【参赛】一台偏实验功能的三波段矿石收音机

as8233639

一台偏实验功能的三波段矿石收音机

        为了在实践中比较体会一些矿石机技术的应用效果，经过近三个月的构思，设计制作了本参赛作品。现向各位老师、同学汇报如下：
一、线路设计
       该矿石收音机采用基本的双回路形式，共设计了中波、短波和调频三个波段。中波部分又设计了三种线圈模式转换选择：磁棒、磁环双值反绕、磁环，其中磁棒、磁环的天线线圈和调谐线圈均设置了多抽头。中波部分也设计了陷波器。本机的检波器部分受坛上hhyy99老师以往制作的启发共设计了从活动矿石到3DQ+33K电阻、两只3DQ并联、四只3DQ并联、75号电路、陈宪文电路、半波倍压、几种不同型号二极管等十一种选择模式。检波器输出加进了班尼电路。最后在耳机阻抗匹配部分使用了仿T725变压器，使其可以适用不同阻抗的耳机。
二、所用物品
      其实有制作这台矿石机的想法是从旧物市场遇到一只漂亮的长方形葡萄酒包装盒开始的，黑色造革面，360*120*110mm大小，电镀提手和锁扣，看着非常精致。安装面板根据盒内尺寸选了350mm*100mm的4mm厚电工板。350mm长粘接的中波磁棒一根，R40C1型号45mm磁环两只，NOX-100磁环二只，3mm直径毛细铜管20厘米，350P+350P+20P+20P空气四联一只，270P+270P密封双联一只，30股、60股里兹线若干米，老式瓷架铜铆钉新波段开关6*3二只、2*11五只，钮子开关1*2二只、2*2一只、1*3一只。3DQ七只，自制方铅矿活动矿石一枚，不同型号检波二极管若干只，日本产100μA双向电流表一只，200K可变电阻一只，仿T725变压器一只，12V小型电源变压器（初级电感20H）一只，1.7米长拉杆天线一根，其它电阻、电容、27mh小电感、接线柱、导线等。
三、主要的制作过程
     （一）按事先设计好的面板安装尺寸，钻孔后将各波段开关、空气联、密封联、钮子开关、活动矿石、电流表、变压器、接线柱等固定到面板上。其中空气联、密封联的固定采用了纳米双面胶带，免去了面板再打固定孔。
     （二）线圈制作：
          1、磁环双值反绕线圈，45mm磁环，生料带包绕，L1用60股里兹线绕43匝，测电感量87.49μH，L2反方向绕43匝，测电感量89.25μH，测L1、L2串联电感量255μH，并联电感量63.64μH，L3绕4匝，L4绕3匝。
          2、磁环线圈，45mm磁环，同样用生料带包绕，30股里兹线，L5绕10匝，每2匝抽头；L6绕81匝，测电感量253μH，分别在10、14、20、28和40匝处抽头；L7绕3匝。
          3、磁棒线圈，两根中波磁棒粘接后为350mm长，用直径20mm一次性针管做骨架，30股里兹线，L15绕10匝，每二匝抽头；L16绕55匝，测电感量253μH，分别在7、11、15、21和30匝处抽头；L17绕3匝。
          4、短波线圈，采用NOX-100磁环，L9用2MM直径多股镀银线绕2匝，L8绕5匝，测电感量2.0μH，L10绕2匝。
          5、调频线圈，L12用直径3mm修冰箱用毛细铜管，5#电池做模，绕3圈,；L13绕一圈；L14用直径1mm漆包线，碳素笔管为芯绕17圈。
          6、陷波器线圈，L11采用NOX-100磁环，生料带包绕，60股里兹线46匝，测电感量168μH。
        之后将磁棒线圈用一次性针筒芯高架固定在面板背面，其余线圈用一次性注射针管做支架固定到其它适当的地方。
     （三）为了减小各波段开关的接触电阻，除S6以外，其余全部采用二刀并联的办法事先将各脚连线焊好。同理也将空气四联动片与铜轴接触处，用细砂纸仔细打磨后涂上了导电银浆，以减小空气联动片与转轴之间的电阻，增加其Q值，实践证明这个办法是有效的。
     （四）按照线路图将各零部件进行连线焊接，初步完成矿石机的制作。再次检查连接线无误后，对一些连接线用尼龙扣进行捆扎整理。
四、试听效果（重点报告中波部分）
      本机可调节的部分相对较多，波段开关选择、天线线圈抽头匹配、调谐线圈抽头匹配、中波线圈选择、检波器及检波线路选择、耳机阻抗匹配选择，再加上陷波器、班尼，使得实验试听过程相对复杂些，刚开始试听自己都觉得头大，所以事先特意制作了一份该矿石机的使用说明书。
      试听条件：天线，六楼顶距防水层2米高处4平方单股铜线长35米左右；地线，在
楼地基处，电力施工专用1.8米长地线钢钎钉进地里后引线到4楼室内。耳机，SHH-1串联。因白天要上班，所以试听时间基本上为每天早晨4点30分至7点左右，晚上6点到9点30分左右。
      1、中波部分：
        通过各部位仔细调节、选择、匹配、组合，在近一个月的时间里共收到本地、省内、外省市共计30余个电台信号（声音可清晰收听为标准），通过频率、内容和台标可以明确判断的有29个，其中距离试听地点（辽宁鞍山）五百公里以上的信号有：567KHZ天津相声、585KHZ江苏财经、594KHZ山东经济、630KHZ央广经济之声、657KHZ河南电台新闻广播、702KHZ江苏新闻、720KHZ中国乡村之声、1566KHZ香港益友第一台（发射地不详）、1584KHZ黑龙江广播电台朝鲜语广播（牡丹江）和1593KHZ中国之声（常州），电流从几个微安到几十微安。
