80m-Audion-mit-C-Diode

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80m-Audion mit C-Dioden-Abstimmung

Das bisher beschriebene Audion hatte einen Drehkondensator mit einer Plattenkapazität von 2 ... 15 pF. Der Feintrieb ermöglichte ein feinfühliges Einstellen der Stationen. Nun sind aber solche Drehkondensatoren selten in der Bastelkiste zu finden oder man muss sie teuer kaufen. Wir sollten also eine Ersatzlösung finden. Und die hatten wir schon beim 40m-Zweikreiser.

80m-Audion

Drehkondensator
Auf der Seite:

Bauelemente/Daten; PNP als C-Diode

findet ihr eine Tabelle mit ausgemesssenen Kapazitätswerten von verschiedenen PNP-Transistoren, von denen ich noch einen ausreichenden Vorrat habe. Die größte Kapazitätsvariation bei einer Änderung der Abstimmspannung von 1 ... +8V gibt uns der BC 327. Ausgehend von den Daten des 80m-Audions werde ich jetzt schrittweise den Nachbau erläutern.

Der Schwingkreis
Die Abstimmung wollen wir mit dem BC 327 machen. Dazu müssen wir am unteren Bandende mit einer Gesamtkapazität von 84 + 5 pF rechnen, da ja auch der Aufbau der Schaltung und die Spule selbt unvermeidliche Streukapazitäten haben. Mit Hilfe meines Applets

rfc

bestimmen wir die erforderliche Induktivität. Wir geben dazu die Frequenz 3.4 MHz und die Schwingkreiskapazität 89p ein und erhalten ein L = 25 uH. Zur Kontrolle prüfen wir die Resonanzfrequenz für das obere Bandende bei 3,9 MHz. 25uH und 50p + 5p = 55p ergeben aber 4.3 MHz! Das ist nicht schlimm, denn den oberen Wert der Abstimmspannung wollen wir nicht erreichen, da sonst der Abstimmtransistor zu einer Zenerdiode wird, die im Durchbruchbetrieb ein beinhartes Rauschen erzeugt. Wir können also davon ausgehen, dass der Abstimmbereich des 80m-Amateurfunkbandes von 3,5MHz bis 3,8MHz eingestellt werden kann. Deshalb geht es jetzt an den Entwurf der Spule.

Spule
Ich habe mir eine Abdeckkappe von einer Spraydose besorgt. Sie hat einen Durchmesser von 49mm. Wieder mit einem Applet

spule

ermitteln wir die erforderliche Windungszahl. Es steht uns 0,4mm CuL zur Verfügung. Die Länge der Spule habe ich mal versuchsweise mit 10mm geschätzt. Und sogleich lag ich richtig: Mit einem Windungsabstand von 0,17mm - die Lackdrähte werden sich berühren - bringen wir also die errechneten 18 Windungen bequem unter. Ansonsten hätte man etwas probieren müssen, wenn z.B. ein anderer Drahtdurchmesser gewählt wird. Übrigens wäre ein größerer Drahtdurchmesser von Vorteil, was die Verluste der Spule betrifft. Jedoch können wir davon ausgehen, dass der Schwingkreiskondensator in der Form des zweckentfremdeten PNP-Transistors die Gesamtverluste des Schwingkreises überwiegend bestimmt.

Wir wickeln also die 18 Wndg schön gleichmäßig auf die Kunststoffkappe. Zur Festlegung der Enden bohren wir zunächst mit einem Dremel jeweils zwei kleine Löcher. Man kann auch einen schmalen Streifen aus Kunststoff unter die Wicklung bringen und den Draht an den Enden da herum wickeln, wenn man keinen Dremel hat. So einen Kunststoffstreifen schneidet man mit der Schere aus einer Blisterverpackung. Diese Streifen sind sehr stabil und bringen keine dielektrischen Verluste in die Spule. Die Drahtenden lassen wir zunächst etwas länger(ca. 10 cm). Aber nach einem Drittel bis Fünftel der Wicklung sollten wir die Anzapfung nicht vergessen. Wir verdrillen den Wickeldraht auf 10cm Länge und wickeln dann weiter. Mit etwas Abstand zum kalten Anfang der Spule bringen wir noch eine getrennte Antennen-Ankopplung mit nur zwei Windungen auf. Die Sule hat dann folgendes Aussehen:

Man kann sie waagerecht auf Abstandshülsen montieren. Da wir eine leere CD-Hülle oder ein Holzbrett verwenden, verändert die Montageplatte nicht den L-Wert der Spule. Die Kappe ist an einem Ende geschlossen. Bohren wir dort zentral ein Loch für eine lange Schraube(M3), dann können wir die Spule auch senkrecht stellen.

