一张老矿机电路图中的缺陷

lq19512003

前几天在网上看见了一张老矿机的图纸，电路有明显的毛病，就是下面的图：

    稍有些电子电路常识的人都能看出图中的分线器S3和S4的电路设计都存在缺陷！
    S3的设计缺陷就是无论触刀位于触点2至8的任何一点都会在线圈L1上形成了一个短路圈，除非触刀位于空挡位置，否则短路圈一直存在！   
   S4的设计缺陷就是无论触刀位于触点13至19的任何一点都会在线圈L3上形成了一个短路圈，除非触刀位于空挡位置，否则短路圈一直存在！   
    那么这就有问题了：众所周知线圈中有短路圈，线圈的损耗就会增加，由于S3、S4只在位于空挡时不存在短路圈，故只要S3、S4不放在空挡上L1、L3就有短路圈引起的额外损耗。
    按照原作者提供的使用方法：   
         将S2放到2上，S3放到空挡，作单回路矿机使用，用S4和C3选台。可以看出此时由于S4不在空挡位置，L3就有短路圈的损耗。   
         将S2放到1上，S4放到空挡，作三回路矿机使用，用S4和C2选台。可以看出此时由于S3不在空挡位置，L1就有短路圈的损耗。   
    所以可以归纳出：只要S3和S4参与选台矿机内就有短路圈损耗，要想无短路圈损耗就要将S3和S4都置于空挡不动，只要按原作者提供的方法使用就一定有短路圈损耗！虽然有这一缺陷的矿机也能响，但是性能要差很多。
    要想在这台矿机中使用S3和S4又避开短路圈的损耗其实也很简单，只要稍改电路既可，这样既可达到原作者设想的功能也没有短路圈造成的损耗了，改后的图纸如下：


     这点儿改动很简单，但是效果很明显，单回路部分短路圈的实验我已做完了，从测试到的数据看，短路圈损耗造成了耳机功率下降了一半还多，几乎只有无短路圈时的四分之一了，等我有时间就把试验照片和数据也发出来大家看看。
     其实这个电路还有几处不甚合理的地方，大家也可分析分析。
     一些老的电路存在问题是一件非常正常的问题，老电路用来怀旧、回顾和了解历史是很好的，一些岁数大的人特别喜欢老矿机也是可以理解的，我也很喜欢老矿机，但是这并不妨碍我们在学习欣赏老矿机时发现一些原电路中的问题，分析解决这些问题是一种极好的学习过程。
    我们可以看到很多老矿机设计的很完美，其性能虽比不上一些精心制作的现代矿机，这是由于当时的材料、器材落后的原因，与设计者无关。
    而这个矿机的缺陷很可能是设计者的疏忽造成的，我百分之百的相信能设计出较复杂矿机的原作者一定懂得电感中存在短路圈的危害这点浅显的道理！
    矿石收音机技术虽然是难登上大雅之堂的简单技术，可是却有着无穷的魅力，吸引着许多爱好者去不断探索，所以推陈出新也永远不会停止，老问题与也会不断被发现。 这个电路曾被《无线电》杂志发表过，也被收录到《优良矿石收音机》一书中，看来指出这个电路中存在的问题还真有些意义！
这次是tnlby雷兄最先发现的这一问题，在这里对雷兄表示钦佩并向雷兄致敬！

   

xiaoweihappyday

我发现矿机领域有很多匪夷所思的事情，比如今天搭矿机的过程中，二极管和耳机之间串了个电容，二极管直流通路断了，耳机居然还会响，就是音量轻了点，不知何故？

wangge

原设计没有问题。高频电路中，如果线圈有抽头，很多都是用短接的方式对不用的部分进行短路的。原因很简单，就是为了避免未用部分悬空，导致高频信号形成辐射，对与之紧耦合的在使用的部分线圈回路造成干扰。
欢迎大家讨论。

lq19512003

wangge 发表于 2012-4-9 01:12
原设计没有问题。高频电路中，如果线圈有抽头，很多都是用短接的方式对不用的部分进行短路的。原因很简单， ...

的确在老收音机的波段转换电路中，还有一些仪表中使用了同样的方法，在灵敏度很高的电路环境中或是屏蔽不十分严格的情况下，很少的辐射就会引发严重的不良后果，这种短路的方法确可以增加电路的稳定性。但是矿石机没有增益，那点辐射不会对本机形成干扰和有害的反馈，但是形成的短路圈却严重降低了接收效率。
这个电路的单回路部分我已做过测试了，10匝的短路圈就使耳机的到的音频功率下降了一多半，大约是无短路圈时的四分之一左右，等我把实验的数据和照片整理好贴上来大家看看。
同一种方法用在不同的地方会有不同的结果，看来还是要因地制宜才好。

wangge

lq19512003 发表于 2012-4-9 06:36
的确在老收音机的波段转换电路中，还有一些仪表中使用了同样的方法，在灵敏度很高的电路环境中或是屏蔽 ...

