פרויקט לתלמידים חובבי אלקטרוניקה – בניית מקלט רדיו גביש

מקלט רדיו גביש (Crystal Radio) הינו מקלט המבוסס על גביש חומר מוליך למחצה המהווה דיודה (מתקן המעביר זרם בכיוון אחד בלבד).

הייחוד במקלט רדיו הגביש המוצע כאן לבנייה הוא שהוא פועל ללא מקור אנרגיה עצמי (!). כדי להפעילו אין צורך בסוללה או בחיבור למקור חשמל אחר. את האנרגיה הדרושה להפעלתו הוא קולט מגלי הרדיו באוויר.

הערה: מעגלי הבניה המוצעים בהמשך נלקחו מספרות חובבי הרדיו של שנות השישים של המאה ה 20. באותה תקופה פעלו מקלטי הרדיו הרגילים עם שפופרות רדיו שצריכת החשמל שלהם הייתה מאוד גבוהה. מקלטי הגביש היוו מהפיכה של ממש ביכולת קליטת שידורי הרדיו. לאחר מכן פותחו מעגלי הטרנזיסטורים, והמעגלים המשולבים, כך שמכשיר רדיו טרנזיסטור קל ונייד אינו מהווה תופעה חריגה כפי שהייתה באותם הימים.

המעגל הפשוט ביותר מכיל (רשימת חלקים מפורטת מופיעה בהמשך):

  • סליל וקבל שהם רכיבים אלקטרוניים שכאשר מחברים אותם על פי האיור הם יוצרים מעגל תהודה הבוחר את תדר הרדיו המתאים. רצוי שלסליל האנטנה תהיה אפשרות כיוונון, או לפחות אפשרות בחירה של מספר ליפופים מתוך מספר אפשרויות.
  • דיודה הממירה את האות (מאפשרת מעבר זרם חשמלי רק לכיוון אחד).

את המעגל החשמלי של מקלט רדיו גביש פשוט ניתן לראות באיור:

מעגל החשמלי של מקלט רדיו גביש

שיפור ראשון הוא החלפת הקבל הקבוע (C1) בקבל סיבובי (שערך הקיבול שלו ניתן לשינוי, כפי שנראה בתמונה). הקבלים הסיבוביים המקובלים הם בעלי ערך של 365pF. בצורה זו מגדילים את אפשרויות הכיוונון של מעגל התהודה (ניתן לשנות גם את הסליל וגם את הקבל).

החלפת הקבל הקבוע (C1) בקבל סיבובי

רשימת חלקים לבניית מקלט רדיו גביש:

  • דיודת גביש מסוג 1N34, 1N34A, 1N58, CK705. למעשה כל דיודת גרמניום מתאימה, וניתן לנסות סוגי דיודות שונים.
  • קבל משתנה המסומן בשרטוט C1, והוא בעל קיבול של 365pF.
  • קבלי צימוד (C2, C3) בעלי קיבול של 1,000pF שהם 0.001mF, המתאימים למתח של 100 וולט. (לא חובה).
  • אוזניות בעלות התנגדות גבוהה 500-5,000 אוהם. למעשה, מכיוון שבמכשיר אין מקור מתח חשמלי, לא ניתן לגרום נזק לאוזניה, ולכן ניתן לנסות אוזניות שונות. אפילו אוזניה הלקוחה משפופרת טלפון ישנה יכולה לשמש למטרה.
  • אנטנה ארוכה: חוט נחושת באורך 15-70 מטרים.
  • אנטנה פנימית (L1) רצוי עם גרעין מסוג פֶריט, עם אפשרות שינוי (תזוזה של המוט בתוך הסליל). את האנטנה ניתן לבנות מגליל מפלסטיק (בקבוק ריק בקוטר 5-8 סנטימטר), עליו מלפפים 15-20 מטרים שלחוט נחושת מצופה אמייל (לכה שקופה). חוטים מסוג זה ניתן להוציא מתוך מנוע ישן או משנאי (טרנספורמטור) ישן.
  • חיבור טוב לאדמה (GND) המבוצע באמצעות קרוקודיל המתחבר לגוף מתכתי הקשור לאדמה (כגון ברז מים המחובר בצנרת מתכתית לאדמה).