        本机的选择性在一些组合下表现的也不错，用3DQ+33K电阻或3DQ*2，在天线线圈调至2T时，可以清晰分割630KHZ中央台经济之声和639KHZ中国之声以及1584KHZ黑龙江电台朝鲜语广播和1593KHZ的中国之声，这也是我第一次用矿石收音机收到1584KHZ黑龙江人民广播电台朝鲜语广播节目。
        2、短波部分：天线如前，地线选用2米左右的拖线，可以较大声收听到五、六个电台信号，中国之声、中国国际广播电台、丰收锣鼓、KBS、NHK、VOK以及几个外文台，和以往效果一样，声音起伏明显，有时可以连续几分钟没有一点声音，其中KBS和NHK最大电流有时可以达到近100微安。
       3、调频部分，距本地发射塔约3公里的地方，四楼房间卧室靠近东大山山墙处，可以收听到本地87.9、89.7、95.3、99.5和101.00MHZ调频信号，电流最大时也只有3个微安左右，用shh-1串联勉强能听清，其中99.5和101.00MHZ有串音，通过拉杆天线指向调节等办法仍不能将二者绝对分割。
       4、中波简易收听情况：本机利用调频部分使用的长拉杆天线，通过一只1*2钮子开关将其与空气联的定片端连接，平时该开关断开，在室外空旷地中波信号不是太差的地方可以将该开关打开，利用长拉杆天线和接在空气联动片端的地线形成简易的天地线条件进行接收实验。实际使用，在家附近的永乐公园，用这种方式加3DQ检波可以收听到本地（距离13公里左右）的954、1071、1251、1458KHZ四个电台信号和540KHZ中国之声（盘锦，约120公里左右）以及1089KHZ辽宁新闻广播（沈阳，约70公里左右），电流大小3-5个微安左右。其他检波方式中只有RB441和1N5158通过调谐线圈抽头等选择配合可以很小声收到本地954KHZ综合新闻广播一个台的信号。
       5、中波发射塔附近试听情况：驱车到距离中波发射塔约一公里的地方（图片中箭头所在处为远处的发射塔），本机只用长磁棒，可以很好的收听本地954、1071、1251和1458KHZ四个台信号，电流约10-20个微安，声音纯净，无串台。磁棒方向对收听影响不大，甚至将磁棒垂直竖起来同样可以收听到上述四个台。在这试听过程中还意外发现用磁环和磁环双值反绕线圈同样可以实现无天地线接收，都可以收到其中的两个台，电流约10微安左右。试听时因天气太冷了，手伸出一会儿就冻僵了，所以只草草试了3DQ检波。就试听情况看，估计距离发射塔再远些单纯磁棒接收也应该可以。
五、制作及实验试听体会（重点讨论本机的中波部分）
      1、        该矿机组成环节较多，各种开关可靠连接至关重要，备件时特意挑选了老式瓷架铜铆钉新波段开关，并且使用之前对其又进行了双刀并联改造，以保证其接触电阻尽量小，其它钮子开关、200K可变电阻的阻值归零也事先进行了挑选。
      2、        此次使用的空气四联为多年前坛上淘的二手货，虽然进行了一些清理工作，但动片与转轴铆接处还是能看出明显的氧化痕迹，遂想了一个办法，网上购买了导电银浆，用细砂纸和刀片将动片与铜转轴接触处根部、和铜轴接触的弹簧压片与空气联动片外壳铆接处仔细刀刮打磨后，在这两处涂上些导电银浆。经搭棚试验，效果较处理前有明显改善。
      3、        线圈绕制时，理论上的数据只能做参考，计算结果与实际电感量有时差异较大，尤其是绕在同一磁环上的两个线圈电感的串、并联也并不完全符合计算公式，计算数值比实际数值往往要小很多。做抽头处理时更需注意，一定要试绕完整个线圈，待实测其电感量符合与可变的匹配后再用公式计算各抽头位置，重新绕制。
另外，在实验中还发现，线圈连接线、抽头连接线等用尼龙扣捆扎后，原有的频率覆盖会略有变化，需在捆扎后对线圈电感量再略做调整以保证其频率范围（尤其是高端）的正确覆盖。这种现象考虑和LC谐振回路的电容量略有增加有关。
磁棒线圈安装选择了高架尽量远离其它元件，且选择磁环安放位置时，应对磁棒线圈电感量变化进行监测，以减少二者的相互影响。
      4、        关于读盘制作，由于本机各部分组合变化较多，即使是同一个电台信号，由于组合不同空气联转动的角度也不一样，所以无法选择单一的读盘标识，参考国外老式矿机的做法，本机读盘也采用了0-180度的标识办法。
      5、        关于天线线圈抽头使用体会，以往大家的共识是：该线圈匝数多矿机灵敏度高选择性差，匝数少灵敏度低选择性好，然通过本机实验发现，二极管检波基本符合这个规律，但使用3DQ检波时却出现匝数减少到一定时矿机灵敏度和选择性同时提高的现象，这是否能说明3DQ检波时所要求的天线端输入阻抗比应用二极管检波时更低些呢？本机试听还发现，天线线圈匝数减少除可以提高选择性外，往往对频率高端收听更加有利。
