CONRAD/ELO-KW-Radio: Erweiterte Anwendungen
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ID: 206817
CONRAD/ELO-KW-Radio: Erweiterte Anwendungen
03.Dec.09 23:43
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CONRAD/ELO-KW-Radio mit KW-Lupe, MW-Empfang oder als Signalverfolger
Allgemeines
Seit kurzem bietet die Fa. CONRAD einen Radiobausatz mit der Bezeichnung „Retro-Radio zum Selberbauen Edition 2010“ an. Es handelt sich um einen „Retro Kurzwellen-Radio Bausatz“. Das Radio ist aus meiner Sicht eine gelungene Lösung eines Transistor-Audions für Kurzwelle (KW) mit Lautsprecherbetrieb und einstellbarer, sehr weich einsetzender Rückkopplung – aus der Feder von Burkhard Kainka im Online-Magazin ELO (www.elo-web.de). So ist dieses Gerät natürlich auch bei ELO erhältlich. Bei CONRAD kostet der Bausatz knapp 10 EURO.
Dieses Radio bietet eine ausgezeichnete Basis für die Realisierung erweiterter Leistungsmerkmale wie KW-Lupe und MW-Empfang sowie den Aufbau eines Signalverfolgers für die komplexe Fehlersuche beispielsweise in einem Rundfunkempfänger.
Signalverfolger
Ein guter Signalverfolger, mit dem es oft möglich ist, wirklich zügig eine defekte Stufe zu identifizieren, benötigt im wesentlichen einen Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor. Dies kann mit wenigen Ergänzungen mit dem CONRAD/ELO-Kurzwellen-Radiobausatz in einfacher Weise erzielt werden.
Neben einer reduzierten Bestückung der beigelegten Platine sind nur einige wenige zusätzliche Bauelemente erforderlich, um einen Signalverfolger für Hochfrequenz (HF) und Niederfrequenz (NF) zu realisieren. Auch das Gehäuse mit den vorhandenen Bohrlöchern sowie dem eingebauten Lautsprecher lässt sich ausgezeichnet verwenden.
Der Stromlauf des original KW-Radios:
Umbau zum Signalverfolger
Das Konzept
Ausgangspunkt ist die Realisierung eines hochverstärkenden (maximal ca. 60dB = 1000fach) NF-Verstärkers auf Basis des CONRAD/ELO-Bausatzes für KW-Empfang. Genutzt werden aus dem Bausatz der NF-Vorverstärker T2, der NF-Lautsprecher-Verstärker LM386 (IC1), der Lautsprecher sowie das Gehäuse mit einigen mechanischen Komponenten.
Weiterhin kann der Signalverfolger durch weitere praktisch verwendbare Ergänzungen zu einem vielseitigen Prüfgerät erweitert werden. Dies wird aus dem folgenden Stromlauf ersichtlich:
Der Umbau allgemein
Die zum CONRAD/ELO-Bausatz ergänzten Bauelemente sind an der fehlenden Bauelemente-Bezeichnung (kein Rx, Cx, IC,...) erkennbar.
Als Eingangsbuchse empfiehlt sich eine 6,3mm-Mono-Klinken-Buchse oder eine BNC-Buchse (Cinch oder Mini-Klinke geht auch), die in einfacher Weise in das vorhandene Loch des Abstimm-Drehkondensators eingebaut wird.
Der Schalter S3 dient der Umschaltung zwischen der Verfolgung eines NF- oder HF-Signals und kann beispielsweise anstelle der Antennenbuchse A3 eingebaut werden.
Die Verstärkung wird mittels P2 eingestellt. Dieses Poti, das auch den Batterieschalter S1 enthält, wird an der originalen Stelle eingebaut.
Der Eingangswiderstand der NF-Vorstufe (T2) wird durch einen Basis-Vorwiderstand von 100k erheblich erhöht. Dieser Eingangswiderstand von >100k stellt zur möglichst geringen Belastung der zu untersuchenden Stufe einen guten Kompromiss dar. Dies führt allerdings zu einer Reduzierung des Spannungsverstärkung der Transistorstufe T2.