הערות טכניות לבניה:

  • יש להקפיד להוריד את הבידוד מקצות חוטי הנחושת כדי ליצור מגע חשמלי טוב בחיבורים.
  • את הסליל של האנטנה הפנימית יש ללפף בצורה מסודרת על גליל הפלסטיק. כדי לקבע אותו למקומו, ניתן ליצור חורים קטנים בגליל (בחלקו העליון ובחלקו התחתון), ולהשחיל דרכם את חלקו של החוט ליצירת לולאה לפני תחילת ליפוף הסליל.
  • כאשר רוצים ליצור סליל אנטנה פנימי עם אפשרות להתחבר למספר כריכות שונה בכל פעם, ניתן ליצור לולאות בולטות בסליל. יש לזכור להוריד את הבידוד מהנקודות אליהן מתחברים.
  • על האנטנה הארוכה להיות אופקית, ארוכה למדי, וגבוהה במידת האפשר.

כיצד פועל מקלט הגביש?

הסליל והקבל המשתנה יוצרים מעגל תהודה הניתן לשינוי. תפקיד מעגל התהודה הוא להתאים את המעגל לתדירות המשודרת על ידי תחנת השידור. לכל תחנת שידור רדיו יש תדר בו היא משדרת. באמצעות שינוי ערכי הקבל והסליל מתאימים את המקלט לתדירות של התחנה הרצויה. במקלטי הטרנזיסטור, או במקלטי הרדיו האנלוגיים הביתיים, סיבוב הכפתור משנה את ערך הקבל הסיבובי, והסקלה מראה לנו את התדר בו משדרת התחנה לה מקשיבים.

הדיודה משמשת לגילוי התדירויות הנשמעות לאוזן מתוך התדירויות הגבוהות של גלי הרדיו. הצד החיובי (+) של הדיודה מסומן על ידי נקודה אדומה או סימן +.

ניתן לרכוש קיט המכיל את החלקים לבניית מקלט רדיו גביש עם הוראות הרכבה בעברית מחברת "עץ הדעת" בקיבוץ יסעור. כתובת אתר האינטרנט שלהם:

www.tok-toys.com

דוגמא למערכת שלהם מופיעה בתמונות:

קיט המכיל את החלקים לבניית מקלט רדיו גביש 1קיט המכיל את החלקים לבניית מקלט רדיו גביש 2

מעגל משופר ומתוחכם של מקלט רדיו גביש:

כאשר רוצים לקלוט תחנה שעוצמתה הנקלטת חלשה יותר, ניתן להתחכם ולבנות מערכת עם שני מעגלי תהודה. מעגל התהודה הראשון מכוון לתחנה החזקה, ומעגל התהודה השני מכוון לתחנה החלשה יותר. משתמשים באות הנקלט מהתחנה הקרובה כדי לספק הגברה לאות מתחנה אחרת. המעגל החשמלי (המסובך יותר, ומיועד למתקדמים) מופיע באיור:

המעגל החשמלי (המסובך יותר, ומיועד למתקדמים)

  • C1, C4 הם קבלים משתנים של 365 פיקופרד.
  • C2 הוא קבל אלקטרוליטי מטנטלום של 5 מיקרופאראד למתח של 50 וולט.
  • C# הוא קבל דיסקה קרמי של 0.002 מיקרופאראד.

מספר אתרי אינטרנט בהם ניתן למצוא מעגלי בנייה והסברים על מקלטי רדיו גביש (באנגלית) הם:

http://www.scitoys.com/scitoys/scitoys/radio/radio.html

http://www.techlib.com/electronics/crystal.html

http://my.integritynet.com.au/purdic/crystal_set.htm