      6、        关于调谐线圈抽头使用实验体会，矿石机若想取得理想效果，调谐线圈的抽头必不可少。本机试听过程所有检波材料或检波线路均使用了调谐线圈抽头选择，用二极管检波时更是如此。即使是经典的3DQ+33K检波时因电台信号强弱不同有时也需要选择该线圈不同的抽头，且同一电台信号，选择的检波器不同，需要调谐线圈的阻抗也不同，例如从3DQ+33K电阻转换到3DQ*2、转换到3DQ*4，其需要的线圈抽头阻抗也在逐渐降低。试听实验显示调谐线圈的抽头选择对于矿石机收听弱台、改善音质作用明显。本机遗憾的是制作时没有加进线圈升压抽头实验。
      7、        关于检波器及检波电路选择试听实验结果：本机的11种检波材料及电路全部可以收到电台信号。就综合性能排名：3DQ*2>3DQ+33K电阻>3DQ*4>RB441>1N5158>75号电路>陈宪文> HP5082-2835> BAT85>半波倍压>活动矿石。声音最大为3DQ*4。收台最多及选择性最好为3DQ+33K电阻，其次为3DQ*2，但后者声音要大些，要求调谐线圈的抽头也比前者低。二极管中综合性能最好为RB441及肖特基1N5158，在公园进行简易接收时，二极管中只有这两只勉强可以收到一个本地强台。75号电路也有非常不错的表现，感觉声音较纯净，SD103A和2825在这个线路中表现都不错，但频率高端SD103A好些，频率低端2825好些且音质要好于SD103A，本机选用的是SD103A。陈宪文电路因没找到30H的电感，只好选择了手头能找到的最大电感量的小型12V电源变压器的初级，就本矿机实验综合效果而言该电路并没有明显优势，还有，应用该电路检波时，无论电台信号多强后面连接的电流表指针基本不摆动。
        本矿机为了怀旧和增加实验试听乐趣，特意选用了一枚自制活动矿石，矿石为方铅矿，触针为锁头芯黄铜弹簧，阻抗匹配合适时中短波加一起也可以收到五、六个台，最大电流有20个微安以上。
        通过上述实验试听证实，3DQ等仍然是目前矿石收音机检波材料的最好选择。感谢矿坛几位老师之前寻找其过程的艰辛付出。
        另外，本矿石机最初是设计了利用ALD110800A作为对比检波材料之一，可惜在将贴片ALD110800A往转接板上焊接的过程中不小心将其弄坏了，因此才又重新设计了3DQ*2和3DQ*4（想模仿ALD110900和ALD110800A的结构）作为检波对比。所以提醒坛上同学，焊接ALD110800A或ALD110900时一定要万分小心，或者买立脚的（可以不用直接焊接而用转接架办法）。
       8、关于磁环双值反绕线圈，本机该线圈选用了R40C1型号的45mm磁环、0.04*60股里兹线绕制，根据可变电容量计算出串联之后的电感量为255微亨，先在磁环上绕了10圈，测其电感量后计算出255微亨所需要的匝数，然后取其一半的电感量，根据电感量之比等于匝数比的平方公式计算出一半电感量需要的匝数，各绕一段方向相反的线圈，可绕制后测量两段线圈串联后的电感量已经远远超过255微亨，无奈又重新进行了调整，保证其串联后与可变配合可以覆盖535到1605KHZ频率。两段线圈并联之后的电感量为63.64KHZ，实际试听可以很好覆盖999-1605KHZ频率。
此双值反绕线圈虽然没有设计天线线圈和调谐线圈抽头，但实际试听中感觉其性能还是非常不错的，尤其是利用其双值反绕并联进行频率高端的接收，配合3DQ+33K电阻或3DQ*2可以收到较多弱台，且选择性也非常好，此次1584KHZ黑龙江电台朝鲜语广播信号就是利用这种配合方式接收到的。实践证明，磁环双值反绕线圈较另两种线圈绕法确具有较明显的优势。
       9、磁棒线圈和磁环线圈应用的比较，二者在较好的天地线环境里性能相差不大，应用磁环线圈收听时感觉声音更纯净些，而应用磁棒线圈收听时杂音似乎稍大。简易条件接收时，尽管磁棒有350mm之长，但相比磁环线圈无一点优势，二者效果几乎无差别。但在发射塔附近纯粹的无天地线接收时，磁棒就表现出了明显的优势。
      10、关于陷波器、班尼电路和仿T725阻抗匹配变压器
        本机设计的中波段陷波器，可变为270P双联并联使用，线圈采用了NOX-100磁环加0.04*60里兹线绕制，实际电路中是串在了地线端，实验中感觉其对强台抑制作用明显，但对与强台特近频率的弱台也有一定的抑制，表现为开启陷波器将强台完全抑制后，原有混杂的弱台声音也变小，有的弱台甚至会因此完全收不到了。对此考虑为本陷波器LC回路Q值太低，选择性不高造成的。在本机实验试听中，关闭陷波器，利用天线线圈抽头和调谐线圈抽头以及选择不同的线圈及检波器组合已经可以很好的分割相差9KHZ频率的两个电台信号。班尼电路在本机试听过程中似乎作用不大，始终是处于可变电阻阻值为零的状态时矿石机效果最好，无论强台弱台还是选择哪种检波器检波电路，可变电阻稍大就出现声音变小失真，即使仿T725变压器输入端选择在500欧位置上也是如此。阻抗匹配变压器可以使矿机连接的耳机阻抗范围更广，且电台信号强弱不同或者选择不同的检波器时，即使是同一副耳机，也需要进行输入及输出阻抗的重新调节方可得到最好的收听效果。

