zelfbouw kristal ontvangertje

Het word steeds boeiender.
Ja, ik weet het, je mag niet onnodig HF energie aftappen, gebruiken of naar aarde
laten lekken. Je kunt het op die manier in je omgeving bijna onmogelijk maken voor
b.v je buren om een goede radio ontvangst te krijgen. Het is zelfs strafbaar.
Als jongen ontdekte ik dat ik een klein lampje kon laten branden op de energie
die mijn antenne kon opvangen. Ik gebruikte daarvoor geen afgestemde kring.
Het was dus de totale HF energie die de antenne over een heel breed golf bereik
van korte tot heel lange eter golven uit de eter op ving.
Het was dus niet de energie van maar één zender die veel te weinig zou zijn
om het lampje te laten branden.
Soms brande het lampje zwak, maar vooral in de avond kon het fel branden.
Daarom vraag ik mij af, of je daar zonder afgestemde kring dus,niet nog
voldoende energie uit zou kunnen detecteren om daar mee een LF torretje van
energie te kunnen voorzien.
De zender die je wil ontvangen zou je dan m.b.v een afgestemde kring er uit
kunnen halen.
Ik ben benieuwd wat we daar mee kunnen doen.
Vr gr Cees.

Hallo Laurens,

Heel leuk en creatief, deze zendertjes werkend alleen op de energie van de stem.

---

Energie aftap bij radio zenders. Op de eventuele mogelijkheid energie af te tappen van radio zenders wil ik nader ingaan. Ik ben eens gaan rekenen op welk energie niveau de straling van een radio zender zit.

De twee Flevo MG zenders hebben als hun antenne twee ca. 200 meter hoge vertikale dipolen. Het stralingsdiagram van een vertikaal opgestelde dipool is zodanig dat de meeste energie in het horizontale vlak wordt uitgestraald. Wellicht zijn er nog extra maatregelen genomen opdat maar weinig van de energie nutteloos de ruimte ingaat.

Op basis van het afgeplatte stralingsdiagram schat ik in dat op ca. 20 kilometer van de zend-antenne het grootste deel van de energie flux door een cilinder stroomt van 20 km diameter en 5 km hoogte. Het oppervlak van die cilinder is ruwweg 600 vierkante kilometer. Hebben Radio 5 (747 kHz) en de reli-zender (1008 kHz) elk 300 kilowatt, dan is de geschatte gezamelijke energie flux van deze twee zenders ter plaatse van de denkbeeldige cilinder gemiddeld 1000 watt per vierkante kilometer c.q. 1 milliwatt per vierkante meter!

Ik woon in Lelystad op ca. 20 km van de Flevo MG zenders. Ik word dus continu aangestraald met (ruw geschat) 500 uW/m2 aan nostalgie en 500 uW/m2 aan relipop. Ik zal een 100% efficiënte antenne van 32 bij 32 meter nodig hebben om slechts één watt HF energie op te pikken. Dat valt even tegen, geen kookplaat aanzetten op de HF energie van de Flevo zenders.

Wat doet Radio 5 nu in mijn raam antenne kristal ontvanger? Het oppervlak van het raam is ca. 0,64 m2. Dus Radio 5 zou ca 320 microwatt in mijn raam antenne kunnen induceren. Bij afstemmen op Radio 5 produceerde de raam antenne kristal ontvanger maximaal 0,6 volt over de lekweerstand R1 van 47 kilo-ohm. In R1 wordt dus ca. 8 microwatt gedissipeerd, een factor 40 kleiner dan de mogelijk opgevangen HF energie.

