Ricevitore a diodo stampato in 3D
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Non sai mai quello che costruirai o riparerai domani.
Certo, ci sono progetti che programmi, che necessitano di tempo per reperire le informazioni, studiarli, incamerarli, farle tuoi, acquistare o recuperare i componenti, far sbocciare l'idea iniziale, curarla, accudirla.
Poi ci sono le attività che entrano a gamba tesa e ti accompagnano in giornate rilassanti e pensieri allegri.
Tra le tante attività iniziate e che fatico a portare a termine, è arrivato questo ricevitore a diodo con i supporti stampati in 3D, un ricevitore Oudin ante litteram.
Purtroppo non frequento più il FabLab, ma la visione dei progetti sviluppati per allenare la manualità dei ragazzi e fargli comprendere argomenti complessi con il gioco, mi è rimasta.
Perché non creare un progetto assolutamente inutile, specialmente ora che la radiodiffusione italiana in onde medie è definitivamente defunta, per dimostrare come, la complessità delle conoscenze, alla fine, una volta metabolizzata, aiuta e facilita la comprensione di ciò che ci circonda?
La Vita è complessa e capire questa complessità porta inevitabilmente a ripudiare una visione in bianco e nero da tifoseria calcistica della realtà in cui viviamo.
PROLOGO
A tempo perso, nella ragnatela della rete, vado alla ricerca di progetti da realizzare, comprendere e divulgare, solo per aggiungere una paginetta nuova in questo diario virtuale che è Radioedintorni, così come si fa per i curriculum lavorativi.
Effettuando ricerche incrociate come sono solito fare, mi sono imbattuto in questo progetto, vi allego i link al video della spiegazione del progetto in video e al progetto in 3D:
3D Printed Radio | No Batteries
AM Radio that Works!
P.S. nel mentre scrivevo l'articolo, mi sono accorto che ha postato il video di un suo upgrade del progetto iniziale, vi metto il link per completezza:
Does My 3D Printed Radio Work 5 Years Later?
Entusiasta, passo il progetto alla mia stampante 3D per vedere se potevo divertirmi un pò anche io.
Con un pò di esperienza alle spalle, dovuta al superamento della ormai fantomatica soglia dei cinquant'anni, mi ero già accorto di qualcosina da modificare ma, imparare, vuol dire anche questo, avere la sensibilità di riconoscere l'idea e la successiva volontà di migliorarla e renderla di nuovo disponibile a tutti.
Sto divagando, scusate, ma oggi è una giornata uggiosa e la mia penna stilografica scorre autonoma sul foglio di carta riciclata :-)
Il meccanismo di sintonia è molto critico, anche se c'è da riconoscere il fatto di aver utilizzato materiale di uso quotidiano senza necessità di effettuare saldature.
Mentre stampo le parti principali del progetto, decido di riprogettare il sistema di sintonia, di ordinare le mollettine di collegamento (Spring Crimp Ends Fastener Coil Cord Crimps End Caps Clasps fits) e di pensare altri materiali alternativi a quelli proposti.
Mi raccomando, prima di acquistare le spirali, accertatevi degli incastri, ovverosia verificateche i diametri interni ed esterni delle clips combacino con il diametro dell'incastro della nostra stampa 3D.
Per la parte superiore mobile, banalmente modifico con Thinkercad il cursore superiore e poi successivamente decido di creare un supporto che lo renda stabile e meglio scorrevole (almeno questo era l'idea iniziale :-) ), da incollare successivamente alla scelta del diametro del filo scelto.
E' passato quansi un mese da quando ho deciso di affrontare questa avventura.
Dall'estremo oriente sono arrivate finalmente le spirali, che altro non sono che i capicorda delle catenine da bigiotteria.
Le ho comprate in parte per seguire il progetto originale, in parte per sperimentare qualcosa di nuovo.
Chi ha occhio ed esperienza nelle riparazioni ed i restauri delle radio a valvole, si sarà accorto che la Philips, già negli anni '30 del millennio scorso, utilizzava spirali molto simili per effettuare le giunzioni a stagno in aria di due o più fili e terminali componenti (facilmente riproducibili a mano in autonomia, ho mostrato come fare in alcune mie riparazioni).
E' giunta anche l'ora di utilizzare il filo di rame per creare l'avvolgimento della bobina di sintonia.