        总之，通过本矿石机的试听实验，再次体会了简单的矿石收音机其中所包含的较复杂的无线电知识。实验证实3DQ等仍是矿石机目前最好的检波材料，线圈采用多抽头可以使其前后级有更加合适的阻抗匹配。阻抗匹配在矿石机制作收听过程中至关重要，其应贯穿矿石机收听全部组成过程，包括接收地点电波环境与天地线之间、天地线与天线线圈之间、天线线圈与调谐线圈之间、LC谐振回路与检波器之间、检波器与耳机之间。且中间哪一级情况有变化对前后级可能都有牵制，即使同一信号，当我们换用不同检波器后，也需要对其前后级阻抗进行重新调整。只有尽量调整好矿石机所有各级阻抗匹配才能使我们需要的广播信号在传输过程中能量损失最小，才能使矿石机接收能力最强，选择性最好，收听效率最高。当某级阻抗匹配不好时，矿石机的声音可能并不小，但其音质可能变坏，选择性也差。随着矿石收音机新技术的不断出现，收弱台多、选择性好、声音悦耳（并不单是声音大）、甚至设备移动方便应成为矿石收音机爱好者新的追求目标。
    本机制作及试听过程纯粹是在业余条件下进行的，没有更多专业知识和专业仪器设备进行监测和指导，仅凭本人的听觉和面板上的电流表显示以及一些粗浅的知识来进行一些判断，其结果肯定有许多还不太客观的地方，还请坛上老师、同学多多批评指正。




































