Olvasóink értékelése: 5 / 5

Hangszóróvétel tápfeszültség nélküli kapcsolással

Hírújságunkban sok cikk jelenik meg a detektoros rádiókról. S ez ellen nemhogy nincs ellenvetésem, hanem én is szeretném hozzátenni a magam történetét. Persze a detektort már legalább ötven éve kristálydióda helyettesíti, ezért a téma valóságnak legmegfelelőbb elnevezése: tápfeszültség nélküli hangszóróvétel diódás rádióval.

A 2012. március-áprilisi (82.) számban olvasható az a cikkem, amelyben a vezetékes rádióról szerzett emlékeimet kívántam másokkal megosztani. Ott meséltem arról, hogy hajnali álmatlanság ellen gyógyírt jelent egy olyan rádió, amelynek olyan a hangereje, hogy meghallom, ha odafigyelek, de megfelelően halk is ahhoz, hogy vissza lehessen mellette aludni. És ezt azért tudtam megvalósítani, mert a vezetékes tévé kábelén - nagy örömömre - találtam olyan erősségű jelet, amivel egy eredetileg vezetékes rádióként szolgáló egység hangszórója is megszólalt. A helyzetet megszoktam, de - amikor már nyilvánvalóvá vált az, hogy a biztonságosabb internetezés érdekében optikai kábelt alkalmazó szolgáltatóra kell áttérnem – elébe kellett menni a változásnak.

Örömömre szolgálna, ha mások figyelmét sikerülne felkelteni. Ugyanakkor azonnal figyelmeztetni kell az érdeklődőket arra, hogyha egyszerű diódás készülékben gondolkodunk, tudomásul kell venni azokat a korlátokat, amivel nem mondok újat. S ez abban áll egyrészt, hogy "fülközeli" hangerőnél nagyobb eredmény biztosan nem várható. Másrészt érdemi szelektivitásban sem reménykedjünk, ezért elégedjünk meg egyetlen adóállomás vételével. Az ország túlnyomó részében ez természetesen a Kossuth Rádiót jelenti. De nem tévedek nagyot, ha azt hiszem, hogy ez az esetek többségében összhangban van rádióhallgatási szokásainkkal. (Ismétlem, a hajnali, csendes órákról van szó.)

Elképzelésem megvalósítása során természetesen először a legalapvetőbb feltételt biztosítottam, magasantennát építettem. Méretét és formáját tekintve persze a házam és a telek által biztosított adottságokhoz kellett alkalmazkodnom. Egy szakasza (kb. 10 m) a padlástérben, a tetőgerinc alatt húzódik, kisebb törési szöggel ennek folytatása (szintén kb. 10 m) a ház tűzfalát és az akácfát köti össze. Tájolásom szerint utóbbi szinte egyenesen mutat a solti adóállomás felé, amelytől légvonalban 80-85 km távolságra lakom. A magasság öt-hat méternyi. A levezetés helyének megválasztásakor szintén igazodni kellett az épülethez. Ennek eredményeként egy "T"  és "L" antenna formák átmenetét sikerült létrehozni.

A készülék építésének első próbálkozásai nem hoztak sikert. (Nem zárható ki persze az, hogy én voltam ügyefogyott.) Olyan tápfeszültség nélküli kapcsolásokkal kísérleteztem, amelyekben már egy tranzisztor is szerepet kap azáltal, hogy a - kristálydióda vagy az önmaga által - egyenirányított jelet kell erősíteni. A működéssel nem volt gond. Az elért hangerő azonban csak arra korlátozódott, hogy fejhallgatót működtessen. És ez nem volt több, mint ami egy jól megépített egyszerű diódás készüléktől várható. (Igaz a kapcsolási rajzot ismertető leírás sem ígért biztos hangszóró működtetést.) Kezdtem belenyugodni abba, hogy az adóantenna által kisugárzott jel erőssége adott, s abból nem lehet csodát művelni.

De lehet, hogy mégis, ha azt az energiát másképpen "csapoljuk meg". A szakirodalom tanulmányozása közben a soros rezgőkörrel kapcsolatban leírtak elgondolkodtattak. Eszerint a sorosan kötött önindukciós tekercs és kondenzátor - rezonancia frekvenciával azonos váltóáram átfolyása esetében - úgy viselkedik, mintha összesített ellenállásuk nulla (ill. a valóságban nullához közeli) lenne. Ez valójában két egymással azonos nagyságú, de ellentétes irányú feszültség különbsége. Ugyanakkor a két elem kapcsolódási pontján un. rezonanciaemelés jön létre, ami azt jelenti, hogy a kondenzátor és az önindukciós tekercs sarkain a tápláló feszültségnél magasabb érték jelentkezik.

Olyan ötletem támadt, hogy a fent említett ponton mért feszültségből állítom elő az egyenirányított jelet. Így született meg az 1. sz. ábrán látható kapcsolás, s annak alapján az első kézzelfogható eredmény. A 2x2000 Ω-s fejhallgató ugyanis - kis túlzással - beleüvöltött a fülembe, s akkor már biztos voltam abban, hogy ezen az úton érdemes továbbmenni. Ez a hangerő ugyanis egyértelműen nagyobb annál a készüléknek a teljesítményénél, amit ugyanezen alkatrészekből párhuzamos rezgőkör alkalmazásával állítható össze. (!) S ami a lényeg: egy hangszórót megszólaltat, s nem kell a fülemet fülhallgatóval szorongatni.
 

