
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

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