Diese Reduzierung wird durch einen kleinen schaltungstechnischen Eingriff in den Lautsprecherverstärker LM368 mehr als kompensiert. Dazu dient Schalter S2, der in geschlossenem Zustand eine Erhöhung der Verstärkung um +20dB (= 10fach) auf eine Gesamtverstärkung des Signalverfolgers von max. ca. 60dB (= 1000fach) bewirkt. Diese Gesamtverstärkung ist für alle üblichen Probleme ausreichend. Der Schalter kann in das für das Poti P1 vorgesehene Loch eingebaut werden. Die schnelle, einfache Umschaltung der Verstärkung um 20dB mittels S2 ist bei der Arbeit mit einem Signalverfolger eine bequeme Einrichtung.
Achtung: In der CONRAD/ELO-Schaltung fehlt am LM386 das sogenannte Boucherot-Glied oder Snubber-Glied. Dies ist eine Reihenschaltung bestehend aus einem Kondensator von 47nF und einem Widerstand von 10Ohm vom Ausgang Pin6 des LM386 nach Masse. Die Funktion dieses Gliedes ist die Verhinderung von wilden HF-Schwingungen am Ausgang des NF-Verstärkers. Mit einem Oszillographen sind diese Schwingungen leicht nachweisbar. Ohne Messmittel sollte man bei undefinierbaren Verzerrungen diese Reihenschaltung sicherheitshalber einbauen. In meinem Versuchsaufbau zeigte der LM386 keine Schwingneigung!
Eingangsschaltung
Die Koppelkondensatoren am Eingang des Signalverfolgers müssen eine Spannungsfestigkeit von mindestens 400V Gleichspannung - besser 630V - aufweisen, um problemlos auch Signale mit hoher Anodenspannung abtasten zu können. Die Diode 1N4148 dient als Überspannungs-Schutz.
Demodulator
Die Demodulations-Schaltung mit einer Standard-Germanium-Diode (alternativ Schottky-Diode, z.B. BA143) innerhalb des Gerätes selbst stellt einen Kompromiss dar. Denn dadurch wird die Gesamtkapazität des Tastkopf-Kabels wirksam. Dies führt – insbesondere bei Abtasten von Schwingkreisen – zu einer starken Verstimmung. Andererseits ist das einfache Umschalten zwischen NF umd HF mittels S3 eine brauchbare Maßnahme zum Nachweis von HF-Signalen überhaupt. Eine Verbesserung bringt die Verwendung eines guten Oszillografen-Tastkopfes mit ca. 100pF Kabelkapazität. Die Lösung ist eigentlich, die Demodulations-Schaltung komplett in den Tastkopf zu verlagern, sodass die Kabelkapazität nur auf der NF-Seite - und somit kaum - zu Buche schlägt. In einfacher Weise kann man z.B. einen Tastkopf mit Demodulations-Schaltung – einschließlich S3 – mit einem üblichen Röhrchen für Vitamin-Tabletten als Gehäuse selbst bauen.
Erweiterung
Bei Benutzung der Kopfhörer-Buchse (schaltbare Mini-Klinken-Buchse, eingebaut in das Loch „A2“) werden der interne und externe Lautsprecher vom Verstärker-Ausgang abgeschaltet. In diesem Zustand kann der interne Lautsprecher, der an den im original Gehäuse vorhandenen Buchsen „E“ und „A1“ verfügbar ist, über diese Lautsprecher-Buchsen auch als Prüflautsprecher (8Ohm) genutzt werden.
Die "E"-Buchse kann auch durch Verbindung mit der Masse des Prüflings als allgemeiner Masse-Punkt von Signalverfolger und Prüfling verwendet werden.