Ik besef dat mijn schattingen heel ruw zijn. Maar het verhaal is duidelijk, het gaat om minimale energie. Het lijkt mij vooral te danken aan de enorme gevoeligheid van het menselijk oor dat er met de kristal ontvanger zenders te beluisteren zijn. Ik ken de precieze getallen niet maar het normale spraak niveau zou een geluids energie flux van 1 uW/m2 inhouden.
:thumbsup:

OFF TOPIC. Een heel ander energie niveau ziet men bij de straling van de zon op de aarde. De energieflux van de zon op de aarde is ca. 1300 W/m2. De afstand tussen aarde en zon is 150 miljoen km. Een bol met die straal heeft een oppervlak van 2,83E23 vierkante meter. De zon is dus een energiebron van ca. 3,7E26 watt. Naar verluid wordt hiertoe per seconde 400 miljoen kilogram waterstof in helium omgezet. Maak U geen zorgen, er schijnt nog genoeg waterstof in de zon te zitten voor de komende 4,5 miljard jaar.

Met vriendelijke groet, Pieter.

Ik had tot voor kort een mooie langdraad van 17m, die is stukgetrokken door 'n rioolzuigwagen met grote uitstekende arm die de stoep op kwam rijden... Dat ding was toch wel leuk voor kristalontvangerexperimenten.

Ik heb trouwens nog nooit gehoord van een verbod op het opvangen van uitgezonden energie...

Overigens, andersom kan het ook, een zender die zonder batterijen werkt! Volledig op de energie van de stem! Op de site van AA1TJ stond een mooie beschrijving en een lijstje met daadwerkelijke verbindingen die hij er mee heeft gemaakt.
g3xbm-qrp.blogspot.com/2009/10/aa1tjs-code-talker-tx.html

Variant voor spraakuitzendingen:
g3xbm-qrp.blogspot.com/2009/10/aa1tjs-vo...dsb-tx-el-silbo.html

En zo ziet dat er uit:

Hallo Cees,

Dank je voor je interesse in mijn drie bijdragen over de kristal ontvanger en de batterij-loze transistor radio.

Je suggestie om een ontvanger te gebruiken louter voor het onttrekken van HF energie vind ik nogal gekunsteld. Zo iets schijnt zelfs strafbaar te zijn.

Mijn opmerking 'had ik voor MG maar een verticale dipool van ca. 200 meter in de tuin!' heb ik natuurlijk als grap bedoeld. Ik heb geen idee hoeveel energie ik ermee van de Flevo MG zenders zou mee kunnen opvangen. Dat zou wel eens flink kunnen tegenvallen. De veldsterkte neemt af met het kwadraat van de afstand.

In de onmiddellijke nabijheid van een zendantenne kan de HF veldsterkte evenwel zeer groot zijn, mogelijk zelfs levensgevaarlijk. Ik herinner mij een filmpje van het Veronica zendschip waarbij een bemanningslid een grote TL buis bij de feeder kabel naar de antenne hield. Die TL buis begon wel op te lichten.

Dus blijf ik bij mijn conclusie: gebruik bij een ontvanger zonder voeding uitsluitend passieve componenten. Maar probeer daaruit (en uit hun onderlinge aansluiting) wel het grootst mogelijke rendement te halen.

Met vriendelijke groet, Pieter.

Pieter,

Bedankt voor jou heel interessante bijdrage.
Maar een tor voeden uit een HF antenne spanning, door van die antenne HF
energie een bruikbare C - E spanning te maken, zal niet eenvoudig zijn.
Dan zou je een HF germanium diode met een vast afgestemde kring, afgestemd op
een zeer sterke sterke zender, zodanig moeten toe passen dat die ALLEEN
de energie-spanning, (als een soort batterij vervanger)voor de HF germanium tor verzorgt.
Vervolgens gebruik je dan variabel afstembare kring voor de radio-ontvangst.
De tor kan dan dus werken als een detector van het HF signaal en versterker van
LF signaal.
Zoals een triode detector in een rechtuit ontvanger.
Als die tor HF detecteert en LF versterkt, zou je van terug koppeling
gebruik kunnen maken, zodat de zwakke zenders selectiever en luider
ontvangen kunnen worden.

Wellicht de moeite van het uit proberen waard.
Vr gr Cees.