Prima opzione, inaspettata, è il gioco di deflessione di un tv-color anni 2000, recuperato da un tv preso accanto al cassonetto dell'immondizia dal mio vicino di casa, tv che ha svuotato per creare un presepio natalizio e che, molto gentilmente, ha salvato tutta l'elettronica per regalarmela, visto che nel palazzo ho la nomea di riciclatore di "cose elettroniche".
La sezione non è così proibitiva in quanto il ricevitore deve essere costruito attorno alla stazione locale ricevibile avente il segnale più potente.
Per l'angolo di globo terracqueo in cui il progetto è nato, andava bene il filo da 0,51mm ma qui, a Roma, dove tutto è rumore e dove non esiste più una stazione trasmittente nazionale, il filo potrà essere anche quello dei lacci delle scarpe, in quanto l'unico segnale che riceveremo, sarà quello del trasmettitore casalingo :-)
LA TEORIA
Per ora non prendete in considerazione il simbolo della cornetta e consideratelo come un corto circuito.
Consultate lo schema alla sinistra.
Le onde elettromagnetiche, colpendo le armature del condensatore, fanno in modo che le armature stesse vadano ad immagazzinare energia elettrica la quale andrà a scaricarsi ai capi della bobina a cui le armature sono connesse: inizierà così uno scambio di energia tra i due componenti.
Ora facciamo uno sforzo di immaginazione, osserviamo lo schema alla destra e trasformiamo lo schema di base: al posto dell'armatura A sostituiamo la nostra antenna mentre al posto dell'armatura B sostituiamo il collegamento di terra.
In questa situazione possiamo quindi immaginare come il mondo si comporti come un enorme condensatore, condensatore con le due armature di grandezza enorme, quindi maggiore sarà la lunghezza dell'antenna e migliore il collegamento di terra, più grandi risulteranno le armature del condensatore del nostro ricevitore.
Maggiore la superficie risultante delle armature del nostro condensatore, maggiore sarà il numero di onde elettromagnetiche che raccoglieranno, maggiore sarà l'energia immagazzinata e poi restituita.
Per maggiore completezza, la bobina che abbiamo realizzato è costituita da un filo di rame a formare le spire e, tra spira e spira, c'è una piccola capacità, che va a sommarsi al totale e che concorre alla frequenza che dobbiamo ricevere.
E' per questo motivo che i ricevitori basilari come le galene o i ricevitori a diodo come quello descritto in questo racconto, necessitano di una lunga antenna e di un ottimo collegamento di terra per funzionare al meglio.
Questo è lo schema della minima stazione ricevente completa:
1 è l'antenna, 2 è l'induttanza, 3 è la terra, 4 è il detector, 5 è il trasduttore.
L'antenna, la bobina e la terra formano il nostro circuito oscillante, il detector (nel nostro caso il diodo) è il componente che permette di trasformare l'energia oscillante in un segnale che rappresenta l'informazione ricevuta, il trasduttore (nel nostro caso una cuffia ad alta impedenza o un piccolo amplificatore audio) è il componente che permette di trasformare il segnale audio in un segnale udibile dalle nostre orecchie.
Il circuito sopra riportato è lo schema minimo di stazione ricevente completa.
Per questo motivo tutti i ricevitori basilari come le galene o i ricevitori a diodo, come quello descritto in questo racconto, necessitano di una lunga antenna e di un ottimo collegamento di terra.
LA TEORIA DEL NOSTRO RICEVITORE
Questo apparecchio è il più economico ed il più facile da costruirsi.
E' richiesta però un po' di pazienza per la sua messa a punto, che consiste nella sintonizzazione del circuito sulla lunghezza d'onda da ricevere e ciò si potrà fare facilmente le nostre istruzioni.
L'apparecchio è da raccomandarsi per ricevere una stazione che non sia più lontana di una ventina di km.
In questo caso, quando la sintonia di una stazione è o dovrebbe essere la stessa, è superfluo avere un circuito a sintonia variabile, ma quando si è trovato il giusto punto di risonanza, il rendimento sarà lo stesso che può dare un circuito a sintonia variabile.
(vi siete accorti di come il modo di esporre sia differente da quello fin qui usato? infatti non l'ho scritto io ma una persona nei lontani primi anni trenta del millennio scorso)
Per il calcolo esatto del circuito di sintonia e dei valori che i componenti dovrebbero avere in funzione della banda di ricezione, vi rimandiamo ai libri di radiotecnica presenti in rete e molti presenti anche in questo sito.