A kapcsolási rajz elemeinek értékei külön figyelmet érdemelnek. A L tekercsé  306 µH, a C1 és C2 kondenzátoroké együttesen  100-650 pF közötti. Utóbbinál az indokolja az egymástól távoli szélső értékeket, mert az antenna méretezése és tájolása nagyban befolyásolja azt, hogy a hangolás hol nyújtja a vételi optimumot. Ezt igazolja az a kísérletem, hogy egy rövidebb próbaantennával, de ugyanezen alkatrészekkel a nemzetiségi adás - amit Lakihegyről 873 kHz-en, tehát rövidebb hullámhosszon sugároznak - volt hallható. (Persze a Kossuth Adó hangjával "elegyítve", tehát szelektivitás nélkül.)

Az elmondottak miatt feltétlenül szükségesnek tartottam szaggatottan berajzolni az antenna-föld kapacitást is. (Ez egyben azt is mutatja, hogy a soros rezgőköri kapcsolás nem létezik tisztán, a párhuzamos elemmel is kalkulálni kell. S arról sem szabad megfelejtkezni, hogy az L tekercsnek is van önkapacitása.) Ha érdeklődő olvasóim közül megpróbálja valaki megépíteni a kapcsolást, lehet hogy a fentiekhez képest extrémebb értékeket is ki kell próbálnia. A rajz azért nem tartalmaz külön villámvédelmi kapcsolót, mert keresztlyukas banándugókat használva az antenna- és a földkábelek egymáshoz csatlakoztathatók.

Sajnos a solti adóantennától távol lakó tagtársaink előtt a vázolt lehetőség valószínűleg nem, vagy csak részben áll fenn. A térképen elvégzett mérés szerint biztonsággal a Budapest-Cegléd-Kiskunfélegyháza-Baja-Dombovár-Siófok-Várpalota-Bicske-Budapest körön belül fekvő településeken lakók számíthatnak az általam leírtakra. Tapasztalatból tudom, hogy például a zalai dombok között van olyan város, ahol az 540 kHz-es középhullámon az adást jobbról és balról is "szorongatják". (Egy francia és arab nyelvet felváltva használó algériai és egy szlovén adó zavaró áthallásait kell elviselni. Utóbbi mentségére annyit lehet felhozni, hogy ez a nap jelentős részében a Muravidék Magyarnyelvű Rádió adása. Ugyanitt viszont a Kossuth Rádió FM hullámhosszon egyáltalán nem hallható, mivel nincs meg a szükséges lefedettség.)

A kimenő teljesítmény pontos mérését – speciális műszer hiányában - nem tudtam elvégezni. Támpontot az a szakirodalomból származó adat jelent, amely a suttogó hang erejét 30 dB-ben határozza meg. Ez azonban – erősítés nem lévén – az adó kisugárzott teljesítményének a függvényeként változik. A műsor kezdésekor hallható gyenge hangerő pontban öt órakor érezhetően megnövekszik, s hatkor ugrik a teljes szintre.

Második lépésben a fenti kapcsolás mint alap és az elért hangerő (a továbbiakban: alapkapcsolás ill. alaphangerő) birtokában kerestem a továbblépés lehetőségeit. Ennek érdekében megépítettem az első (A1) mellé egy második magasantennát (A2-t) és összeállítottam az elsőn (V1-en) kívül egy második alapkapcsolású vevőkészüléket (V2-t) is. Ezt próbálkozások sora követte, változó sikerekkel. (Itt kell megjegyezni azt, hogy sajnos a soros rezgőkőr tulajdonságairól az I. részben említetten kívül több – a kísérleteim szempontjából - hasznosítható elméleti ismerethez nem tudtam hozzájutni. Annak ellenére, hogy kifejezetten ebből a célból beiratkoztam a Műszaki Egyetem Könyvtárába.) Az értékelhető eredményekről az alábbiakban számolok be.

Első változat az, ahol az V2 alapkapcsolással és az A2 antennával a vevőt tápfeszültség előállítására használtam, amivel az A1 antennára kötött, V1 - egytranzisztoros készülékké átalakított – alapkapcsolást működtettem (2. sz. ábra). Annak érdekében, hogy a pnp tranzisztor megfelelő polaritással kapja az áramot, az V2 alapkapcsolásnál a diódát az eredetihez képest fordítva kellett bekötni. A várakozás ellenére az alaphangerőhöz képest nem értem el érdemi növekedést.