Stromversorgung
Bei häufiger Verwendung des Signalverfolgers sollte die 9V-Block-Batterie gegen ein Batterie-Pack mit Mignon-Zellen (Akkus) ersetzt werden, der leicht in das vorhandenen Gehäuse passt. Hierbei sind bereits 4 Zellen ausreichend.
Erweiterungen
Der Signalverfolger, ausgestattet mit einer 6,3mm Mono-Klinke als Eingangs-Buchse, kann übrigens in einfacher Weise als Instrumenten-Übungsverstärker, z.B. E-Gitarre, verwendet werden. Außerdem kann das Gerät natürlich als Nachverstärker bzw. Lautsprecherverstärker für alle Geräte verwendet werden, die eine zu geringe Lautstärke oder nur Kopfhörer-Betrieb aufweisen. Dies sind beispielsweise der „70 Jahre Radiomann“ von Kosmos, das Retro Mittelwellen-Radio von CONRAD/ELO, Detektorempfänger jeder Art usw.
Mit einem zusätzlichen einfachen (oberwellen-haltigen) Recheckgenerator könnte der Signalverfolger auch um die Funktion eines Signal-Injektors erweitert werden.
Mit einem einfachen Phasenschieber-Oszillator auf Basis eines Transistors ließe sich zusätzlich ein einfacher Sinusgenerator für Testzwecke realisieren. Auch dadurch kann der Signalverfolgers zu einem Multifunktionsgerät ausgebaut werden. Im Gehäuse ist genügend Platz für solche Erweiterungen.
KW-Lupe und MW-Empfang
Das KW-Radio bietet auch eine ausgezeichnete Basis für die Realisierung einiger Ergänzungen, die das original Radio mit zusätzlichen Leistungsmerkmalen ausstattet:
- Elektronische Kurzwellen-Lupe
- Kapazitive Kurzwellenlupe
- Erweiterung um den Mittelwellenbereich (MW)
- Abstimmbares 2-Festfrequenzen-Radio
Kurzwellen-Lupe
Konzept
Das CONRAD/ELO-Kurzwellenradio weist den Nachteil auf, dass es wegen des breiten Empfangsfrequenzbereichs oft schwer ist, einen gewünschten Sender sicher abzustimmen.
Fast jeder, der versucht hat, die Deutsche Welle (6075kHz) neben dem digitalen DRM-Rausch-Verschmutzer Bayern 5 (6085 kHz) rauszufischen, kennt die Abstimmproblematik bei analogen KW-Empfängern ohne Bandspreizung. Abhilfe bringt hier eine KW-Feinabstimmung die sogenannte Kurzwellen-Lupe. Diese kann mit wenig Aufwand im CONRAD/ELO-KW-Radio ergänzt werden.
Elektronische Kurzwellen-Lupe
Hierbei sind folgende Bauelemente nachzurüsten:
- Kapazitäts-Diode (Beispielweise BB104, BA102, ...)
- Potentiometer 10K .... 500k linear, passender Knopf
- Keramikkondensator 10nF
- Keramikkondensator 47pF
- Ableitwiderstand 1M
Die Schaltung:
Für das Poti P3 muss ein weiteres Loch gebohrt werden. Ein passender Knopf wird sich auch finden lassen. Die Bauelemente können „fliegend“ nachgerüstet werden.
Die Beschaltung der Kapazitätsdiode (Varaktor) mit dem Serienkondensator von 47pF ermöglicht das Experimentieren mit verschiedenen Kapazitätsdioden sowie den Betrieb der KW-Lupe auch bei 5V Betriebsspannung. Denn je geringer die Steuerspannung, desto größer ist die Kapazität des Varaktors und somit die Verstimmung des KW-Abstimmkreises. Durch den Serienkondensator 47pF – hier kann auch mit kleineren Werten experimentiert werden - ist die Gesamtkapazität aus Varaktor und 47pF immer kleiner als 47pF - und somit hält sich die Verstimmung in Grenzen. Die Verstimmung kann in Grenzen durch Herausdrehen (ggf. vorher Erwärmen) des Spulenkerns sowie Nachjustieren des kapazitiven Trimmers auf dem Drehko-Block (C2) kompensiert werden.
