Booklettitel :40 Seite 1. Der Bausatz mit allen Teilen! Einfache Montage. ohne Löten.

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1 Booklettitel :40 Seite 1 Der Bausatz mit allen Teilen! Einfache Montage ohne Löten.

2 Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte Daten sind im Internet über abrufbar. Alle in diesem Buch vorgestellten Schaltungen und Programme wurden mit der größt mög lichen Sorgfalt entwickelt, geprüft und getestet. Trotzdem können Fehler im Buch und in der Software nicht vollständig ausgeschlossen werden. Verlag und Autor haften in Fällen des Vorsatzes oder der groben Fahrlässigkeit nach den gesetzlichen Bestimmungen. Im Übrigen haften Verlag und Autor nur nach dem Produkthaftungsgesetz wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit oder wegen der schuldhaften Verletzung wesent licher Vertragspflichten. Der Schadensersatzanspruch für die Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht ein Fall der zwingenden Haftung nach dem Produkthaftungsgesetz gegeben ist. Vorwort Nutzen Sie die Adventszeit und bauen Sie ein kleines UKW-Radio. Dank modernster Technik ist der Erfolg garantiert. Immer bessere Empfindlichkeit und immer besserer Klang, das sind die Ziele. Und ein Weg dahin führt über die digitale Signalverarbeitung. Das hört sich kompliziert an, ist aber für den Anwender im Gegenteil gerade besonders einfach. Keine Hochfrequenzspulen mehr, kein Abgleich von Bauteilen und insgesamt weniger Bauteile bei gleichzeitig besserer Empfangsleistung, das erreicht man mit einer hochintegrierten Schaltung. Liebe Kunden! Dieses Produkt wurde in Übereinstimmung mit den geltenden europäischen Richtlinien hergestellt und trägt daher das CE-Zeichen. Der bestimmungsgemäße Gebrauch ist in der beiliegenden Anleitung beschrieben. Bei jeder anderen Nutzung oder Veränderung des Produktes sind allein Sie für die Einhaltung der geltenden Regeln verantwortlich. Bauen Sie die Schaltungen deshalb genau so auf, wie es in der Anleitung beschrieben wird. Das Produkt darf nur zusammen mit dieser Anleitung weitergegeben werden. Eine kleine Platine mit dem Empfängerbaustein BK1068 macht es möglich. Mit geringstem Aufwand bauen Sie daraus Ihr eigenes Radio. Alles passt auf eine besonders kleine Steckplatine. Und trotzdem bietet Ihnen dieser Kalender mehr als einfach nur Aufbauen und Radiohören. In 24 Experimenten lernen Sie die einzelnen Bauteile und ihre Anwendung kennen. Und zahlreiche Schaltungsvarianten ermöglichen es Ihnen, Ihre eigenen Ideen umzusetzen. Am Ende bauen Sie Ihren ganz individuellen und einzigartigen UKW-Empfänger. Lassen Sie Ihrer Kreativität freien Lauf! Wir wünschen viel Freude und eine frohe Adventszeit! Das Symbol der durchkreuzten Mülltonne bedeutet, dass dieses Produkt getrennt vom Hausmüll als Elektroschrott dem Recycling zugeführt werden muss. Wo Sie die nächstgelegene kostenlose Annahmestelle finden, sagt Ihnen Ihre kommunale Verwaltung Franzis Verlag GmbH, Richard-Reitzner-Allee 2, D Haar bei München 2015/01 Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien. Das Erstellen und Verbreiten von Kopien auf Papier, auf Datenträgern oder im Internet, insbesondere als PDF, ist nur mit ausdrücklicher Genehmigung des Verlags gestattet und wird widrigenfalls strafrechtlich verfolgt. Die meisten Produktbezeichnungen von Hard- und Software sowie Firmennamen und Firmenlogos, die in diesem Werk genannt werden, sind in der Regel gleichzeitig auch eingetragene Warenzeichen und sollten als solche betrachtet werden. Der Verlag folgt bei den Produktbezeichnungen im Wesentlichen den Schreibweisen der Hersteller Radio Kalender_NEU_03.indd :50:28

3 Inhaltsverzeichnis 1 Der Lautsprecher. r Betriebsspannung 3 Volt Mehr Widerstand Die Mini-Steckplatine Ein Schalter aus Draht Die rote Leuchtdiode Elektrischer Energiespeicher Der Scheibenkondensator Das einfachste Radio Scan-Down Gedimmte LED Up/Down-Scanner Antennenschleife Lautstärke reduzieren Unterstützte Batterie Und wieder lauter Standby-Funktion Bereitschaftsanzeige Reset-Funktion Endverstärker Klangveränderung Powerdown Noch mehr Verstärkung Alle Funktionen Bauteile 1. Lautsprecher 2. Batteriefach 3. Widerstand 1 kω 4. Steckboard 5. Draht 1m 6. LED ro t 7. Elko 100 µf 8. Kondensator 100 nf 9. FM-Platine BK Taster 11. Widerstand 4,7 kω 12. Taster 13. Widerstand 10 kω 14. Taster 15. Elko 10 µf 16. Taster 17. Taster 18. BC547B 19 Taster 20. BC547B 21. Kondensator 100 nf 22. Widerstand 33 Ω 23. Widerstand 4,7 Ω 24. Widerstand 100 kω Radio Kalender_NEU_03.indd :50:37

