Регенеративный батарейный радиоприемник на лампе 2К2М

Давно хотелось попробовать что-то соорудить на радиолампах, попробовать как они работают и провести некоторые эксперименты. К тому же, как я раньше писал здесь, мне попалась в руки целая коллекция разнообразных радиоламп. Не хотелось для экспериментов собирать что-то очень громоздкое и чтобы питалось от сети 220В (например ламповый УНЧ), я люблю портативность и экономичность. Поэтому решил собрать регенеративный радиоприемник с низковольтным питанием от батарей.

В статье очень подробно (много разъяснений и фото) расскажу как я изготавливал достаточно простой по схеме регенеративный радиоприемник на одной радиолампе 2К2М с низковольтным питанием от батарей.

Итак, начну кратко с того что такое регенеративный радиоприемник или регенератор, как его еще называют в народе.

Содержание:

1. Что такое регенеративный радиоприемник?
2. Схема регенератора
3. Детали радиоприемника
4. Шасси лампового радиоприемника
5. Антенна и заземление
6. Работа с радиоприемником
7. Заключение

Что такое регенеративный радиоприемник?

Регенеративный радиоприемник - это устройство для приема и преобразования радиоволн в котором используется положительная обратная связь в одном из каскадов усиления радиочастоты. Такие радиоприемники отличаются более высокой чувствительностью но как следствие этих преимуществ - пониженной устойчивостью работы. Регенеративный приемник был изобретен Эдвином Армстронгом в то время когда он учился в колледже, а патент на такой приемник появился в 1914 году.

Большим плюсом регенераторов на те времена, когда радиолампы, резисторы, конденсаторы и батареи были дорогими, считалось то что в таком приемнике можно получить максимальную отдачу от одного усилительного элемента (в данном случае это радиолампа), то есть на одной радиолампе можно построить вполне себе такой неплохой радиоприемник.

Такие приемники получаются дешевыми, с высокой чувствительностью и очень экономичны, что позволяет им питаться от батарей. Но за все нужно платить, поэтому минусы у регенеративных радиоприемников тоже присутствуют. Регенераторы излучают помехи в радиоэфир при работе в режиме генерации и поэтому нужно уметь ими пользоваться чтобы не навредить соседним радиослушателям, а также хорошо настроиться на радиостанцию с максимальной громкостью приема. Также за чувствительность и избирательность регенеративного радиоприемника приходится расплачиваться не очень хорошей стабильностью работы.

Схема регенератора

Итак, сразу же приведу вам схему регенератора, который будем собирать в данной статье, а также расскажу о ее основных частях. Ниже приведена схема батарейного регенеративного приемника, основой для которой послужила схема из старенькой брошюры: Ф.И. Тарасов - Одноламповый батарейный приемник, МРБ, выпуск 10, 1949 год.

Примечание: схему рисовал в программе SPlan 7.

Как видно из рисунка принципиальная схема вовсе не сложна, в основе лежит радиолампа 2К2М (пентод с пятью выводами на цоколе и одним на баллоне). Входной контур приемника состоит из катушек L1, L2 и конденсатора переменной емкости C2. Катушки L3, L4 задействованы для осуществления обратной связи в нашем радиоприемнике-регенераторе.

Переменный конденсатор С5 служит для регулировки глубины регенерации. При эксплуатации может быть всякое, потому чтобы исключить проблему короткого замыкания данного конденсатора в цепь обратной связи добавлен конденсатор С3 относительно большой емкости.

Переменный резистор R3 служит для регулировки тока через нить накала лампы. Чтобы этот показатель можно было наблюдать я ввел в схему стрелочный индикатор, включенный через резистор R5.

Таким образом, индикатор будет показывать нам сколько сильно падает напряжения на переменном резисторе и тем самым отображать примерный уровень тока через нить накала радиолампы.

На схеме он включен с особенностью: минимальное отклонение стрелки будет показывать наибольший ток накала нити лампы, а максимальное отклонение - минимальный ток. Почему я сделал такой выбор - увидите в следующем разделе.

Если вы захотите применять стрелочный индикатор в режиме "максимальное отклонение стрелки правее - больше ток накала нити лампы, а минимальное левее - меньше ток", то следует немного изменить схему включения: цепочку с индикатором и резистором R5 нужно подключить параллельно нити накала лампы - к выводам 2 и 7 Л1.