Questo è il piano di montaggio del nostro ricevitore:
Pazienza e buona musica di sottofondo.
Pazienza, buona musica di sottofondo e una comoda sedia.
Pazienza, buona musica di sottofondo, una comoda sedia e la tranquillità che riempie la nostra mente.
Se avete questi ingredienti, iniziate ad avvolgere il filo con delicatezza, avendo l'accortezza di avvolgere le spire il più affiancate e schiacciate possibile, in modo da aumentare il valore dell'induttanza e fare in modo che la manopola di sintonia scorra facilmente e non vada a scontrarsi con il filamento, correndo il rischio di blocco del cursore di sintonia o, alle brutte, la rottura del filo.
Per eliminare lo smalto dal filo di rame, potrete usare o della carta vetrata di grana fine, oppure la lama di un taglierino.
In ogni caso non dovrete andare molto a fondo, il rischio è quello di far cortocircuitare le spire adiacenti rendendo vano il giro dell'avvolgimento.
Il risultato finale lo vedete nelle foto sottostanti.
Nei video ci sono entrambe le modifiche effettuate, quella senza grappetta allungata è quella più gestibile.
A seguire vi riporto un pò di considerazioni pratiche dei vari montaggi eseguiti.
Non fate caso alla qualità della stampa 3D, ne sono stati fatti vari esemplari per tutti i test effettuati, senza badare alla qualità.
I due mostrati in figura non sono gli unici, era più semplice stampare nuovamente tutto che sbobinare e riavvolgere.
Il diodo utilizzato è un diodo al germanio, un OA95, fornito dall'amico e socio AIRE Stefano Leopardi.
Caso 1 filo di diametro 0.4mm
Il test è stato effettuato variando la frequenza di trasmissione del trasmettitore
- massima induttanza di 0.27mH;
- a metà corsa massimo volume a circa 990KHz;
- a 3/4 1242KHz con volume massimo, ma dai 3/4 in poi riceve fino a 1600Khz con volume massimo ma la posizione migliore rimane quella precedente;
- la ricezione è comunque tra 800KHz e 1,6KHz, cioè tra 0.24mH e 0.09mH.
Caso 1 filo di diametro 0.5mm
- con filo da 0.5mm la ricezione ottimale avviene tra i 1250KHz e 1100KHz cioè tra la massima impedenza di circa 1.5mH e la minima cioè 0.09mH
- dopo i 1250KHz riceve tutto in banda alta
Ho provato ad effettuare una bobina con del filo di 0.15mm di diametro ma è stato un pessimo esperimento, sia dal punto di vista costruttivo che dal punto di vista operazionale.
Il filo da 0.15mm è difficile da manutenere e da avvolgere, si rompe facilmente sia durante la costruzione che durante l'uso, infatti è molto difficile scartavetrarlo e farci passare sopra il contatto, tende infatti ad interrompere il filo troppo sottile. Dal punto di vista prestazionale, la ricezione con la banda AM si ha tutta nei primi 3/4 di escursione del cursore, quindi in un breve tratto si va dai 500KHz ai 1800KHz, quindi una pessima selettività con un valore di induttanza che arriva a 0.4mH.
Non mi andava di rompere un altro trasformatore per testare il filo da 0.3mm, potrete farlo voi, a me va bene la versione con i due fili sperimentati.
EPILOGO (il più breve nella storia narrativa)
Spero la lettura sia stata di vostro gradimento e che vi abbia fatto venire voglia di costruirvi il vostro piccolo ricevitore a diodo.
Testi consultati:
- Radio Telefonia - Guarnieri - Lavagnolo - 1931 (lo trovate nella sezione Elettrobibiliofilo)
- Apparecchi radiofonici a cristallo - Mecozzi - Biblioteca del Popolo
Se volete costruirvi un ricevitore a cristallo o diodo come i vecchi tempi (li trovate nella sezione Elettrobibiliofilo)
- Ricevitore a cristallo veramente economico - La Radio - Anno I - 13 novembre 1932
- L'Ultra Simplex - La Radio - Anno II - 19 febbraio 1933
- Il Cristallofono - La Radio - Anno II - 17 settembre 1933
- Il Sinto-Fix - La Radio - Anno II - 5 marzo 1933
- Il Solenofono - La Radio - Anno II - 4 dicembre 1932
- Altoparlante per apparecchi a cristallo - La Radio - Anno II - 9 luglio 1933
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