Die Verstimmung der Abstimmung ist in der Praxis aber höher, da man den KW-Lupen-Knopf vor der ersten, groben Sendersuche in Mittelstellung bringen sollte, um dann bei der Feinabstimmung den Frequenzbereich in beide Richtungen (höhere und niedrigere Frequenz) optimieren zu können. Durch Veränderung des 47pF-Kondensators kann jeder einen Kompromiss zwischen Verstimmung des KW-Schwingkreises und der Breite des Abstimmungsbereich der KW-Lupe nach persönlichem Geschmack optimieren.
Der 1M-Widerstand verhindert eine Aufladung des 47pF-Kondensator durch den Sperrstrom des Varaktors.
Achtung: Eine zu große Verstimmung der KW-Abstimmung durch die KW-Lupe kann dazu führen, dass die Rückkopplung im unteren Abstimmbereich (3000kHz ... 4000kHz) nicht mehr den Schwingeinsatz des Audions erreicht. Daher sollte der Wert des 47pF-Kondensators eher reduziert als erhöht werden. Weitere Maßnahmen zur Verbesserung des Schwingeinsatzes finden sich bei www.elo-web.de von Burkhard Kainka.
Bei der Wahl der Größe des Potis P3 sollte mitbedacht werden, dass hier ein dauernder Querstrom in Abhängigkeit vom Gesamtwiderstand des Potis fließt (0,9mA bei 10k-Poti und 9V).
Kapazitive Kurzwellen-Lupe
Alternativ zur elektronischen KW-Lupe bietet sich die Realisierung einer KW-Lupe mittels eines weiteren gesonderten Drehkondensators (Drehko) an.
Alle Drehkos Cx mit einer Kapazität von 50pF ... 500pF sind prinzipiell geeignet. Bei großer Kapazität (500pF) leidet allerdings der Komfort (Linearität) der Abstimmung. Für den Serien-Kondensator 22pF gelten die gleichen Überlegungen wie im obigen Kapitel über die elektronische KW-Lupe.
Falls man den oben beschriebenen Umbau eines CONRAD/ELO-KW-Radios in einen Signalverfolger realisiert hat, kann man den nun überzähligen Drehkondensator als Cx verwenden – und zwar eines der beiden 265pF-Pakete.
Erweiterung um den Mittelwellen-Empfangsbereich
Mit der Erweiterung auf den MW-Bereich wird unser Radio – zumindest in Lagen, wo noch brauchbare Mittelwellen-Sender verfügbar sind – zu einem richtigen Gebrauchsgerät. Denn der Mittelwellenempfang wir durch die Verwendung einer Ferrit-Antenne unabhängig von externer Antenne und Erde. Das Radio wird also mobil. Weiterhin sind Ortssender auf Mittelwelle nicht so empfindlich gegen die tagesabhängigen Schwankungen der Empfangsbedingungen. Und abends gibt es natürlich auch Fernempfang.
Das CONRAD/ELO-Kurzwellen-Radio lässt sich mit wenigen Bauelementen um das MW-Band erweitern:
Zu einen wird ein einfacher Umschalter in das Gehäuse eingebaut, der elektrisch zwischen dem vorhandenen KW-Schwingkreis und einem MW-Schwingkreis umschaltet. Weiterhin wird eine Ferritantenne benötigt. Als MW-Drehko wird das 2. Paket des vorhandenen Drehkos – auch 265pF - genutzt.