В этом случае сопротивление резистора R5 нужно будет также подобрать экспериментально, но изначально установите побольше (например 10К), чтобы не спалить индикатор.

Светодиод LED1 я включил в схему для индикации ВКЛ-ВЫКЛ приемника, а также для подсветки шкалы стрелочного индикатора.

Для прослушивания радиопередач и работы такой схемы нужны высокоомные наушники, то есть телефоны с общим сопротивлением катушек не менее 2-3 кОм (2000 - 3000 Ом).

Переключатель S1 служит для переключения диапазонов, у нас их два: СВ (средние волны) и ДВ (длинные волны). В замкнутом состоянии прием ведется на средних волнах, а при разомкнутом - на длинных волнах.

Переключатель S2 служит для включения питания, он сдвоенный, с помощью его подается питание на нить накала и анодное напряжение.

Детали радиоприемника

Итак, начнем собирать детали и компоненты для нашего радиоприемника. Ниже представлено фото большинства из всего что требуется (для увеличения фото кликните по нему).

 

Конденсаторы, резисторы, выключатели

Конденсаторы все керамические или пленочные неполярные, электролитических конденсаторов в схеме НЕТ. Если нет нужного номинала то можно использовать несколько конденсаторов включив их соответствующим образом и просчитав емкость. Помним что при параллельном включении конденсаторов их емкость суммируется.

Например нужно 100 пикофарад - такую емкость можно получить включив параллельно два конденсатора по 50 пикофарад или же два конденсатора - 82 пикофарада и 20 пикофарад. Небольшой разброс в номиналах конденсаторов допустим - это порядка 20%.

Конденсаторы переменной емкости можно взять из старых радиоприемников, на рисунке выше изображены два КПЕ (конденсатор переменной емкости) с воздушными диэлектриками.

Важно: при включении КПЕ в схему их нужно припаивать таким образом чтобы корпус конденсаторного блока был соединен с минусом на схеме (общим). Во всех КПЕ один из выводов является их корпусом. К примеру С5 должен быть включен по схеме так чтобы его нижний вывод был подключен к его корпусу. Такое включение нужно для того чтобы предотвратить влияние рук на схему при настройке любым из КПЕ (у нас в схеме их два).

Переменный резистор R3 можно использовать любой мощностью не ниже 1 Ватт и сопротивлением  20-50 Ом.

Остальные резисторы - МЛТ мощностью 0,125 - 1Ватт, какие найдете у себя. Если нет точного номинала то также можно собрать из нескольких резисторов. Помним что при последовательном включении резисторов их сопротивление суммируется.

Например, нужен резистор R1 с сопротивлением 1 МОм (1000 кОм), его можно собрать включив последовательно три резистора: 470 кОм + 470 кОм + 60 кОм. Небольшой разброс в номиналах резисторов также допустим - это порядка 20%.

Переключатели - используйте те которые есть в наличии, в моем случае использованы микротумблеры МТ-1 (переключение диапазонов), МТ-3 (питание приемника).

Стрелочный индикатор

Стрелочный индикатор можно использовать любой от старого магнитофона или радиолы, где они используются для индикации уровня сигнала при воспроизведении и записи.

Мне попался симпатичный индикатор от старого не рабочего магнитофона "GRUNDIG". Этот индикатор показывал уровень заряда батареи, на шкале еще есть надпись "BATT CONTR".

В моем случае, как я уже описывал в разделе о принципиальной схеме приемника, индикатор будет показывать немного в необычном режиме: чем стрелка левее - тем больше ток через нить накала лампы, а чем правее - тем меньше.

Возможно получится не совсем логично что вращение ручки резистора за часовой стрелкой будет отклонять стрелку влево, но так и задумано, поскольку красная полоска на шкале будет обозначать более "теплый" режим работы лампы! Думаю что стрелка индикатора "HEAT" на красной части шкалы вполне логично дает понять состояние нити радиолампы.

Для наладки работы стрелочного индикатора возможно придется подобрать сопротивление резистора R5 чтобы при регулировке тока накала радиолампы резистором R3 можно было удобно наблюдать изменения на шкале стрелочного индикатора.