A második változat az, ahol az A1 antennával a V1, és vele párhuzamosan az A2 antennával a V2 alapkapcsolást építettem egybe (3. sz. ábra). Mivel csak a földpont közös, valójában két külön készüléket képeznek. Éltem azzal a lehetőséggel, hogy a V1 és a V2 hangszóróit különválasztottam. Ezzel természetesen nem értem el sztereo hatást, a fülnek viszont sokkal kellemesebb, „középről hallható” hangot kapok. Az elért eredmény a dupla-, pontosabban fogalmazva: 1+1 alaphangerő jobb- és baloldalon egymás mellett. A hajnali sötétségben – amikor véleményem szerint a fül sokkal érzékenyebb – elegendő az egyik oldalt hallgatni. (Főként, ha az oldalamon fekszem.)

A kapcsolási rajz egy ellenütemű készülékre emlékeztet. Arra a kérdésre, viszont hogy miért van szükség két külön kimenetre, szintén a tapasztalat adta meg a választ. Az ellenütemű kivezérléshez szükséges, középen kivezetéssel rendelkező kimeneti transzformátorral is próbálkoztam, de azoknál a primer menetszám felén nem keletkezik akkora feszültségesés, hogy az onnan levett teljesítmény élvezhetőn hallható hangot eredményezne.

Szólni kell a kompromisszumos változatokról, mint lehetőségekről is. Az 1+1 alaphangerő eléréséhez ugyanis lényeges a két antenna egymáshoz viszonyított helyzete is. Vonalvezetésük lehetőség szerint szöget zárjon be, s ne legyenek közel egymáshoz. Ez azonban helyhiány miatt nem biztos, hogy mindenhol megvalósítható.

Ilyenkor lehet és kell megelégedni két megoldás valamelyikével. Mert szinte biztos, hogy ahol egy antenna elfér, ott vele párhuzamosan és hozzá közel egy másik is kihúzható. Látványnak ez tetszetős, sajnos azonban csökkentik egymás hatékonyságát. Ha lehetőség van rá, járható út az is, hogy egyetlen antennához két külön – viszonylag hosszú – levezetést kötünk. A 3. sz. ábra szerinti kapcsolás a fenti antenna kialakításokkal mindkét esetben kb. 0,75+0,75 hangerőt eredményez. Ez még mindig többet nyújt ahhoz képest, mint amikor a két önálló antennát – egyetlen alapkapcsolás bemenete előtt – egymással összekötjük.

A kapcsolások variálása mellett a legnagyobb gyakorlati hasznot azonban az alkatrészek helyes kiválasztása hozhatja meg. A cél az, hogy a térerősség által korlátozott hangerőből minél kevesebbet veszítsünk el. Négy olyan tényezőre hívom fel a figyelmet, amelyekkel a készülék építése során szemben találtam magam.

• Az optimális hangerőt kényelmesebb úgy keresni, ha a C1-ként egy szokásos 500 pF-os AM rezgőköri forgókondenzátort használunk. Trimmer erre a célra nem alkalmas. Az optimális hangerő megtalálása és a kapacitás lemérése után természetesen a forgó (ami manapság újonnan alig beszerezhető) stabil kondenzátorokkal kiváltható, ez azonban hangerő csökkenést eredményezhet. Legkisebb veszteség C2 nélkül, légszigetelésű forgóval érhető el. Ha lehet, inkább ehhez keressünk megfelelő nagyságú indukciót, s ne a kapacitást növeljük.

• Természetesen az L tekercs jósága is jelentős befolyásoló tényező. Nem érdemes régi vasmagos tekerccsel vagy ferritrúddal/ferritrúd-darabbal bajlódni. Különböző értékű indukciós tekercsek alkatrészboltban olcsón (darabonként 100 Ft-nál alacsonyabb áron) beszerezhetők.

• Továbbá nagyon fontos az, hogy a kimenő transzformátor szekundér tekercsének és a hangszórónak az ellenállása megfelelően illeszkedjen. Ellenkező esetben óhatatlanul hangerő csökkenés lép fel. Lehetőség szerint olyan két alkatrészt kell választani, amelyek eleve együtt működtek egy valamikori rádióban. De lehet, hogy az ellenállásértékek szigorú betartásával eszközölt csere is eredményt hoz. Az általam használt korábbi vezetékes rádió hangszórója helyett egy ugyanolyan (4 Ω-os) ellenállásút, (eredetileg Videoton gyártmányú tévéből származót) építettem be, mert a próba során egyértelműen erősebb hangot hallatott.

• Azt az önmagából következő, egyszerű dolgot is meg kell említeni, hogy a hangszóró műanyag előlapja, de vastagabb szövete is csökkentheti a hasznosuló hangot. Ezért lehetőség szerint rácsot vagy szúnyogháló darabot használjunk, de - ha a sérülés valószínűsége kicsi - a legjobb megoldás az, ha a membrán előtti nyílást szabadon hagyjuk.

Bízom benne, hogy kedves tagtársaim elhiszik nekem azt, hogy a feladat, mint kihívás és a remélt sikerélmény sarkalt, nem pedig az hogy havonta két ceruzaelem árát megspóroljak. S végül azt üzenem, ha elkészítettük a tápfeszültség nélkülit és az a párnánk mellett az eredeti célnak megfelelően hajnali altatóként szolgál, jó esélyünk van arra, hogy valami szépet álmodjunk. Az pedig lehet a tökéletesen szelektív rádióvétel is.

Mátyási József,
Kerepes-Szilasliget