4 1 Der Lautsprecher Hinter dem ersten Türchen Ihres Kalenders finden Sie einen Lautsprecher mit angelöteten Drähten. Untersuchen Sie ihn genau, denn der Lautsprecher ist eines der wichtigsten Bauteile in einem Radio. Auf der Vorderseite befindet sich die Membran. Sie lässt sich vorsichtig etwas nach innen drücken und federt dann zurück. Wenn Sie mit dem Finger auf die Membran klopfen, entsteht ein Geräusch. Das zeigt schon das Prinzip des Lautsprechers: Eine Bewegung der Membran erzeugt Schall. Halten Sie die beiden Anschlussdrähte kurz an die Pole einer 1,5-V- Batterie. Einer der Drähte wird an der Batterie festgehalten, der andere nur kurz verbunden. Immer wenn der Kontakt geschlossen oder geöffnet wird, entsteht ein Knacken. Der Strom durch den Lautsprecher führt zu einer Bewegung der Membran, wodurch ein Schallimpuls erzeugt wird. Auf der Rückseite befindet sich ein starker Magnet. Im Inneren verborgen gibt es eine Drahtspule, deren beide Anschlüsse mit den Kontakten und den angelöteten Kabeln verbunden sind. Die Membran lässt sich deshalb durch einen elektrischen Strom und das damit verbundene Magnetfeld der Spule bewegen. 2 Betriebsspannung 3 Volt 1. Tag Öffnen Sie das zweite Türchen und nehmen Sie ein Batteriefach für zwei 1,5-V-Zellen heraus. Legen Sie beide Batterien ein. Vermeiden Sie einen Kurzschluss, also eine direkte Verbindung der beiden Drähte des Batteriefachs. Bei einem Kurzschluss kann bei frischen Batterien ein so großer Strom fließen, dass die Anschlussdrähte glühend heiß werden. Arbeiten Sie am besten zuerst nur mit normalen Zink-Kohle-Batterien, weil deren Kurzschlussstrom geringer und weniger gefährlich ist. Alkalizellen liefern im Fehlerfall einen wesentlich größeren Strom, was die Gefahr von Schäden vergrößert. Akkus sind ebenfalls gefährlich und darüber hinaus wegen der von 1,5 V abweichenden Spannung weniger für diese Versuche geeignet. 2. Tag Wiederholen Sie das Experiment vom ersten Tag nun mit der höheren Spannung von 3 V. Das Knacken ist deutlich lauter. Achtung, der Stromkreis darf nur für kurze Momente geschlossen bleiben, weil der Lautsprecher auf die Dauer überlastet würde und die Batterien schnell altern. Testen Sie beide Richtungen, indem Sie das rote Kabel des Lautsprechers einmal an den Pluspol und einmal an den Minuspol halten und das schwarze Kabel jeweils an den Gegenpol. Im einen Fall wird die Membran etwas nach innen gezogen, im anderen Fall nach außen gedrückt. Trotzdem entsteht in beiden Fällen das gleiche Geräusch Radio Kalender_NEU_03.indd :50:37