Я собрал отдельно цепь и произвел подбор резистора R, включив вместо него временно переменный резистор. Также в разрыв цепи я включил мультиметр чтобы можно было наблюдать потребляемый нитью накала лампы ток.

Светодиод

Светодиод подсветки и индикации питания LED1 - любой, какой вам понравится, главное подобрать сопротивление резистора R6 чтобы светодиод хорошо светился и не потреблял очень много тока.

В моем случае светодиод потребляет порядка 10-15 мА и светит достаточно как для индикации и подсветки шкалы стрелочного индикатора.

Радиолампа

Радиолампа - основа данного радиоприемника!

Фото лампы 2К2М приведено ниже:

Достаточно редкий экземпляр, на базаре еще возможно где-то есть или же в старой военной радиоаппаратуре - радиостанциях, радиоприемниках, радиопередатчиках. У меня оказалось в наличии 2 штучки, чего вполне хватит для моих экспериментов.

Из особенностей следует отметить что управляющая сетка радиолампы выведена на верхний колпачок, остальные 5 выводов расположены на цоколе, три вывода не используются вообще.

Лампа сохраняет свою работоспособность при напряжении нити накала меньше чем 1,5В. Номинальный ток накала составляет 2В. При напряжении 1,5В через нить накала протекает ток порядка 50мА, это не много.

Цоколевка радиолампы 2К2М приведена ниже:

Для лампы нужно найти гнездо, проще всего взять с собой такую лампу и прогуляться по базаре  - поспрашивать среди барахольщиков. В старых телевизорах  такие гнезда используются для соединения блоков, и в одном ламповом телевизоре их может насчитываться от двух то десяти.

Если нет гнезда то можно придумать свое крепление, основанное на контактных пружинках из проволки.Лампа вообще не греется, поэтому не следует бояться что что-то по плавится или будет сильно нагреваться. 2К2М - это теплый-холодный радиоэлектронный компонент )).

Гнезда были взяты из старого лампового телевизора, части которого валялись без дела в куче электронного хлама.

Высокооиные наушники

Да, вот это задача! Очень непросто сейчас найти наушники типа ТОН-2 или другие с сопротивлением каждого капсюля порядка 1600 Ом. У меня в наличии были только армейские наушники с сопротивлением каждой из обмоток капсюля по 50 Ом - такие не подходят для данного радиоприемника.

Вы возможно спросите: а можно ж ведь последовательно включить резистор 2000 Ом и проблема решена? - нельзя, потому что весь сигнал будет теряться в резисторе, а в наушниках мы ничего не услышим.

Пошел я погулять по базару и поспрашивать есть ли такое добро, честно говоря был удивлен, оказывается такие телефоны спрашивали уже много людей и почти все запаси уже истощены у барахольщиков. Но все же мне повезло найти 3 капсюля по 1600 Ом и я взялся за переделку тех наушников что у меня есть.

Подготовив проводники и изоляционные термоусадки (трубочки которые при нагревании сужаются и плотно обтягивают проводники и т.п.) я принялся за переделку наушников.

Контакт должен быть хорошим, от этого зависит и качество работы и громкость при приеме радиостанций в нашем радиоприемнике. Поэтому все проводники перед креплением к телефонному капсюлю были облужены в припое, а после изогнуты в колечко для прижимного винта и в точке смыкания спаяны. Вот примерно так:

Теперь осталось собрать все капсюли в оправу и соединить их между собою последовательно:

Потом осталось припаять штекера, проверить их тестером (наличие щелчков в капсюлях при проверке) и высокоомные наушники готовы!

Катушки индуктивности

Следующим по важности компонентом нашего регенератора является катушка индуктивности. Изготавливать ее нужно самостоятельно, готовую такую нигде не найти. Все 4 катушки размещены на одном цилиндрическом каркасе, который мы будем склеивать из бумаги и картона.

Для намотки катушек нам нужен тонкий медный эмалированный провод диаметром 0,15 мм (для контурных катушек L1, L2) и провод диаметром 0,1 мм ( для катушек обратной связи L3, L4). Купить такой провод можно на базаре или заказать в интернете.

Также провод можно отмотать из трансформаторов, катушек, которые можно найти в старой радиоаппаратуре. Не отчаивайтесь если не нашли провод точно такого диаметра как указано выше, возможно использовать и немного тоньший или потолще, главное не переборщить, а то параметры контура будут уже не те что нам нужно.