当然，希望多多探索。等待你的试验相关内容。

shiuyipyuen

不能用超外差收音机振盓线圈的娴端效应吸收在震线圈能量拿到矿机这里来例比.版主的论点己有实验数据证实
我在俢理某些数十年前的高频功放镀银线圈同样有不正确的人为短路.纠正后输出增加30--50瓦
如果旧的东西有错不能纠正.社会就不可能进步

lq19512003

shiuyipyuen 发表于 2012-4-11 07:42
不能用超外差收音机振盓线圈的娴端效应吸收在震线圈能量拿到矿机这里来例比.版主的论点己有实验数据证实
我 ...

多谢您的支持，您在这方面有更丰富的经验，向您学习了！

黄辣钉

受益匪浅，好贴！

lq19512003

wangge 发表于 2012-4-11 01:02
当然，希望多多探索。等待你的试验相关内容。

多谢！

中山

我也发现：以前的经典线路也并不是无可挑剔，有的线路缺陷还很明显，······支持楼主！······如果旧的东西有错不能纠正.社会就不可能进步！

lq19512003

中山 发表于 2012-4-11 11:01
我也发现：以前的经典线路也并不是无可挑剔，有的线路缺陷还很明显，······支持楼主！······如 ...

多谢您的支持！对以前的一些电路与您有同感！

lq19512003

黄辣钉 发表于 2012-4-11 10:53
受益匪浅，好贴！

lq19512003

下面的一个实验就是测试这个矿机电路中在单回路的情况下，调谐回路中的短路圈对矿机性能的影响。
实验电路使用普通的半波检波电路，电路图如下：
  
实验环境：
由目黑MSG-2560B高频信号发生器产生1MHz的调幅信号，音频频率1KHz,，调幅度为30%，输出电平为99dBu，信号送入单环天线放大器，信号被提升了29dB后达到了128dBu，送入单环天线。单环天线在其附近形成的信号场强足够磁性天线矿机使用了。
实验现场照片：
  




  

实验矿机的线圈L1是用0.04X270的李兹线在30mL注射器筒上平绕70匝，距地一端10匝抽头，筒内插入10X200mm的中短波磁棒3只。

试验过程很简单：
1.将矿机的磁性首先将L1线圈接地端的上面10匝抽头与地线短路，形成了一个局部短路，将矿机磁性天线放置在距单环天线圆心径向距离30CM左右并且平行于圆心的平行线的位置上，仔细调整可变电容，找准谐振点，此时耳机两端的音频毫伏表测出的信号音频电压是2.8mV。见下面的电路和测试照片：
  


抽头与地线短路形成局部短路圈：
  

耳机端音频电压为2.8mV：
  

2.将短路圈断开，即将线圈接地的一端断开，只保留10匝的抽头接地（见下图），重新调整可变电容找准谐振点，此时耳机两端的音频毫伏表测出的信号音频电压是4mV。
  


下图：线圈接地端断开，只保留抽头接地：
  
耳机端音频电压是4mV：
  


总结如下：
在上述测试中无短路圈时耳机得到的音频电压时4mV，有短路圈存在时同一只耳机得到音频电压是2.8mV，耳机的阻抗没有变，设耳机阻抗是Z，那么加在耳机上的音频信号的功率就可以算出来了:
无短路圈的功率Pw = 4X4 / Z。
有短路圈时的功率 Py = 2.8 X 2.8 / Z 。
有短路圈与无短路圈的功率之比 Py / Pw = （2.8X2.8 / Z ）/ （4X4 / Z ）=2.8X2.8 / 4X4=0.49，
这就是说“由于短路圈的存在耳机得到的音频功率下降了一半”
有局部短路线圈圈的矿机是可以响的，但是受短路圈的影响音量会下降，由于短路圈直接影响了调谐回路的有载Q值，其灵敏度和选择性也都会下降。虽然本次试验使用了磁棒线圈，原机使用的是空心线圈，同样匝数的短路圈影响会略有不同，并且在同一线圈上不同匝数的短路圈影响也会有所不同，但那仅是程度的不同而已，短路圈的有害影响却是实实在在存在的。我们应当注意到一个事实，矿机的表现不仅仅取决于自身的性能，其接收效果还取决于天地线的性能和信号场强环境，只要有好的天地线和较强的信号环境，性能差一些的矿机也会有好的表现，如果修正了这一缺陷，在同样的接收条件下，这台矿机的性能就会有较大的提高！

lq19512003

空心线圈的短路圈的危害前好几年本坛资深矿友麦老师就测试过，结论是一匝的局部短路Q值下降到了原来的三分之一，这篇文章在本坛的链接找不到了，很可惜！

中山

楼主费心了！ 其实只要是真理就真的不需要反复实验论证，······欧姆定律还需要论证吗？······