                                                      

xzcgl

这次楼主玩大制作了。

清纯色狼

厉害了 这个！！！

as8233639

xinjun5557 发表于 2020-1-17 16:00
楼主你好。为精美的制作点赞！请问那7个黑色的旋钮哪里有卖？谢谢！

谢谢您的鼓励！小的旋钮是平时旧物市场淘的老货，大的圆的那个是沈阳南塔电子城买的。

as8233639

清纯色狼 发表于 2020-1-17 15:50
厉害了 这个！！！

谢谢！

as8233639

xzcgl 发表于 2020-1-16 22:36
这次楼主玩大制作了。

as8233639

矿坛铁粉 发表于 2020-1-16 20:44
矿机一出，必获大奖

changwanren

制作的精美讲究，点赞！看叙述您是辽宁鞍山的，我是辽宁盘锦的，祝您获大奖。

as8233639

changwanren 发表于 2020-1-17 17:05
制作的精美讲究，点赞！看叙述您是辽宁鞍山的，我是辽宁盘锦的，祝您获大奖。

老乡好！谢谢您的鼓励，我们距离很近，春暖花开有机会一起玩玩矿机。

as8233639

谢谢llllllxing版主的鼓励

车梁木

楼主功底深厚，做的真好，

QFII102090

楼主的作品在矿机里属于大制作。预祝你获奖

as8233639

车梁木 发表于 2020-1-20 11:23
楼主功底深厚，做的真好，

谢谢！

as8233639

QFII102090 发表于 2020-1-23 21:01
楼主的作品在矿机里属于大制作。预祝你获奖

谢谢您的鼓励！