Bei der Ferritantenne wird beispielsweise ein Ferritstab von 140mm Länge mit einem Durchmesser von ca. 8mm mit 70 Windungen (isoliertem) Klingeldraht Windung an Windung bewickelt. Klingeldraht ist zwar wirklich nicht der von der Hochfrequenz bevorzugte Leiter, reicht bei MW aber noch aus. Der so entstandene Schwingkreis trifft das Mittelwellen-Band (530kHz ...1620kHz) begrenzt, aber brauchbar. Man kann auch Versuche mit fertig bewickelten Ferritantennen z.B. aus Ersatzteil-Träger-Geräten oder aus dem CONRAD/ELO-Retro-Mittelwellen-Radio machen. Diese Antennen haben den Vorteil, dass die Spule in der Regel auf dem Ferritstab verschiebbar ist, und so die Induktivität (in Grenzen) durch Verschieben einfach angepasst werden kann. So kann der Abstimmbereich angepasst werden.
In jedem Falle sollte der vorhandene Trimmkondensator C2 (ca. 8pF ... 20pF) auf dem Drehkopaket angeschlossen werden und für einem Feinabgleich einbezogen werden.
Durch die Ferritantenne wird das Radio auf MW von einer externen Antenne und/oder Erde völlig unabhängig.
2-Festfrequenzen-Radio mit KW-Lupe
Eine weitere Verbesserung der Gebrauchsfähigkeit des CONRAD/ELO-KW-Radios stellt eine Variante dar, jeweils auf MW und auf KW unabhängig voneinander zwei Sender einzustellen, zwischen denen einfach per Umschalter hin- und hergeschaltet werden kann. Die Rückkopplung muss allerdings nachreguliert werden. Zur besseren Bedienung der KW kann bei Bedarf ein 3.Drehko auch als zusätzliche KW-Lupe eingesetzt werden, sodass ein komfortables Surfen auf der KW nicht eingeschränkt wird.
Diese Variation bietet sich besonders an, wenn man den oben beschriebenen Umbau des CONRAD/ELO-KW-Radios in einen Signalverfolger realisiert hat – und so einen kompletten überzähligen Drehko zur Verfügung hat. Hier kann man das 1. Drehkopaket (265pF) des überzähligen Drehkos als MW-Drehko und das 2. Drehkopaket (auch 265pF) als KW-Lupe verwenden.
Selbstverständlich kann als KW-Lupe auch die oben beschriebene elektronische Lösung gewählt werden.
Maximalausbau
Auf Basis des oben Ausgeführten kann man eine Version des Radios mit allen aufgeführten Zusatz-Leistungsmerkmalen aufbauen. Dies ist in besonders einfacher Weise bei der Verwendung von zwei CONRAD/ELO-KW-Radio-Bausätzen aber auch mit Teilen aus der Bastelkiste möglich.
Die überbleibenden Teile des 2. Bausatzes lassen sich weiterhin gut als Basis für einen Signalverfolger – wie oben beschrieben - verwenden.
Ausblick
Der Phantasie sind keine Grenzen gesetzt:
Der KW-Bereich könnte beispielsweise durch Verwendung einer anderen Spule - mit weniger Windungen - in den höheren Frequenzbereich verschoben werden. Hier kann man aber auch schon mit der vorhandenen Spule experimentieren, indem man nur Teilwindungen für den Abstimmkreis verwendet.
Ebenso kann man mit Langewelle experimentieren – beispielsweise durch Verwendung eines mit fertiger LW-Spule bewickelten Ferrit-Stabes aus der Bastelkiste. Die Schaltung ist dann identisch mit der oben beschriebenen Erweiterung auf Mittelwelle. Es kann jedoch Probleme mit der Rückkopplung geben, sodass eine Vergrößerung von C2 (100pF) erforderlich wird, um die Rückkkopplung wieder bis zum Schwingeinsatz zu treiben.
Und zum Schluss: UKW-Empfang wäre sicherlich die größte Herausforderung. Der im Bausatz enthaltene Drehko enthält jedenfalls schon mal zusätzlich zwei Pakete für einen UKW-Empfänger bereit.
Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.