5 3 Mehr Widerstand Der Lautsprecher selbst hat einen elektrischen Widerstand von 8 Ohm. Andere Bauteile haben wesentlich mehr Widerstand. Hinter dem Türchen Nr. 3 finden Sie einen Widerstand mit 1 kω (Kiloohm). Er trägt Farbringe mit den Farben Braun (1), Schwarz (0) und Rot (00), was 1000 Ohm bedeutet. Ein vierter, goldener Ring steht für die Toleranzklasse 5%. Widerstände dienen oft dazu, eine Stromstärke zu verringern. In diesem Fall soll der Widerstand in Reihe zum Lautsprecher an die Batterie gelegt werden. Er sorgt dafür, dass der Strom durch den Lautsprecher geringer wird. Jetzt ist das Knacken wesentlich leiser. Testen Sie die Funktion des Lautsprechers auch bei diesem Versuch wieder mit vertauschten Batterieanschlüssen. Zwar ändert sich dann die Richtung der Membranbewegung, aber das Geräusch bleibt gleich. Der Versuch zeigt, dass die Stromrichtung für den Lautsprecher beliebig ist. Aber Achtung, bei den folgenden Versuchen mit einer LED und einem integrierten Schaltkreis muss die Polarität stimmen. Plus- und Minuspol dürfen dann nicht mehr vertauscht werden. 4 Die Mini-Steckplatine 3. Tag Das vierte Türchen verbirgt eine besonders kleine Labor-Steckplatine, auf der alle folgenden Versuche aufgebaut werden sollen. Mit dieser Steckplatine vereinfacht sich der Aufbau komplizierter Schaltungen. Das Steckfeld mit insgesamt 170 Kontakten im 2,54-mm-Raster sorgt für eine sichere Verbindung der Bauteile. Es besteht aus 34 vertikalen Streifen mit je 5 Kontakten. Das Einsetzen von Bauteilen benötigt relativ viel Kraft. Die Anschlussdrähte knicken daher leicht um. Wichtig ist, dass die Drähte exakt von oben eingeführt werden. Dabei hilft eine Pinzette oder eine kleine Zange. Ein Draht wird möglichst kurz über dem Steckbrett gepackt und senkrecht nach unten gedrückt. So lassen sich auch empfindliche Anschlussdrähte wie die verzinnten Enden der Anschlussdrähte des Batterieclips und des Lautsprechers ohne Knicken einsetzen. Falls Drähte nur sehr schwer eingesteckt werden können, weiten Sie die Kontakte zunächst etwas mit einer Nadel. Bauen Sie den einfachen Stromkreis mit Widerstand und Lautsprecher noch einmal auf der Steckplatine auf. Beim Verbinden der Bauteile ertönt wieder das schon bekannte Knacken aus dem Lautsprecher. Da der Widerstand die Stromstärke ausreichend begrenzt, darf der Stromkreis ohne Gefahr einer Überlastung lange geschlossen bleiben. In dieser Zeit entsteht aber absolut kein Geräusch. Nur eine Änderung des Stroms sorgt für eine Bewegung der Membran. Wenn Sie den Stromkreis öffnen, indem Sie eine Batterie entnehmen oder einen Draht herausziehen, ertönt ein Knacken. Eigentlich ist es gleichgültig, welche Kontakte Sie für den Versuch verwenden. Wenn Sie sich aber genau an die Aufbauzeichnung halten, haben Sie bei den folgenden Versuchen einen Vorteil. Die Batteriekabel sind genau an der siebten Kontaktschiene von rechts eingesteckt, und da können sie bei allen folgenden Versuchen bleiben. Die Kabel müssen also nicht mehrfach eingesteckt werden und nutzen daher nicht ab. 4. Tag Radio Kalender_NEU_03.indd :50:37

6 5 Ein Schalter aus Draht Komplexere Schaltungen benötigen Drahtverbindungen. Den passenden Schaltdraht finden Sie hinter dem fünften Türchen. Schneiden Sie Drahtstücke von 2 cm Länge ab und entfernen Sie die Isolierung. Der Schalter besteht aus zwei blanken Drahtstücken mit etwas Abstand, die sich leicht bewegen lassen. Mit dem Finger können Sie die beiden blanken Drähte zusammendrücken, sodass der Stromkreis geschlossen ist. Bei jeder Betätigung des Schalters hört man ein leises Knacken aus dem Lautsprecher. 6 Die rote Leuchtdiode 5. Tag Hinter dem Türchen Nr. 6 verbirgt sich eine rote Leuchtdiode (LED). Sie soll später als Betriebsanzeige 6. Tag für das Radio verwendet werden. Eine LED darf niemals direkt mit der Batte- rie verbunden werden und wird hier mit einem Vor widerstand von 1 kω betrieben. Beachten Sie die Einbaurichtung. Der kurze Anschlussdraht ist die Kathode (der Minuspol) und wird mit dem Minuspol der Batterie verbunden. Man erkennt diese Seite der LED auch an einer Abflachung des Gehäusekragens und an dem größeren Metallhalter im Inneren, auf dem der eigentliche LED-Kristall befestigt ist. Sobald die LED korrekt eingebaut wurde, leuchtet sie. Falls sie falsch herum eingebaut wurde, fließt kein Strom. Das ist für eine normale LED unschädlich, aber sie bleibt dunkel. Der Lautsprecher ist über den Schalter parallel zur LED angeschlossen, damit ein zusätzliches kleines Experiment durchgeführt werden kann. Wenn Sie den Schalter schließen, entsteht wieder ein leises Knacken. Gleichzeitig geht die LED aus. Der geringe Widerstand des Lautsprechers führt dazu, dass der gesamte Strom durch den Lautsprecher fließt und die LED nicht mehr leuchtet Radio Kalender_NEU_03.indd :50:38