Если вы не знаете какого диаметра провод то вот вам способ измерить диаметр провода простой линейкой: отрезаем проводник длиной порядка 50 см, аккуратно обжигаем проводник чтобы убрать из него изолирующую эмаль.

Мотаем на карандаш 30 витков провода виток к витку, измеряем длину намотки линейкой, а потом дели полученную длину (в миллиметрах) на 30 - в результате получаем диаметр провода. Чем больше витков вы намотаете - тем выше будет точность измерения.

Провод диаметром 0,15 у меня был в наличии из старых запасов, а вот 0,1 не было. Позже покупая батарейки на базаре к этому приемнику зашел к барахольщикам и там купил катушку с проводом ПЭЛШО (на фото это провод синего цвета) как раз нужного мне диаметра за символические 2 доллара (20 грн).

Намоточные данные катушек:

• L1 - 110 витков и наматывается плотно виток к витку в один слой проводом 0,15 мм;
• L2 - 260 витков, намотка ведется в двух секциях по 130 витков в каждой. Эта катушка наматывается внавал, то есть без соблюдения порядка расположения витков, проводом 0,15 мм;
• L3 - 60 витков плотно виток к витку в один слой проводом 0,1 мм;
• L4 - 80 витков провода 0,1 мм, намотку производим в навал. так же как и катушку L2 только в отдельной одной секции.

Конструкция катушки индуктивности приведена ниже, внимательно просмотрите и примите к вниманию примечания.

Первым делом займемся изготовление каркаса для катушки, делать его мы будет из простых листков бумаги формата А4. Для изготовления каркаса находим любой цилиндр диаметром порядка 15 мм, это может быть к примеру флакон из под туши (можно одолжить у девушки).

На фото ниже изображена трубка диаметром 30мм (нам не подходит), флакончик диаметром 15мм (то что надо), каркас из под кассовой ленты диаметром 10мм (маловато).

Теперь ложим на стол газету чтобы его не запачкать, обматываем тюбик-каркас листком бумаги и на концах скручиваем чтобы зафиксировать бумагу.

Этот начальный лист нужен чтобы не приклеить будущий каркас к флакону и после изготовления без проблем извлечь флакон. Потом нарезаем полосок одинаковой ширины начинаем их склеивать в трубочку, предварительно их промазав небольшим слоем клея ПВА.

Клеим бумагу примерно в три-четыре слоя, наматывая на верх, чтобы суммарный диаметр каркаса получился примерно 20 мм и имел достаточную прочность когда высохнет.

Оставляем сохнуть конструкцию в таком виде (не вынимая оправку - в моем случае тюбик из под туши) на ночь, утром можно извлечь оправку из каркаса и обрезать лишние куски бумаги.

Теперь пришло время изготовить щечки для катушки - их у нас 4 штучки, представляют они собою кольца из плотного картона толщиной 2мм, которые расположены на дистанции 3 мм один от другого. Картон можно взять из обложки любой ненужной книги - по толщине как раз будет 2 мм.

Готовим циркуль и ножницы для нарезки картона. Отлично подойдут маникюрные ножницы, поскольку они прочные и маленькие, а также обладают хорошей остротой.

Рисуем на картоне циркулем кольцо диаметром 40 мм, а внутри его кольцо диаметром 20 мм. Вырезаем сначала кольцо большого диаметра, а потом из круга что получился кольцо меньшего диаметра - получится бублик. :) Таких бубликов вырезаем 4 штуки.

Теперь одеваем колечка на каркас и размещаем их исходя из схемы катушки, что приведена выше. Промазываем колечка возле основы каркаса в несколько слоев клеем ПВА и даем высохнуть.

Ну все, теперь можем переходить к намотке провода на оправку. Внимательно рассмотрите схему намотки катушек что изображена выше, не забывайте что катушки L1 и L2 мотаются проводом в одну сторону, а L3 и L4 нужно мотать в противоположную сторону.

Начав мотать любую из катушек отмечаем ее начальный проводник. Для отметки можете использовать маленькие клаптики бумаги с отметками и надписями, а можно кусочки изоленты - как вам будет удобнее.