De raam antenne ontvanger.

Ik ben in bezit van een (zelfgebouwde) raam antenne. Na de vorige experimenten wilde ik graag weten hoe die zou presteren als onderdeel van een kristal ontvanger. Mijn raam antenne is een spoel van 7 windingen, gewikkeld op een achthoek met een diameter van ca. 90 cm. De zelf-induktie ervan is ca. 90 uH. Met een afstem-condenstor van 1000 pF (2 keer 500 pF parallel geschakeld) werkt die over de hele middengolf band. Als voorzet bij meerdere buizen onvangers heb ik reeds ervaren dat mijn afgestemde raam antenne een krachtige ontvangst geeft, duidelijk sterker dan bij een ferriet antenne.

Het schema in figuur 3 geeft aan hoe ik met mijn raam antenne een kristal ontvanger gemaakt heb. Aangezien ik nog geen aftak op de raam antenne spoel had, moest ik in eerste instantie de detector op de top van de kring aansluiten. Behalve de aansluiting van de uitgangstransfomator voor de hoofdtelefoon heb ik ook weer een voltmeter en een verbinding naar mijn audio versterker aangebracht.



Ontvangstresultaten. In vergelijking met de kristal ontvanger van figuur 1 is de audio van de raam antenne kristal ontvanger iets krachtiger maar is de selectiviteit slechter. De oorzaak hiervan is de aansluiting van de detector op de top van de kring, hetgeen de kring sterker dempt. Op de voltmeter meet ik van zowel Radio 5 als de reli-zender een maximale spanning van ca. 600 millivolt. Wederom heeft deze waarde geen absolute betekenis. Er zit echter vrijwel geen vermogen achter de spanning van de detector. Als ik een 800 ohm luidspreker aansluit, wordt de selectiviteit van de kring onmiddelijk veel slechter en de audio in de hoofdtelefoon aanzienlijk zachter, zo zwaar belast de luidsperker de detector. Maar het is wel heel aardig zacht spraak en muziek uit de luidspreker te horen welke louter en alleen afkomstig is van de HF energie opgevangen door de raam antenne!

Impedantie aanpassing. Om de selectiviteit te verbeteren is het nodig de detector niet meer op de top maar op een aftakking van raam antenne spoel aan te sluiten. Al doende heb ik geëxperimenteerd met aftakkingen op 1, 2, 3 en 4 windingen van de in totaal 7 windingen. Daarbij heb ik in het schema tevens C3 vergroot tot 1500 pF en C4 overbrugd. Op de aftak op 2 windingen kreeg ik het sterkste geluid in de hoofd telefoon en op de aftak op 1 winding de grootste selectiviteit. Dat laatste is niet verwonderlijk want het dempende effect van de belasting op de kring is dan het kleinst.

Om het effect van de belasting op de mate van demping rekenkundig uit te drukken gebruikt men dezelfde impedantie transformatie formule die ook geldt bij laagfrequent (audio) transformatoren: de impedantie transformeert volgens de verhouding van de winding aantallen in het kwadraat. Dus stel dat een weerstand met waarde R een bepaalde mate van demping geeft wanneer aangesloten op de top van de kring. Dezelfde mate van demping ontstaat bij aansluiting van een weerstand met waarde R/49 op één zevende van het windingtal.

Ontvangstresultaten vervolg. Met de in selectiviteit verbeterde raam antenne kristal ontvanger (detector op de 1 winding aftak) heb ik ook in de late avond geluisterd. Dus nadat het al donker was geworden en er op de middengolf veel meer zenders te horen moeten zijn. Inderdaad, naast Radio 5 (747kHz) en de reli-zender (1008 kHz), (beide zeer dominant aanwezig), kon ik via de audio versterker zacht de volgende zenders horen: Luxemburg 1440 kHz, Deutschlandfunk 1422 kHz, een amerikaans-engelse zender (AFN?) op ca. 880 Khz, Radio Maria op 675 kHz en de RTBF op 621 kHz. Daarbij heb ik de richting gevoelige raam antenne in diverse richtingen uitgeprobeerd. Via de uitgangstransformator-hoofdtelefoon combinatie kan ik echter alleen Radio 5 en de reli-zender horen. Het rendement van de uitgangstransformator-hoofdtelefoon combinatie is blijkbaar nogal beperkt.