7 7 Elektrischer Energiespeicher Öffnen Sie das Türchen Nr. 7 und nehmen Sie einen Elektrolytkondensator (Elko) mit einer Kapazität von 100 µf (Mikrofarad) heraus. Beachten Sie beim Einbau die Polung. Der Minuspol ist durch einen weißen Streifen gekennzeichnet und hat den kürzeren Anschluss. Ein Kondensator enthält zwei voneinander isolierte Metallfolien, die elektrisch aufgeladen werden können. Der Kondensator wird damit zu einem Speicher elektrischer Energie. Der Elko lädt sich in diesem Versuch bis auf die Spannung der LED von etwa 2 V auf. Er speichert dabei so viel Energie, dass beim Schließen des Schalters ein lauter Knack entsteht. Für einen sehr kurzen Moment fließt ein Strom durch den Lautsprecher, der mehrfach größer ist als der Strom durch den Vorwiderstand. Achtung, ein Elko darf niemals falsch herum angeschlossen werden, weil damit nach kurzer Zeit die Isolierschicht zersetzt würde. Im Inneren des Elkos befindet sich eine Flüssigkeit, die dabei heiß wird und einen erheblichen Druck aufbauen kann. Im Extremfall kann der Elko aufplatzen und eine ätzende Flüssigkeit freigeben. Diese Gefahr ist besonders groß, wenn ein Elko falsch gepolt direkt an eine Batterie angeschlossen wird. 8 Der Scheibenkondensator 7. Tag Hinter dem Türchen Nr. 8 finden Sie einen weiteren Kondensator. Diesmal handelt es sich um einen keramischen Kondensator in Form einer kleinen Scheibe. Er hat eine Kapazität von 100 nf (Nanofarad). Der Aufdruck 104 steht für pf (Pikofarad). Dieser Kondensator hat damit eine tausendfach kleinere Kapazität als der Elko mit 100 µf (1000 nf = 1 µf), speichert also bei gleicher Spannung nur ein Tausendstel der Energie. Keramische Kondensatoren dürfen in beiden Richtungen betrieben werden und halten auch Wechselspannungen aus. Sie werden auch bei hohen Frequenzen eingesetzt und erfüllen viele Aufgaben in einem Radio. Ersetzen Sie den Elko aus dem vorigen Versuch durch den keramischen Kondensator. Die LED reagiert genauso, aber das Knacken des Lautsprechers ist nun wesentlich leiser. 8. Tag Radio Kalender_NEU_03.indd :50:38

8 9 Das einfachste Radio Hinter dem Türchen Nr. 9 finden Sie die Radioplatine mit acht Anschlussbeinchen. Nicht alle Funktionen müssen gleich zu Anfang benutzt werden. Der erste Versuch zeigt ein ganz besonders einfaches Radio, das aber bereits voll seinen Zweck erfüllt. Bauen Sie die Radioplatine genau an der Position ein, die der Aufbauplan zeigt. Das ist wichtig, weil in den folgenden Versuchen der gesamte Platz gebraucht wird. Achten Sie sorgfältig darauf, dass die Platine richtig herum eingesetzt ist und dass der Plus- und der Minusanschluss korrekt angeschlossen werden. Ein falscher Anschluss der Betriebsspannung kann das Modul zerstören. Der Lautsprecher wird über den Elko angeschlossen. Auch hier ist die korrekte Polung wichtig, der Minus-Strich weist in Richtung Lautsprecher. Die Antenne besteht aus einem nur zehn Zentimeter langen Drahtstück. Der keramische Kondensator wird am Anschluss P (Power On/Off) verwendet, damit das Radio sich mit dem Anlegen der Batteriespannung sofort einschaltet. Zusätzlich dient ein aus Draht selbst gebauter Schalter für die Einstellung der Empfangsfrequenz. Am Anfang hören Sie wahrscheinlich nur ein leises Rauschen, denn das Radio ist auf die kleinste Frequenz am unteren Rand des UKW-Bereichs eingestellt, wo vermutlich kein Sender arbeitet. Betätigen Sie dann kurz den Drahtschalter. Damit beginnt ein Sender-Suchlauf. Wahrscheinlich müssen Sie mehrmals drücken, bis der erste Sender gefunden wurde. Testen Sie nacheinander alle vorhandenen Stationen. Vom oberen Ende des Bereichs springt das Radio zurück an den Anfang, Mit diesem Versuch haben Sie bereits ein praktisch einsetzbares Radio gebaut. Die Lautstärke ist nicht besonders hoch und noch nicht einstellbar. Aber Sie können den Lautsprecher auf einen geeigneten Resonanzkörper wie z. B. eine kleine Pappschachtel legen, um den Klang zu verbessern. 10 Scan-Down 9. Tag Öffnen Sie das zehnte Türchen und nehmen Sie einen Tastschalter heraus. Er ersetzt den bisher verwendeten Drahtschalter. Der Schalter wird aber diesmal nicht an den Pluspol, sondern an den Minuspol angeschlossen. Damit ändert sich die Richtung des Suchlaufs. Mit jeder Betätigung des Tasters wird der folgende Sender auf der nächstkleineren Frequenz gefunden. Nach dem Start springt der Empfänger daher von der untersten Frequenz zunächst an das obere Ende des Bereichs und findet den obersten Sender. Achtung, beim Einsetzen des Tastschalters in die Steckplatine muss die Einbaurichtung beachtet werden. In der korrekten Einbaurichtung passen allerdings die Anschlusskontakte schlecht in die Kontaktfedern der Steckplatine. Verdrehen Sie daher alle vier Beinchen mithilfe einer Flachzange nahe am Schaltergehäuse um 90 Grad. Dann lässt sich der Schalter gut einsetzen und wird sicher gehalten. Für noch mehr Lautstärke und einen volleren Klang brauchen Sie eine kleine Lautsprecherbox. Auf der Rückseite des Kalenders finden Sie die Vorlage für ein kleines Radiogehäuse, das als Lautsprecherbox dienen kann. Schneiden Sie dazu den Karton aus, kleben Sie ihn zu einer geschlossenen Box zusammen und schneiden Sie ein ca. 1 cm großes Schallloch hinein, auf das der Lautsprecher gelegt werden kann. Damit verbessert sich vor allem die Tiefenwiedergabe. Bereits jetzt können Sie hören, dass das Radio einen besonders klaren Klang hat. Das liegt an der digitalen Signalverarbeitung im Radio-IC BK1068. Alle Aufgaben wie die Einstellung der genauen Frequenz, die Filterung und die Demodulation des FM-Signals werden von einem digitalen Signalprozessor erledigt. Trotzdem kann es vorkommen, dass die Sendersuche auf einer gestörten Frequenz endet. Dann müssen Sie noch einmal auf den Scan-Knopf drücken. 10. Tag Radio Kalender_NEU_03.indd :50:38

