Hallo allerseits.
Wie auf der vorherigen Seite bereits angekündigt, wollte ich mich auch mal an so eine Schaltung "ran setzen". Hier ist das Ergebnis.
Die Vorgabe des TE ist ja ein Kurzwellensender auf 8Mhz "mit einer Reichweite von ein paar Metern". Die gezeigte Schaltung ist relativ aufwendig, und ich
hatte ja behauptet, man bekäme vergleichbare Ergebnisse bereits mit einer 1-Transistor Schaltung hin. Nun, hier ist die gezeigte Schaltung, die ich mit meinen
25+ Jahren Elektronik Praxis in ~ 1h gebaut bzw. optimiert habe. Ein Foto der Platine (2 Transistoren, dazu komme ich später hier erklärend zu Wort) ist hier zu
sehen:
Bei dem Sender habe ich es so gelöst, dass man nicht nur fest auf 8MHz senden kann, sondern ein beliebiges Quarz in bekannten Kurzwellenfrequenzbereichen
einstecken kann. Natürlich habe ich es auch auf 8MHz probiert, auch dort funktioniert der Sender. Da der Sender über einen Antennen "Matcher", so wie einen
Tiefpass verfügt (der entfernt die Oberwellen recht brauchbar), müssen bei Frequenzwechsel nicht nur der (selbsterklärende) Quarz gewechselt werden, sondern
auch die Spule in besagtem Filter. Hierfür verwende ich "IC Fassung". Es gibt 2 Typen von IC Fassungen. Ein Typ hat "V" artige Halterungen, ein anderer hat "Ösen".
Der Typ mit den "Ösen" ist gut geeignet. Man kann die Metallstifte gut aus der Fassung entfernen, und sie dann für eigene Zwecke verwenden. Eingelötet in meine
Platine ergeben sie so einen "Quarz Halter" so wie einen "Spulen Halter", wo man die Spulen reinstecken kann. Die Kontaktierung ist gut, die Bauelemente sind sehr
gut in dem Sockel befestigt, halten mechanisch gut, und stellen so eine gute Kontaktierung her.
An der Platine ist keine Batteriefassung drann, da sie vielleicht in ein Gehäuse gebaut wird. Die beiden Drähte "Schwarz - Rot" für 1,5V, sind für Tests ausreichend.
Zur eigentlichen Schaltung:
Kurzwellensender.gif (Größe: 12,9 KB / Downloads: 43)
Hier ist der Schaltplan des "1-Transistor" Senders zu sehen. Es handelt sich um einen Oszillator in
Pierce Schaltung was durch die Beschaltung des Transistors
ersichtlich ist. Die Modulation wird hier im Kollektor eingespeißt. Da ich den Sender bewusst auf "wenig Leistung" ausgelegt habe, und man so mit "wenig Spannung"
arbeiten kann, ist es einfach, die Modulation direkt im Kollektorstromkreis vor zu nehmen. Bei höheren Spannungen und Leistungen geht dies nicht so einfach wie hier,
da die NF Quelle ein entsprechend starkes Signal liefern müsste, um eine gute "laute" Modulation zu erreichen.
Schaltung im Detail
Der Strom der 1,5V Batterie fliesst durch den 1k und den 270R zum Kollektor des Transistors. Der 1k hat hierbei die Aufgabe, die "Leistung herab zu setzen", und die
Möglichkeit zu generieren, dass über ihn ein Spannungsabfall entstehen kann. Dadurch ist es möglich, mit der hinzugefügten NF Wechselspannung die Versorgungsspannung
des Oszillators zu variieren - ihn in AM zu modulieren. Der 270Ohm ist der "Arbeitswiderstand" mit dem der Oszillator arbeitet. Er versorgt nicht nur den NPN Transistor mit
Strom, sondern hat auch die Funktion einer "Breitbandigen HF Drossel", was die Funktion des Oszillators erst ermöglicht. Der 10nF Kondensator schließt HF Reste, die über den
270R Widerstand kommen, nach Masse kurz. Der 10k Widerstand definiert den Arbeitspunkt. Zwar ist der eigentlich nicht so ganz korrekt (da man in Schulbüchern bei solchen
Schaltungen ja gerne UB:2 am Kollektor sähe), doch in der Praxis ist er sehr wohl korrekt, da er den Transistor so weit leitend macht, dass dieser "gut arbeitet", und gleichzeitig
eine gute Modulation erlaubt. Höhere Widerstände funktionieren hier auch, die Modulation (Der erreichbare "Grad") ist jedoch gering, "kratzt" schon bei geringen "Lautstärken"
stark.