Кончики катушек L2 и L4 крепим к щечкам, немного их надрезав укладываем аккуратно в этот разрез проводник. Для катушек L1 и L3 начальный и конечные проводники крепим при помощи нитей. Вот что у меня получилось:

Для крепления катушки можно просто ее приклеить основой к шасси, а можно вырезать крепление из фанеры и расплюснув немного ножницами основу каркаса закрепить катушку. Вот как:

Катушка готова! Теперь двумя винтиками ее можно удобно прикрутить к шасси радиоприемника.

Элементы питания радиоприемника

Для питания данного регенеративного радиоприемника используется:

• Нить накала радиолампы - 2 элемента типа С по 1,5 Вольта = 3В.
• Анодное напряжение - 5 батарей типа КРОНА (КОРУНД) или как там ее еще зовут  = 45(примерно 50В).

Примите во внимание как расположены, а вернее уже включены батареи типа КРОНА - на правой и левых клемах уже есть 50В! В таком виде я и буду крепить элементы питания чтобы сэкономить место в корпусе радиоприемника.

Батарейки Крона дешевые - я покупал их менее чем по 1 доллару за штучку, примерно по 7 грн. Элементы типа С стоят подороже но их нам нужно только 2 шт.

Шасси лампового радиоприемника

Шасси сразу было решено делать из дерева, а весь монтаж будет производиться навесным монтажом с использованием разных вспомогательных стоек с контактами.

Была найдена небольшая досочка из дуба, которая в последствии прогонки через рейсмусный станок стала гладкой и ровной по толщине, из нее было вырезано днище радиоприемника.

Для того чтобы прикинуть размеры днища было прикинуто размещение основных узлов радиоприемника на листе бумаги. На лист бумаги размещаем оба КПЕ, как они должны стоять, переменный резистор, батареи питания, катушку индуктивности и радиолампу в панельке(гнезде).

Сразу нужно учесть такой нюанс что желательно как можно дальше разнести детали входного контура от батарей и других оконечных элементов. Это поможет избежать самовозбуждения и разных паразитных наводок в регенеративном радиоприемнике.

Размеры нижней пластины получились 135 х 210 мм, на которой все удобно и достаточно плотно можно разместить исходя из размеров деталей которые у меня есть в наличии.

Намечаем где мы будем крепить КПЕ, поскольку отверстия с резьбой для крепления снизу то нужно на доску нанести разметку где будем сверлить сквозные отверстия.

Очень просто это можно сделать вот так: Берем лист бумаги, прикладываем снизу к КПЕ, карандашом обрисовываем отверстия и обводим по краям корпус КПЕ на бумаге. Теперь вырезаем трафарет из бумаги и прикладываем к деревянному шасси, намечаем по трафарету где нужны отверстия и сверлим их дрелью.

.

Для того чтобы шасси приемника не царапало поверхность, где он будет стоять, было принято решение прикрепить резиновые стоечки:

Для крепления гнезда радиолампы к шасси в хламе были найдены небольшие шайбы из диэлектрика с контактами, вы же можете придумать свой способ крепления исходя из того что у вас есть в наличии.

Исходя из наивысшего компонента в схеме было прикинуто какой высоты мне нужна передняя панель приемника, я же сделал ее немного ниже высоты радиолампы и катушки, высота передней панели приемника получилась примерно 80 мм и изготовлена она также из дубовой доски путем обработки на рейсмусном станке.

Теперь имея на руках переднюю панель прикидываем как ее можно закрепит - в данном случае она крепится тремя винтами, один к КПЕ и два к уголкам что прикручены к нижней части приемника.

Пришло время сверлить отверстия в передней панели под ручки управления, переключатели и остальные элементы управления. Здесь без дрели не обойтись, а также может пригодиться лобзик по дереву. Размечаем отверстия карандашом, внутри сверлим дрелью отверстие в которое потом пропускаем пилку лобзика, зажимаем пилу и вырезаем полностью нужное отверстие.

С креплением резистора тоже нет проблем - думал вырезать из бляхи уголок и прикрутит двумя винтами но позже нашел готовый уголок, который прекрасно подошел.

Прикрепив все на свои места уже можно наблюдать некоторую картину.

Теперь пришло время разобраться с тем как крепить батареи питания. Думал взять какие-то отсеки из ненужной радиоаппаратуры для установки элементов типа С (1,5В) но по габаритам эти боксы очень большие. Решил крепить как есть, сделав в деревянном шасси пазы под батареи, а сверху элементы будут прижаты контактными стойками.

