Grundlagen Funktechnik


Vorwort

Hallo lieber Elektronikfreund,

Auf den folgenden Seiten sollen einige Grundlagen analoger Funktechnik in praxisnahen Experimenten erläutert werden. Diese Seiten sollen anregen, die Funktechnik der 70er Jahre zu verstehen - vornehmlich AM Rundfunk. Die gezeigten Schaltungen sollen ein Grundverständniss für den Bau von Senderschaltungen sowie Empfängerschaltungen liefern. Dabei sind die (Grund-) Schaltungen sehr nah an realistischen Schaltungen, also Schaltungen, die man so mit abgeänderten Werten in gekauften Geräten in ähnlicher Form vorfinden würde.

Da dieser Kurs eher auf Bastelniveau daherkommen soll, habe ich mich dazu entschieden, die Versuche "persönlich" vorzustellen. Ihr werdet also mit "Ihr" und nicht distanziertem "Sie" angeredet. Dies schafft meines Erachtens nach eine entspanntere, persönlichere Atmosphäre.

Der Author stellt sich vor

Ich möchte mich hier kurz vorstellen. Mein Name ist Stefan Klaus. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieser Info Seiten bin ich 30 Jahre alt. Mit Elektronik kam ich schon in frühen Kindheitsjahren in Kontakt, so bastelte ich mit Trafos, Autorradios und ähnlichen Geräten. Über die Jahre wuchs mein Interesse an der Elektronik immer mehr, und auch mein Wissen wuchs durch das Lesen von Büchern (Später Internetseiten) und zahlreichen Experimenten. Ich habe eine abgeschlossene Berufsausbildung zum Elektroniker für Betriebstechnik. Die folgenden Schaltungen habe ich zwar nicht erfunden, die Erfindungen liegen sicher ettliche Dekaden zurück - allerdings - habe ich mir Gedanken gemacht, wie man interessante Schaltungen mit standard Bauelementen und so hoher Nachbausicherheit realisieren kann. Immerhin sind in Radios ja diverse Spezialbauteile, wie Ferritantenne, (großer) Drehkondensator, Filterspulen. Diese kann man zwar mit viel Aufwand bekommen, aber mir war es wichtig, das man diese Schaltungen einfach und unkompliziert nachbauen kann. Ich wünsche euch also viel Erfolg beim Expermentieren, und vor allem auch viel Spaß mit den vorgestellten Schaltungen.

Mit den Grundlagen Versuchen bekommt Ihr bereits einen sehr guten Eindruck in die Funktionsweise von Sender und Empfangsschaltungen. Mir war es wichtig, dort nur Bauelemente zu verwenden, die im Normalfall von verschiedenen Quellen leicht und sicher beschaffbar sein sollten. Oftmals reicht es aus, bei den Kapiteln jeweils die 1. Schaltung nachzubauen. Sie vermittelt einen Eindruck über die Funktion eines Schaltungskonzepts. Mit den Zusatzexperimenten nach dem ersten Versuch bekommt Ihr dann einen detalierteren Eindruck, der euch zum deutlicheren Verständniss der Grundlagen sicher hilfreich sein wird - in der Praxis könnt Ihr euch aber auch die Texte durchlesen und so die Dinge verstehen, ohne die Experimente gemacht zu haben.

Ihr lernt also, wie man seinen eigenen (Mittelwellen) Radiosender baut, welche technischen Verfahren in der Sendetechnik üblich sind. Dabei verfügen die Senderschaltungen natürlich über extrem wenig Sendeleistung - dies ermöglicht jedoch einen theoretisch lizenzfreien Betrieb: Soll heissen, Ihr dürft diese Sender rein theoretisch betreiben, mit dem "OK" der Bundesnetzagentur. Lest dazu aber das entsprechende Info Kapitel durch, welches ich euch am Anfang von Senderschaltungen geschrieben habe.