9 11 Gedimmte LED Eine zu helle LED kann störend wirken, vor allem wenn man am Abend bei gedämpftem Licht in entspannter Atmosphäre den Klängen des Radios lauscht. Weniger Helligkeit erreicht man mit einem größeren Widerstand von 4,7 kω, (Gelb, Violett, Rot), den Sie hinter dem Türchen Nr. 11 finden. Mehr Widerstand bedeutet weniger Strom. Nehmen Sie den 1-kΩ-Widerstand aus der Schaltung und setzen Sie den 4,7-kΩ- Widerstand ein. Das LED-Licht ist nun weniger hell. Schon am kommenden Tag wird der 1-kΩ- Widerstand an anderer Stelle in Ihrem Radio eingesetzt werden. Heben Sie alle Bauteile gut auf, auch wenn sie gerade nicht zum Einsatz kommen. Vor allem die Widerstände und Kondensatoren können ganz unterschiedliche Aufgaben erfüllen. 12 Up/Down-Scanner 11. Tag Öffnen Sie das Türchen Nr. 12 und nehmen Sie einen zweiten Tastschalter heraus. Verdrehen Sie auch hier wieder alle vier Anschlüsse um 90 Grad. Erweitern Sie Ihre Radioschaltung so, dass Sie nun den Suchlauf in beide Richtungen starten können: Scan-Up (S+) und Scan-Down (S-). Hier kommt auch wieder der 1-kΩ-Widerstand zum Einsatz. Er verbessert die Sicherheit Ihres Radios gegen Fehlbedienung. Wenn jemand nämlich versehentlich beide Tastschalter zugleich betätigt, könnte es einen Kurzschluss der Batterie geben. Der Widerstand sorgt dann dafür, dass der Strom klein und ungefährlich bleibt. Andere einfache Radios besitzen eine Scan-Funktion nur in aufsteigender Richtung. Wenn man dann zu dem zuletzt gehörten Sender zurückkehren will, muss man den gesamten Suchlauf neu starten. Mit zwei Tastern für Up und Down hat man es bequemer. Man kann mal eben weitersuchen und dann ganz leicht wieder zur alten Frequenz zurückkehren. Dass beide Richtungen über den gleichen Anschluss S der Platine gesteuert werden können, liegt an einer Besonderheit des Radio-ICs. Im Normalzustand findet man am Scan-Pin die halbe Betriebsspannung von ca. 1,5 V. Der untere Taster kann die Spannung gegen den Minuspol schalten, sodass ein Scanvorgang zu tieferen Frequenzen gestartet wird. Der obere Taster dagegen schaltet den Eingang auf 3 V und startet damit einen Suchlauf in die andere Richtung. Tatsächlich arbeitet in dem IC ein kleiner Computer, der den digitalen Signalprozessor steuert. Bei einem Suchlauf testet er nacheinander viele Empfangskanäle, bis ein Sender mit ausreichender Stärke gefunden wird. 12. Tag Radio Kalender_NEU_03.indd :50:39

10 13 Antennenschleife Hinter dem Türchen Nr. 13 finden Sie einen Widerstand mit 10 kω (Braun, Schwarz, Orange). Bauen Sie ihn als Vorwiderstand der LED ein. Damit wird die Helligkeit noch einmal reduziert. Testen Sie, ob die geringere LED-Helligkeit Ihnen reicht. Der 10-kΩ-Widerstand wird in den folgenden Experimenten noch andere Aufgaben erfüllen. Die wichtigere Änderung dieses Tages betrifft die Antenne. Es wird eine Drahtschleife mit einem Durchmesser von etwa 10 cm zwischen dem Antenneneingang A und Masse verwendet. Damit erreicht man in vielen Fällen einen besseren Empfang als mit der bisherigen Antenne. Verwenden Sie einen Drahtabschnitt von 40 cm Länge. Die Antenne kann zu einer größeren oder kleineren Schleife geformt werden. Experimentieren Sie mit unterschiedlichen Formen. Eine möglichst große Fläche erlaubt auch den Empfang schwacher Stationen. Mit einer kleineren Fläche können Störungen durch Übersteuerung des Empfängers reduziert werden. Außerdem hat diese Antenne eine Richtwirkung. Durch Drehen der Schleife kann in einigen Fällen der Empfang verbessert werden. 14 Lautstärke reduzieren 13. Tag Das Türchen Nr. 14 bringt einen weiteren Tastschalter. Schießen Sie ihn an den Volume- Anschluss V des Moduls an, also an den Eingang zur Steuerung der Lautstärke. Nach dem Einschalten ist das Radio zuerst auf maximale Lautstärke eingestellt. Mit dem Taster am Minusanschluss kann man die Lautstärke nur verringern. Tippen Sie mehrfach kurz auf den Taster, um die Lautstärke passend einzustellen. 14. Tag Ein langer Druck auf die Taste verringert die Lautstärke kontinuierlich bis auf Null. Da es vorerst noch keinen Lauter-Taster gibt, müssen Sie die Batterien einmal kurz aus dem Halter nehmen, um das Radio wieder neu und mit voller Lautstärke zu starten Radio Kalender_NEU_03.indd :50:39