Блок с батарейками КРОНА (5 штук) также будет погружен нижней частью на несколько миллиметров в канавку, а сверху прижму его с двух сторон канатами на пружинках. Принялся фрезером вырезать канавки под батареи, можно конечно и простым ножом обойтись, но если есть фрезер то намного быстрее и пальцы целее.

Также прикрепил сзади приемника клемы для подключения антенны, заземления, детектора и телефонов(на случай работы в режиме детекторного приемника без радиолампы). Для удобства была откручена передняя панель и некоторые компоненты что могут мешать при сверлении.

Под батареи 1,5В снизу и по середине в канавках были просверлены отверстия для контактов, туда помещены контакты в виде четырех усиков из луженного провода - для контакта будет достаточно.

Ну что же, все готов к распайке всей схемы, хотя нет...передняя панель вовсе голая и без какой либо информации что и где на ней расположено и за что отвечает - беремся исправлять! Нужно нанести надписи и разметку шкалы для каждого КПЕ, также можно подписать что-то от себя. Думал сделать карандашом и фломастером но вспомнил что в кладовке лежит выжигатель по дереву - его и используем для этого дела.

Ну вот и все надписи готовы.

Теперь осталось все распаять, внимательно проверить после пайки чтобы не было нигде лишних соединений и замыканий. Для соединений была использована эмалированный провод диаметром 0,8 мм, перед пайкой были отмеряны нужные кусочки, изгибались и зачищались кончики проводников, потом лудились в припое и устанавливались на место. Большинство деталей крепились к контактам уже установленных элементов - переключатели, КПЕ, гнездо радиолампы, клемы и т.п.

Вот как выглядит все в готовом виде сверху (для увеличения картинки - клик по ней):

Вид на регенеративный радиоприемник сзади (клик по картинке - увеличение):

Вид спереди на готовое устройство:

Антенна и заземление

В качестве антенны вполне подойдет кусок медного провода диаметром 1-2 мм и длиной 5-20 метров подвешенный на высоте 1-10 метров. Как заземление можно использовать трубу отопления в доме или же закопать в землю несколько металлических прутов на глубину около метра и соединив их между собой.

Работа с радиоприемником

Подключив к приемнику провода от антенны и заземления, подсоединив наушники включаем питание приемника. Переключатель диапазонов ставим на нужный диапазон, на СВ у меня получается словить больше станций чем на ДВ причем станций много только в вечернее время, днем очень мало. 

Если у вас все верно собрано по схеме то никакого налаживания радиоприемник не требует и начнет работать сразу же через несколько секунд после включения питания.

При приеме радиостанций что находятся вблизи медленно вращают ручку настройки приемника до положения когда громкость приема максимальная. После этого вращая ручку КПЕ обратной связи устанавливаем нужную громкость, но так чтобы не довести приемник до генерации (в наушниках слышится свист с меняющейся тональностью при вращении ручки КПЕ). Потом снова крутим ручку КПЕ настройки и добиваемся наилучшего качества звучания радиостанции.

При приеме дальних радиостанций производим настройку ручкой КПЕ обратной связи чтобы прием велся на пороге появления генерации, в таком положении приемник производит наибольшее усиление сигнала.

Ручку обратной связи вращаем до появления в телефонах характерного щелчка и шума, потом вращая ручку настройки ищем радиостанцию. Работу радиостанций будет слышно с сопровождением свиста высокого тона, далее по мере вращения ручки настройки этот свист будет по затухать то усиливаться - нам нужно выбрать среднее положение где хорошо слышно радиостанцию. после этого ручку обратной связи крутим до того положения когда не слышно свистов и приемник не производит собственных колебаний. В завершение делаем ручкой настройки донастройку на радиостанцию для лучшего приема.

Если не убрать сильную обратную связь то приемник начинает излучать в антенну свои колебания, что может создать помехи другим радиослушателям, приемник превращается в радиопередатчик.

Заключение

Статья получилась одостаточно большая, на этом путешествие закончено. Надеюсь вам было интересно и даже если вы не будете собирать такой радиоприемник то что-то из этого всего полезное вы для себя извлекли. )