Für die Signalrückkopplung sorgen der 22pF von Basis auf Masse (er stabilisiert die Schaltung) so wie der 68pF. Das Signal wird über 15pF ausgekoppelt (im Plan vergessen ein
zu zeichnen - der Kondensator ohne Titel hat 15pF) und auf einen "PI-Filter" bestehend aus dem 47pF, "Lx" so wie dem Trimmkondensator geleitet. Der PI Filter passt die
Sendeantenne Impedanzmäsig an die Schaltung an, und sorgt dafür, dass selbst mit der kurzen Drahtantenne gute Reichweiten möglich sind.
Das NF Signal wird über 4,7µF / 47R eingekoppelt. Als ich den Sender entwickelt habe, habe ich mit einem Empfänger mit breiten Filtern, so wie einem guten Kopfhörer das
Signal einfach direkt angehört, und den optimalen Wert ermittelt. Dabei ist es eher der 4,7µF Elko, der ein gutes Verhältnis von Bass / Höhen zu lässt, weniger der 47R. Der 47R
ist drinnen, da es moderne Geräte gibt, die einen Klasse D Verstärker nutzen. Dieser verwendet hohe PWM Frequenzen. Im "Normalbetrieb" - Kopfhörer - stört es nicht, wenn
diese Frequenzen am Ausgang anliegen. Bei dem Sender würden sie aber über den 10nF auf Masse abgeleitet werden, was eventuell "nicht gut für den Verstärker wäre", und
so schützt der 47R, da er einen definierten Widerstand darstellt, selbst, wenn man "500KHz" am Sender einspeißen würde.
Praxisbetrieb der Schaltung
Die
Reichweite des Senders ist sehr gering, was ich absichtlich so entwickelt habe, um manche Leute "mit Rufzeichen" hier ein wenig zu beruhigen. Berechnet man die
Leistungs
aufnahme des Senders kommen wir auf wenige "Miliwatt". 1,5Volt : 1270 Ohm ergibt rund 1,1mA. Das ist aber
nicht die tatsächliche Sender Stromaufnahme,
sondern der Strom, der fliessen würde, wenn man die Widerstände direkt an die Batterie klemmen würde. Die reale Stromaufnahme ist viel geringer. 1,5V mal 0,001(,1)mA ergibt
eine Leistung von geringer als
2mW. Erneut! das wäre, wenn man den Widerstand direkt an die Batterie klemmen würde.
Die vom Sender generierte HF Ausgangsleistung dürfte also im µW Bereich liegen, und dementsprechend ist auch die Reichweite. Die von mir vorgesehene - kurze - 50cm lange
Antenne ergibt mit einem "Standard Radio" (alles andere als gute Empfindlichkeit - aber auch nicht extrem schlecht) eine effektive Reichweite von 1m. Bis zu 1m um die 50cm
Sendeantenne kann das Signal empfangen werden, wobei es in 1m Abstand schon hörbar rauscht. Die 1. Oberwelle hat (sofern die Antenne gut justiert ist am Trimmkondensator)
gar eine Reichweite von nur wenigen Zentimetern (Von der Antenne weg).