Ich hatte mich verzählt und nur nur 17 Wdgn, die dann gerade mal so 23 uH brachten. Durch enges Zusammendrücken der Wicklung erreichte ich dann knapp 24 uH. Ich beließ es dabei. Es ist nicht verkehrt, 19 oder 20 Wdgn aufzubringen. Denn dann hat man hinterher die Möglichkeit, diese wieder abzuwickeln, wenn der obere Frequenzbereich zu niedrig sein sollte. Alternativ wäre bei zu kleiner Induktivität ein kleiner Kondensator parallel zu schalten, um den Fehler zu korrigieren.

So sah meine Spule nach dem Wickeln aus:

Die Spule darf während des Empfangs ihre Induktivität nicht verändern. Deshalb ist es gut, wenn der Draht fest und unverschiebbar auf dem Wickelkörper liegt. Mit etwas Uhu oder Nagellack verkleben wir die Lagen, nachdem wir die Windungen schön eng aneinander gedrückt haben. Das gilt auch für die Antennenwicklung.

Aufbau
Jetzt muss man sich entscheiden, ob man den Empfänger mit Reißnägeln auf ein Holzbrettchen montiert oder die CD-Hülle vorzieht. Jedenfalls ist es wichtig, dass die Anschlüsse(Drahtenden) der Spule möglichst kurze Verbindungen zum Schwingkreiskondensator haben. Deshalb wird unmittelbar in der Nähe der Spule der PNP-Transistor gebracht. Er wird über einen 220k Widerstand an den Schleifer des Potenziometers gelötet. Die Zuführung der Abstimmspannung darf beliebig lang sein, so dass man bei der Anbringung des Abstimmpotenziometers die freie Wahl hat. Bedenkt aber, dass man einen Drehknopf nur dann bequem bedienen kann, wenn er etwas höher über der Tischplatte liegt. Man kann das Potentiometer auch senkrecht stellen, dann ist der Drehknopf sehr leicht zu handhaben. Nur sollten wir die Abstimmung möglichst weit von der Spule anbringen, weil sonst unsere Handkapazität Einfluss auf die Resonanzfrequenz hat und eine genaue Einstellung erschwert wird.

Ich habe mich für die senkrechte Montage des Potis entschlossen. Die Befestigung auf dem Brett oder der CD-Hülle sollte nicht wackeln. Hier ist eure Geschicklichkeit gefordert. Alle übrigen Bauelemente können fast beliebig untergebracht werden. Jedoch sollte auch die Anzapfung auf kürzestem Wege zum Oszillator angeschlossen sein. Daher sind diese die Transistoren(BF450) direkt am Fuß des Spulenträgers zu sehen. Der Audiontransistor ist dagegen etwas abgesetzt.Einen Kopfhörerverstärker konnte ich auf der CD-Hülle mangels Platz nicht mehr realisieren. Er wird später getrennt aufgebaut.

Die Schaltung

Die Transistoren Q2 und Q3 können beliebige Typen sein, die um 4MHz noch einwandfrei arbeiten und nicht zuviel rauschen. Für Q4 kann man auch andere NPN-Transistoren einsetzen. Sie sollten jedoch eine hohe Stromverstärkung(Klasse C) aufweisen. Wer es ohne das Feinstellpoti P2 versuchen will, kann es ja versuchsweise weglassen. Es geht auch mit Fingerspitzengefühl, wenn man nur P1 hat. Man kann auch für P1=100k und P2=10k verwenden. Oder die Kombination 50k und 5k. Beide Varianten sparen Strom, der bei uns ja aus aus der Batterie kommt. Nur bei P1 sollte man den Wert nicht ändern.

Mechanik
Ein wenig Sorgfalt ist beim mechanischen Aufbau erforderlich. Nur eine gute Stabilität garantiert , dass man die Stationen einwandfrei hören kann. Wackelt da was, dann wird die Sache mühsam und man träumt alsbald von einem kommerziellen Gerät. Aber der Selbstbau ist viel interessanter! Deshalb werden wir uns alle Mühe geben, ein schönes Teil zu bauen. Nachfolgend einige Bilder vom Zwischenstand. Sie zeigen den Aufbau auf der CD-Hülle. Noch vor dem Löten sollte man sich ein Schema machen. Dabei muss man zuvor darüber nachdenken, wie man eine gute Leitungsführung erreicht. Eine Beschriftung erleichtert das Arbeiten beim Zusammenbau der Schaltung.