11 15 Unterstützte Batterie Einen weiteren Kondensator mit 10 µf finden Sie im Fach Nr. 15. Ein solcher Kondensator wird später als Koppelkondensator zwischen Empfänger und Verstärker benötigt. Er kann aber auch an anderer Stelle nützlich sein. Eine typische Aufgabe für den Einsatz eines Kondensators ist die Entkopplung der Betriebsspannung. Das ist eine oft geübte Praxis und gilt als guter Stil in der Hochfrequenztechnik. Man schaltet den Kondensator zwischen Plus und Minus der Betriebsspannung. Damit werden schnelle Laständerungen aufgefangen und eventuelle Störspannungen auf der Versorgungsleitung verringert. Man bezeichnet diesen Kondensator auch als Bypass-Kondensator, weil er sozusagen einen Nebenweg zur Batterie bildet. Immer wenn die Batteriespannung gerade steigt, wird der Kondensator geladen, wenn die Spannung sinkt, gibt er Ladung ab und unterstützt damit die Batterie. Auch der Ausdruck Stützkondensator ist deshalb üblich. 16 Und wieder lauter 15. Tag Hinter dem Türchen Nr. 16 finden Sie noch einen Tastschalter. Mit ihm soll das Radio so erweitert werden, dass man die Lautstärke nicht nur verringern, sondern auch erhöhen kann. Der Volume-Eingang V besitzt wie der Scan-Eingang drei Zustände: Neutral (ca. 1,5 V), Minus (ca. 0 V) und Plus (ca. 3V). Gegen einen Kurzschluss beim versehentlichen Drücken beider Taster hilft wieder ein Widerstand. Dieser Widerstand von 1 kω schützt sowohl die S-Tasten als auch die V-Tasten. 16. Tag In den meisten Fällen bemerkt man keinen Unterschied, weil die Empfängerplatine bereits einen Kondensator mit 100 nf enthält. Es kann sich aber eine Verbesserung des Empfangs ergeben, wenn die Batterien bereits schwach sind. Besser wäre ein wesentlich größerer Kondensator. Tatsächlich wird später auch einmal der 100-µF-Elko, der jetzt noch als Koppelkondensator gebraucht wird, für diese Aufgabe eingesetzt werden Radio Kalender_NEU_03.indd :50:39

12 17 Standby-Funktion Im Fach Nr. 17 finden Sie noch einen Tastschalter. Damit können Sie das Radio stumm schalten und mit der folgenden Betätigung wieder einschalten. Eine Besonderheit dieses Radios ist, dass der zuletzt eingestellte Sender und die zuletzt eingestellte Lautstärke im Standby-Modus erhalten bleiben, solange die Batterie angeschlossen bleibt. Sie müssen also nicht alles wieder neu einstellen, sondern können Ihren Lieblingssender kurz abschalten und dann weiterhören. 18 Bereitschaftsanzeige 17. Tag Hinter dem Türchen Nr. 18 finden Sie einen Transistor BC547B. Ein Transistor dient bei Bauteilen zum Verstärken eines elektrischen Stroms. Ein kleiner Strom durch den Basis- Anschluss (mittlerer Pin) steuert einen größeren Strom durch die äußeren Anschlüsse Emitter und Kollektor. Hier wird der Transistor verwendet, um den Standby-Modus des Radios anzuzeigen. Im Ruhezustand ist die LED an, im aktiven Zustand geht sie aus. So weiß man immer, dass das Radio noch in Bereitschaft ist. 18. Tag Im Standby-Modus (Power Down) braucht das Radio nur wenige Mikro ampere, die Batterie wird also geschont. Allerdings braucht die LED noch etwas Strom. Eine Unterbrechung bis zu einer Stunde ist noch sinnvoll. Erst wenn das Radio für längere Zeit nicht benutzt werden soll, sollte man eine der beiden Batterien aus dem Batteriefach nehmen. Die Spannung am Eingang S ist im aktiven Zustand etwa 1,5 V, steigt aber im Power-Down-Zustand auf 3 V an. Nun wird der Transistor in den leitenden Zustand geschaltet und die LED geht an. Die LED braucht mindestens eine Spannung von etwa 1,7 V. Dazu kommt eine Spannung von mindestens 0,5 V zwischen Basis und Emitter, bei der der Transistor zu leiten beginnt. Bei Spannungen unter 2,2 V am S-Eingang bleibt die LED daher aus. Wegen der hohen Stromverstärkung des Transistors ist der Basisstrom so klein, dass er die normale Funktion der Scan-Tasten nicht beeinflusst Radio Kalender_NEU_03.indd :50:40