Zwakke zenders. Aanvankelijk verbaasde het mij waarom ik maar een beperkt aantal zwakkere zenders kon beluisteren. Maar ik denk dat de detector als het ware wordt dichtgedrukt door de zeer sterk aanwezige Flevo MG zenders, ook al heb ik daar niet op afgestemd. Door de HF afkomstig van de Flevo MG zenders wordt de detector condensator C3 in een bepaalde mate opgeladen zodanig dat er voor zwakke zenders een extra drempel ontstaat om de diode te passeren. De sterke zenders zijn als het ware een soort ruis welke de ontvangst van zwakke zenders onmogelijk maakt. Vergelijk het met gelijkrichting van een wisselspanning van 100 volt/50 Hz en daarop een wisselspanning van 100 millivolt/400 Hz. Bij de gelijkrichting wordt de buffer condensator pulserend beladen, nagenoeg uitsluitend door de wisselspanning van 100 volt/50 Hz.

Sterkte radiosignalen. Bij radio signalen zijn de verschillen in de lokale veldsterkte ter plaatse van de ontvangst antenne tussen sterke en zwakke zenders nog veel groter, een factor miljoen is niet ongebruikelijk. Om zenders met zulk een sterk veldsterkte verschil te kunnen ontvangen is het essentieël de zwakke zender eerst zeer sterk te selecteren en dan pas te detecteren. Dit is waar de constructie van professionele ontvangers helemaal op gericht is.

Omroep ontvangers. In mindere mate gelden dezelfde constructie eisen voor de huis, tuin en keuken 'omroep dozen', in het bezit van de 'gewone' burger. Een omroep ontvanger, welke een zwakke zender met een spanning van 10 microvolt op de antenne ingang nagenoeg even krachtig en bovendien duidelijk gescheiden van een in frequentie nabij gelegen (bijvoorbeeld 20 kHz) zender met 1 volt op de antenne ingang kan weergeven, is een toestel van zeer goede kwaliteit. Menig omroep ontvanger haalt zo een resultaat niet. Bij de kristal ontvanger is zo iets uiteraard helemaal ondenkbaar.

Slotbeschouwing. Al met al heb ik met bovenstaande experimenten een aantal aardige zaken geleerd aangaande de meest basale vorm van radio ontvangst, namelijk die zonder batterij c.q. netvoeding en zonder actief versterkende componenten. Aldus samengevat:

1. De sterkte van de ontvangst wordt bepaald door enerzijds de doelmatigheid van de antenne (had ik voor MG maar een verticale dipool van ca. 200 meter in de tuin!) en anderzijds de correcte impedantie aansluiting van detector en belasting op de afstemkring.
2. De selectiviteit wordt bepaald door de eigen resonatie kwaliteit (Q) van de afstemkring en de belasting van de detector op de kring.
3. De impedantie van de detector c.q van de belasting is in beginsel vrij te kiezen. Maar opdat de demping van de kring niet te groot wordt en de selectiviteit niet te sterk afneemt, gebruikt men voor een top aansluiting op de kring alleen een hoog impedantie detector/belasting en gebruikt men een aftak laag op de spoel voor een laag impedantie detector/belasting.

Natuurlijk hadden de radio pioniers van een eeuw geleden deze principes ook al vastgesteld. Maar wetenschappelijk ingestelde personen (zoals mijzelf) vinden het nu eenmaal leuk om de natuurwetten opnieuw te ontdekken.

Met vriendelijke groet, Pieter.