Anschlussfolge der Transistoren
Der NPN und der BC327 haben die normale Anschlussbelegung. Von links nach rechts: E,B,C. Natürlich immer von unten gesehen, wobei die Abflachung des Gehäuses nach vorn zeigt. Der 2N3906 wird invers betrieben. Da bei ihm die Anschlussfolge CBE ist, löten wir ihn einfach so ein, als ob sie ECB wäre. Der Kollelktor kommt an E und der Emitter an C. Im inversen Betrieb erzeugt der 2N3906 keinen unerwünscht hohen Oszillatorpegel, was sich als vorteilhaft herausgestellt hat. Unser BC228-16 wäre im inversen Betrieb sicherlich auch geignet.

Beim Zusammenlöten des Oszillators müsst ihr konzentriert arbeiten, damit keine Schalt-Fehler entstehen, die nämlich anschließend sehr schwer zu finden wären. Am besten kennzeichnet ihr euch die Transistoren mit LINKS und RECHTS, oder ZWEI und DREI. Schließt zuerst die beiden an Masse an, dann kann eigentlich nichts schief gehen.

Hier mal zwischendurch ein Bild von meinem Aufbau. Ich habe die Bauteile sehr eng angeordnet. Bei 80m ist das aber nicht so wichtig. Man kann auch mehr Platz lassen, um z.B. die Reißzwecken nebeneinander gut zu positionieren. Der Aufbau auf der CD-Hülle bringt mir den Vorteil, dass ich alle Versuchsschaltungen in einem kofferähnlichen CD-Behälter transportieren kann. Die Montage auf einem Holzbrett ist ebenso funktionssicher.

Netzbrumm
Die Abstimmung mit einer C-Diode ist im Vergleich zu einem Drehkondensator dann problematisch, wenn die Abstimmspannung mit einem Brumm überlagert ist. Selbst beim Betrieb an der Batterie ist dieser wahrnehmbar. Diese Störspannungen werden aus der Netz-Versorgung aufgenommen. Man müsste zur Vermeidung des Effektes die gesamte Schaltung in einem Metallgehäuse unterbringen. Allerdings kann man den Brumm durch geschickten Betrieb soweit reduzieren, dass die Verständlichkeit der Sprache noch nicht darunter leidet. Eine Maßnahme ist hierbei besonders wichtig: Die Antennenwicklung wird an zwei längeren Drähten angeschlossen. So kann der Netzbrumm, der z.B. beim Anschluss der Erdeklemme an den Schutzleiter entstehen würde, nicht einwirken. Die Antennenwicklung ist quasi an einem Dipol angeschlossen. Laute Signale erhält man besser mit einer guten Erdung und einer längeren Antenne. Jedoch darf der Empfangspegel nicht zu hoch sein, denn dann könnte der Audiontransistor die Hochfequenz zu stark verstärken und in Eigenschwingungen kommen. Diese waren bei mir im Bereich um 100Hz und täuschten so einen Netzbrumm vor. Das eigentliche Audion wurde rhythmisch zugestopft und die Sprache war so verzerrt, dass man nichts verstehen konnte. Ein 2m langer Draht als Antenne hat sich bewährt. Hierbei treten die beschriebenen Störungen nicht auf und man kann auch mittelstarke Stationen aufnehmen. Man muss das alles mal ausprobieren. Amateurfunk ist eben oft eine Sache von try and error, hi!

Rückkopplung
Die Brummstörungen durch Pendelschwingungen konnte ich also beseitigen. Der Grad der Rückkopplung lässt sich auch feinfühlig verändern, so dass ein brauchbarer Empfang gesichert ist. Man stellt sie lose ein. Der Oszillator schwingt gerade an und eine festere Kopplung würde dazu führen, dass das Audion zugestopft wird. Natürlich rauscht auch ein Audion, wenn wegen der Tagesdäpfung kaum Stationen QRV sind und nur das Außenrauschen hoch verstärkt wird. Am frühen Morgen und am Abend wird man aber immer Amateurfunkstationen in SSB oder CW hören.

Wir werden dieses Audion im Unterricht nachbauen. Dann habt ihr danach einen Kurzwellenempfänger, mit dem ihr daheim auf dem 80m-Band den Amateurfunk mithören könnt. Nebenbei lernt ihr so die üblichen Abkürzungen und den Ablauf eines QSOs.

Viel Spass mit diesem schönen Gerät wünscht euch OM
DF8ZR

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