13 19 Reset-Funktion Nur eine Funktion des Radios wurde bisher noch nicht verwendet. Der R-Eingang (Reset) blieb bisher frei. Dazu wird ein weiterer Tastschalter benötigt, der hinter dem Türchen Nr. 19 zum Vorschein kommt. Schaltet man den R-Eingang gegen Masse, dann beginnt das Radio wieder an der untersten Frequenz. Das kann hilfreich sein, wenn man einen bestimmten Sender sucht. Man weiß z. B., dass die gesuchte Station der dritte Sender von unten ist. Dann drückt man zunächst Reset und dann so oft S+, bis dieser Sender gefunden ist. Wenn der gesuchte Sender ganz am oberen Rand liegt, drückt man Reset und dann S-. Mit sechs Tastern ist das Radio voll ausgerüstet. Eigentlich könnte man sich nun zurücklehnen und einfach nur Radio hören. Es gibt jedoch immer noch etwas zu verbessern. Aber eigentlich ist das Steckboard ja schon voll. In den folgenden Versuchen wird es also auch darum gehen, Platz zu sparen. Der Reset-Taster muss dann erst einmal weichen, kommt aber ganz am Ende wieder zum Einsatz. Genauso ergeht es der LED- Betriebsanzeige. 20 Endverstärker 19. Tag Das Fach Nr. 20 enthält einen weiteren Transistor BC547B. Damit soll ein einfacher Endverstärker aufgebaut werden. Das originale Audiosignal gelangt über einen Koppelkondensator mit 10 µf an die Basis des Verstärkers. Der Lautsprecher liegt in der Kollektorleitung. Der Kollektorstrom wird durch den 10-kΩ-Widerstand eingestellt. Die Verstärkung ist eher zu groß. Deshalb muss im Normalfall die Lautstärke reduziert werden, während bei zu hoher Aussteuerung des Verstärkers starke Verzerrungen entstehen. Das Radio ist dann zwar lauter, aber nicht mehr so klar. Vergessen Sie nicht, nach dem Abschluss der Experimente die Batterie herauszunehmen, denn dieser Verstärker verbraucht auch dann noch Strom, wenn das Radio in den Standby-Betrieb geschaltet wurde. Mit diesem Endverstärker steigt der Stromverbrauch des Radios auf etwa 80 ma. Der Verstärker arbeitet in Klasse-A-Betrieb. Das bedeutet, dass der volle Strom auch fließt, wenn die Lautstärke gering ist. Der Strom durch den Lautsprecher ist von der genauen Batteriespannung und von der Verstärkung des Transistors abhängig. Am Basiswiderstand von 10 kω liegt eine Spannung von etwa 2 V. Daraus ergibt sich ein Basisstrom von 0,2 ma. Mit einem typischen Stromverstärkungsfaktor von 300 des BC547B kann man einen Kollektorstrom von rund 60 ma erwarten. Zum Vergleich: Das Radiomodul ohne Verstärker braucht nur etwa 20 ma. Testen Sie auch einmal einen Basiswiderstand von 4,7 kω. Damit erreichen Sie eine noch höhere Lautstärke. Allerdings wird auch der Stromverbrauch noch einmal deutlich größer. 20. Tag Radio Kalender_NEU_03.indd :50:40

14 21 Klangveränderung Im Fach Nr. 21 finden Sie einen weiteren Kondensator mit 100 nf (104) Damit soll der Klang verändert werden. Der Transistorverstärker wird dazu so umgebaut, dass die Höhen deutlich geschwächt werden. Damit hat man einen Ausgleich zu dem höhenbetonten Klang des kleinen Lautsprechers. Entscheiden Sie selbst, ob Ihnen der veränderte Klang besser gefällt. Nicht zuletzt hängt der Klang auch von der verwendeten Lautsprecherbox ab. Der Kondensator von 100 nf bildet zusammen mit dem neu eingefügten Widerstand von 1 kω ein Tiefpassfilter. Der Verstärker hat nun eine geringere Gesamtverstärkung. Statt des Widerstands können Sie versuchsweise auch wieder eine Drahtbrücke einsetzen. Damit steigen die Lautstärke und auch die Höhenwidergabe, weil das Tiefpassfilter nun weniger wirksam ist. 22 Powerdown 21. Tag Öffnen Sie das Türchen Nr. 22 und nehmen Sie einen Widerstand mit 33 Ω (Orange, Orange, Schwarz) heraus. Damit soll der NF-Verstärker noch einmal verbessert werden. Eines der Ziele ist, dass der Verstärker mit abgeschaltet wird, wenn das Radio sich im Standby-Modus befindet. 22. Tag Die Basis des Transistors liegt diesmal direkt am Ausgang des Radiomoduls. Hier findet man im aktiven Zustand eine Spannung von etwa 1,5 V. Da zwischen Basis und Emitter etwa 0,7 V liegen, bleiben noch etwa 0,8 V am Emitterwiderstand von 33 Ω. Deshalb stellt sich ein Emitterstrom von etwa 25 ma ein, und zwar unabhängig von der genauen Stromverstärkung des Transistors. Der Arbeitsstrom wird durch die Gegenkopplung des Emitterwiderstands stabilisiert. Die Gegenkopplung sorgt allerdings zugleich für eine geringe Lautstärke. Im Standby-Modus sinkt die Spannung am L-Ausgang auf 0 V. Damit wird auch der Verstärkertransistor abgeschaltet Radio Kalender_NEU_03.indd :50:41