Es war ja eine Reichweite von "ein paar Metern" gefordert, und so habe ich den Sender testweise mal "aufgemotzt". Die Versorgungsspannung wurde auf 3V erhöht, und die Antenne
auf 1m verlängert. Neujustierung selbriger ergab nun eine Reichweite von rund 4..5 Meter(n) mit dem einfachen Empfänger, doch da ging es nur um das "proof of concept", und
nicht umbedingt darum, die beste Reichweite zu erzielen. Der Sender ist gut für 1,2...1,5V geeignet, zum bespielen eines Kofferradios (o.ä.) wo die Sendeantenne gleich in
die Nähe des Radios gelegt wird.
Schaltung mit 2tem Transistor
Kurzwellensender2.gif (Größe: 8,24 KB / Downloads: 43)
Grund, warum ein 2. Transistor verwendet wird ist ganz einfach. Zwar funktioniert der "1 Transistor Sender" in der Praxis ziemlich gut, er benötigt aber auch einiges an NF
Leistung, um eine laute Modulation zu erzeugen. "Alte Geräte" liefern solche NF Pegel am Kopfhörer Ausgang. Ich habe den selben Weltempfänger, mit dem ich die Reichweite
ermittelt habe als Tonquelle genutzt. Mit ihm kann ich den Sender gut und laut modulieren... aber Heutige Geräte (Smartphone, Laptop und co) haben oft eine Softwaremäsige
"Lautstärken Blockade", welche die Lautstärke absichtlich gering hält (Gehör Schutz, grundsätzlich eine gute Sache). Mit diesen Geräten ist es möglich, den Sender zu modulieren,
doch die Lautstärke ist nicht ausreichend, um ihn "laut" zu modulieren. Also wurde dem Sender noch ein kleiner NF Vorverstärker spendtiert. Der 2. Transistor arbeitet nur als
NF Verstärker, und stellt in etwa den Ausgangspegel bereit, der von einem "alten Gerät" erreicht wird.
Trotz des geringen Widerstandes von nur 100Ohm beim Transistor bleibt die Gesamtstromaufnahme des 2 stufigen Senders unter 5mA, was mit einer "500mAh" Batterie
eine Betriebsdauer von rund 100h (24/7 eingeschaltet) ergäbe. Heutige Batterien haben jedoch ein "zig faches" dieser 500mAh, wodurch sich eine entsprechend große
Laufzeit ergibt.
Kommentar
Der Sender ist im Aufbau leicht anders, als im Schaltplan. Der von mir verwendete Trimmkondensator hat "nur" 14pF statt 40, somit ergibt sich für die "Lx" ein Wert von
47µH, mit dem ich bei 6MHz und 6,144MHz gut auf Resonanz komme (mit dem nicht ganz 50cm langen Antennendraht). Aufgrund der absichtlich reduzierten Sendeleistung
ist also die Antennenanpassung das "A und O" für eine optimale Reichweite unter geringster Leistungsaufnahme. Die Werte für XTAL und Lx in der Tabelle passen so schon,
aber wer es wirklich optimal nutzen mag, sorgt dafür, dass die Spule möglichst groß ist, und der Wert vom Trimmkondensator möglichst klein. Man kann Spulen zusammen
in Reihe Schalten um sie anzupassen. Funktionieren wird der Sender aber auch so.
Über einen Nachbau des Senders würde ich mich sehr freuen. Ich habe extra darauf geachtet, die Schaltung mit
einfach zu bekommenden Standard Bauteilen nach
zu bauen. Der Transistor ist unkritisch, ich habe viele der aufgezählten Transistoren hier, ausprobiert, und die Schaltung funktioniert mit allen Transistoren gut. Die Widerstände
sind ebenfalls standard Werte, und einen Trimmkondensator "findet man schon", wenn man die entsprechenden Plattformen abklappert. Es muss ja kein 40pF Trimmer sein,
es kann auch ein 5...90 sein oder eben nur ein 5...14, aber dann muss man ggf die Antenne verlängern.
Ich schrieb ja, "Test mit einfachem Radio", aber selbst mit Dx Radios dürfte der Sender garantiert nicht weiter hörbar sein als 10m, solange man sich an der Vorgabe
1,2...1,5V und "50cm Sendeantenne" orientiert.
Danke
Stefan02