Nachdem Ihr einen guten Eindruck über die Funktionsweisen der Radiosender habt, erklärt euch dieser Grundkurs welche Radioschaltungen es gibt. Vom einfachen Detektorempfänger, bis hin zum modernen Superhet können hier verschiedene Mittelwellenempfänger selbst zusammenbauen. Dabei werden - anstatt IC´s - wie in 60er/70er Jahre Radios Transistoren verwendet. Das ist natürlich dann viel lehrreicher, als Schaltungen mit einem Integrierten Schaltkreis, dessen Interne Funktion im Detail unbekannt sein mag, nachzubauen.

Die Technologien, welche hier vorgestellt wurden sind größtenteils überholt. Heutige Sender und Empfänger sind oftmals in Digitaltechink aufgebaut, und liefern hervorragende Ergebnisse, welche oftmals einem analogen Empfänger in vielerlei Hinsicht extrem überlegen sind. Während man mit einem einfachen AM Radio beispielsweise nur einen Sender empfangen kann, so kann man sich mit einem Software Defined Radio empfänger einen großen Frequenzbereich anzeigen lassen, in einem Wasserfalldiagramm, und verschiedene Betriebsarten per Knofdruck demodulieren lassen. Viele SDR Empfänger können dann auch nach Bedarf zum Sender umgeschaltet werden. Was bei einem Analogen Aufbau ggf mit viel Schaltungsaufwand verbunden ist, geschieht bei einem SDR in Software. Die gezeigten Schaltungen sind also extrem veraltet - doch - das Thema Radio, Rundfunk - Funktechnik im generellen - findet weiterhin viel Anklang. Sowohl bei den Lizenzfreien Funkarten (CB, LPD, PMR, Freenet) als auch im Amateurfunk. Daher sollen die folgenden Versuche zur Neugier anregen, anregen eigene Experimente im Bereich der Funktechnik zu machen, und auch dazu beitragen, das, falls Ihr euch entschieden habt, mal in das Gebiet der Funktechnik reinzuschnuppern, Ihr mit einfachen Mitteln Experimente mit großem Lernfaktor durchführen könnt.

Bevor Ihr loslegen könnt, solltet Ihr euch diese Seite durchlesen, auf ihr werden alle notwendigen Vorbereitungsarbeiten beschrieben, die man benötigt, um mit den Experimenten voll durchzustarten

Für die folgenden Seiten gilt: Klickt auf ein Foto um es zu vergrößern. Bei den Schaltplänen gilt das gleiche, ich zeige euch erst die Grundschaltung, klickt Ihr anschließend auf den Schaltplan, gelangt Ihr zu der Schaltung, welche auf dem / den Steckboard/s aufgebaut ist

Fangen wir mal mit der Stückliste an, welche Bauelemente benötigt Ihr


Wenn möglich solltet Ihr euch einen Trimmkondensator beschaffen


Dabei gibt es verschiedene Versionen. Euer Trimmkondensator sollte wenigstens ...15pF schaffen. Kleinere Trimmkondensatoren die beispielsweise bis 2,5pF oder nur 5pF reichen funktionieren in den Schaltungen zwar auch, aber sehr schlecht. Es ist egal, ob euer Trimmkondensator 2,5...15pF hat, oder 5-40pF oder 3...20pF Er sollte im Bereich bis 90pF liegen, und physikalisch entweder 2 Kontakte haben (wie der kleine Rote auf dem Foto), wenn er 3 hat müsst Ihr einen Massekontakt abzwicken. Er sollte auch nicht zu groß sein. Ein 5-90pF trimmer mit fast 1cm Durchmesser ist zu groß, er passt zwar ins Steckboard, aber es ist eigendlich zu eng. Nehmt lieber einen kleinen Trimmkondensator mit 5mm Durchmesser - wie beispielsweise der Braune Trimmkondensator oben rechts im Bild.