15 23 Noch mehr Verstärkung Der zuletzt aufgebaute Verstärker war recht leise. Hinter dem Türchen Nr. 23 finden Sie einen Widerstand mit 4,7 Ω (Gelb, Violett, Gold). Er wird nun eingebaut, um die Verstärkung zu erhöhen. Die Gegenkopplung wird für Wechselspannung ausreichend hoher Frequenz weitgehend aufgehoben, was die Gesamtverstärkung erhöht. Zugleich bleibt die Gegenkopplung für Gleichspannung erhalten, sodass der Arbeitspunkt weiterhin gut stabilisiert ist. Um die Verstärkung noch weiter zu erhöhen, können Sie testweise den 4,7- Ω-Widerstand durch einen Draht ersetzen. Allerdings wird der Verstärker dann schnell übersteuert, sodass Sie die Lautstärke wieder etwas zurücknehmen müssen. 24 Alle Funktionen 23. Tag Das Radio soll nun zu einem Abschluss kommen und alle Funktionen, einschließlich Reset und der Betriebsanzeige, erhalten. Das letzte Türchen verbirgt einen Widerstand mit 100 k (Braun, Schwarz, Gelb). Er wird als Basis widerstand des Schalttransistors für die LED eingesetzt. Zusätzlich wird ein Kondensator mit 100 nf zwischen Basis und Kollektor eingebaut. Damit wird der LED-Strom geglättet, es werden also Schwankungen durch das Audiosignal vermieden. Die LED leuchtet nur im aktiven Zustand des Radios, im Standby-Modus ist sie aus. 24. Tag Es gibt auch wieder einen Reset-Taster. Aus Platzgründen muss das Radio aber insgesamt mit fünf Tastern auskommen. Deshalb wurde die Bedienung verändert und ein gemeinsamer Down-Taster eingefügt. Die Scan-Taste S und die Volume-Taste V haben im Normalzustand die Up-Funktion. Erst wenn man gleichzeitig auf die Minus-Taste (Down) drückt, wird die entspre Radio Kalender_NEU_03.indd :50:41

16 chende Funktion in Gegenrichtung (tiefer, leiser) ausgeführt. Die vierte Taste im Tastenblock ist nun die Power-Down-Taste. Deshalb kann der fünfte Taster für die Reset-Funktion verwendet werden. und das zugehörige Schaltbild: Die Verstärker bleibt unverändert, ist aber jetzt mit der Betriebsanzeige gekoppelt. Insgesamt sind daher zwei Transistoren im Einsatz und dazu fast alle anderen Bauteile aus dem Kalender. Das Ergebnis ist ein vollständiges und praktisch einsetzbares Radio hoher Qualität. Dank der besonders kleinen Steckplatine findet es Platz in den unterschiedlichsten Gehäusen. Aber auch die Schaltung kann noch verändert werden. Kombinieren Sie ganz nach Belieben verschiedene Bedienkonzepte und Endverstärker. Oder lassen Sie den Endverstärker im Interesse einer längeren Batterie-Lebensdauer weg (wie zuletzt am Tag 19), behalten aber die Betriebsanzeige bei. Am Ende sollte ein Radio stehen, das Sie gerne immer wieder einmal anschalten. Oft reichen ganz kleine Änderungen im Aufbau. Nehmen Sie einmal den Endtransistor aus dem letzten Aufbau und verschieben Sie den 100-µF-Elko. Schon haben Sie ein sparsames Radio ohne den Verstärker, aber mit allen anderen Funktionen. Zwei Widerstände sind zwar nun ohne Aufgabe, sie können aber aufgesteckt bleiben, um das Radio ganz schnell wieder auf den vorigen Stand zu bringen. Ein interessanter Nebeneffekt bei diesem Umbau: Der Lautsprecher-Elko sorgt im Zusammenhang mit dem verbleibenden Transistor für ein langes Nachleuchten der LED. Erst nach einigen Minuten wird sie mer klich schwächer. So kann man das Radio auch im Dunkeln noch gut finden. Das modifizierte Radio ohne Endverstärker Radio Kalender_NEU_03.indd :50:42