Die Beschaffung eines Trimmkondensators wäre prinzipiell von enormer Wichtigkeit , da Ihr mit dem Trimmkondensator die Sendefrequenz bei den Senderschaltungen, sowie die Empfangsfrequenz bei den Empfängerschaltungen justieren könnt. Wenn es euch aber nicht möglich sein sollte, einen passenden Trimmkondensator zu beschaffen, so kauft einfach folgende Kondensatoren aus der Normreihe: 4,7pF, 15pF 18pF 27pF 33pF 47pF. Anstelle eines Trimmkondensators könnt Ihr dann später bei den Experimenten verschiedene Kondensatoren in das Steckboard stecken, so erhaltet ihr einen in Grenzen variablen Schwingkreis... Vor allem später bei den Empfängerschaltungen ist dies wichtig, wenn Ihr vor habt, nicht nur den Testaufbau zu probieren, sondern auch normalen Rundfunkempfang zu nutzen.

Welches Steckboard benötige ich für die Versuche?



Hier wird 2x das Steckboard "SYB-46" verwendet. Es ist recht kompakt, sodass man die Schaltungen verhältnissmäsig einigermaßen HF gerecht aufbauen kann, auf der anderen Seite bietet es genügend Platz, um auch komplexere Versuche wie einen Mittelwellen Superhet mit Lautsprecherbetrieb aufzubauen. Der Hauptrgund, wesshalb ich mich für dieses Steckboard entschieden habe, ist jedoch der, ihrer guten Verfügbarkeit. Neben diversen onlineshops / online Auktionshäusern, wo man dieses Steckboard beziehen kann, ist es auch in vielen Franzis Lernpaketen enthalten (z.B. Lernpaket Elektronik, Lernpaket Tesla Energie, Lernpaket Ultraschall usw usv...). Findet man keinen Onlineshop, der über so ein Steckboard verfügt, kann man immernoch über die - zum Zeitpunkt des erstellens dieses Grundkurses - Franzis Lernpakete indirekt beide Steckboards beziehen, denn diese Lernpakete gibt es z.B. bei Onlineshops, die das SYB-46 nicht führen. Ihr könnt selbstverständlich auch ein anderes Steckboard nehmen, allerdings beziehen sich die Aufbaupläne auf das SYB-46 und es könnte vorkommen, das auf einem anderen Steckboard und bei eigenem Layout die Experimente nicht so funktionieren, wie sie das tun sollten.

Welchen Radio benötige ich für die Senderversuche

Ihr benötigt einen Radio, welcher über Mittelwellenempfang verfügt. Die meisten Radios haben UKW - und Mittelwellenempfang. Ihr erkennt das an der Skala, das es 2 Frequenzbereiche gibt, einen für UKW der üblicherweise von 87,5-108Mhz geht, und einen für Mittelwelle, der von 52...160 geht. Das ist die Frequenz in Khz, und muss mal 10 genommen werden. Also 520...1600Khz (in etwa). Ich empfehle euch natürlich, das Ihr einen Taschenradio verwendet, da dieser kompakter ist, als ein großer Radio - und - bei den Versuchen oft auch eine gute Position des Empfängers für perfektes gelingen des Experimentes ermittelt werden muss. Hier ist es dann praktischer, wenn man einen kleinen Radio verwendet, als einen großen Radio welcher eher unhandlich ist.

Sehr zu empfehlen ist ein Radio mit Signal oder Feldstärkeanzeige. Mithilfe dieser Anzeige könnt Ihr sehr schnell die Funktion eurer Sendeschaltung nachweisen - das hilft vor allem in den Experimenten, wo ohne Modulation gesendet wird. Ich habe hier mal 2 Radios mit denen ich die Funktion so einer Pegelanzeige vorführen kann fotographiert. Natürlich soll das keine Werbung für den Panasonic 3500 oder den Sangean 909 darstellen, es gibt zahlreiche andere Radiogeräte, welche auch über eine "Sender" "Tune" "Signal" LED verfügen, oder wie der Sangean 909 über eine art S-Meter.

Oszillator ist ausgeschalten - kein Signal wird empfangen, Signal LED aus.

Oszillator ist eingeschalten - ein Signal wird empfangen, Signal LED an.


Oszillator ist ausgeschalten - keine Anzeige auf dem S meter.

Oszillator ist eingeschalten - S meter zeigt ein starkes Signal an


Natürlich könnt Ihr auch Radios verwenden, welche nicht über diese Signalanzeige verfügen. Allerdings wird es dann ein Stück weit schwieriger, den eigenen Oszillator im Mittelwellenband zu finden. Man stellt den Radio dann so ein, das man deutlich ein Rauschen aus dem Lautsprecher vernehmen kann, wenn kein Sender eingestellt ist, und sucht das Mittelwellenband ab. Der Oszillator / Sender macht sich dann (sofern keine Musik oder Sprache übertragen wird) dadurch bemerkbar, da sich das Rauschen im Radio entweder deutlich verringert - oder etwas lauter wird. Dies liegt an der Empfindlichkeit des Radios. Im Fall des leiserwerdenden Radios ersetzt das Signal des Oszillators / Senders das Grundrauschen das der Radio ohne Signal sonst empfängt. Da kein Ton übertragen wird ist auch kein Rauschen zu hören, höchstens noch sehr leises Rauschen, welches vom Oszillators / Senders / den Bauelementen im Radio kommt. Wird das Rauschen lauter addiert sich das Signal des Oszillators / Senders mit dem Grundrauschen, und das Rauschen im Radio wird lauter. In dem Fall den Radio einfach näher am Oszillator / Sender positionieren.

Für die Verbindung zwischen Tonquelle und Senderschaltungen solltet Ihr euch ein Stereo Audiokabel kaufen, welches von 3,5mm Klinke auf 2 Chinch Buchsen wandelt.

Für den Grundkurs habt Ihr ja bereits oben entsprechend der Stückliste eine Chinchbuchse gekauft. Dieses Kabel und die Buchse ermöglichen euch die Verbindung eurer Tonquelle mit den Versuchen. Weiterhin solltet Ihr eine Tonquelle organisieren, die Ihr für diese Versuche verwenden könntet, und bei der eine Beschädigung durch versehentliches, fehlerhaftes Anschließen nicht so schlimm wäre. Bei diversen online Auktionshäusern gibt es zum Zeitpunkt des erstellens dieses Grundkurses für o ftmals weniger als 10€ MP3 Player. Diese verfügen zwar oftmals über 256 oder 512MB Speicherplatz, was Heutzutage natürlich sehr wenig ist, jedoch sind sie für unsere Zwecke ideal geeignet. Sie liefern ein Kopfhörersignal mit variabler Lautstärke, und es reicht ja, wenn man 1-2 Tonproblen aufnimmt. Natürlich kann man bei 256MB Speicherplatz viel mehr aufnehmen, aber es geht ja bei diesen Experimenten nur um den Versuchscharaktär dahinter. Wer sein Smartphone oder Tablet nutzen möchte, kann dies natürlich auch tun. Alle Versuche geschehn jedoch auf eigene Verwantwortung. Ich übernehme keinerlei Haftung für Schäden an teuren Geräten.

Es empfiehlt sich außerdem für die Empfängerversuche noch ein 2-4m langes Stück Kabel zu organisieren, das Ihr mit "Minus" der Empfänger verbinden könnt. Dazu eignet sich jedes beliebige Kabel, falls vorhanden z.B. ein Kopfhörer mit Kabel, ein Verlängerungskabel, USB Kabel oder ähnliches. Wichtig ist, das das Kabel auf dem Boden ausgelegt werden kann und natürlich mit - ausser der Empfängerschaltung dann - nichts anderem fest verbunden ist. Das Kabel kann aber auch weggelassen werden, doch wie oben schon geschrieben verbessert es den Empfang der Empfängerschaltungen deutlich.

Nachdem Ihr nun die Bauteile und Gerätschaften entsprechend der Anleitungen gekauft habt seid Ihr fast bereit, die Versuche durchzuführen. Auf der folgenden Seite erkläre ich euch, wie Ihr die Teile vorbereiten solltet, und wie Ihr mit dem Steckboard arbeiten könnt.

Bevor Ihr mit den Experimenten anfangt, solltet Ihr die Bauteile vorbereiten

Weitere Links

Kapitel über Oszillatoren lernt euch wie man einen Oszillator baut, und welche Oszillatoarten es gibt. Oszillatoren sind der wichtigste Bestandteil eines Senders, daher solltet Ihr mit diesem Kapitel beginnen.


Impressum