Bau eines Sende-Empfangsgerätes aus vorhandenen Ressourcen

Zu unserem Leidwesen mussten wir feststellen, dass sowohl unser GPS-Gerät als auch unsere Küstenfunk-Ausrüstung durch den Sturm zerstört worden waren. Wir hatten somit weder die Möglichkeit, mit der Außenwelt zu kommunizieren, noch konnten wir unsere Position ermitteln. Uns blieb also nichts anderes übrig als zu versuchen, mit dem, was wir auf der Insel vorfanden, eine Art Not-Sende-Empfangsgerät zu bauen. Ich dokumentiere diese Schaltung hier für den Fall, dass Sie einmal in eine ähnlich missliche Lage geraten.

Der Empfänger

 Bild 1: Einfacher AM-Empfänger mit einer Diode
Bild 1: Einfacher AM-Empfänger mit einer Diode

Wenn Sie die folgende Schaltungsbeschreibung lesen, sollten Sie sich stets vergegenwärtigen, dass wir ausschließlich die Pflanzen und Mineralien verwenden konnten, die wir auf der tropischen Insel vorfanden. Oberstes Gebot war Einfachheit, und so beschränkten wir uns auf den Bau eines AM-Empfängers mit nur einer Diode.

Bild 1 zeigt den Schaltplan. Dieser mag recht simpel aussehen, aber das Problem war, dass wir weder über Drähte verfügten noch über Widerstände, Kondensatoren, Dioden oder Kopfhörer. Glücklicherweise gelang es uns aber, all diese Bestandteile der Schaltung aus den vorgefundenen Ressourcen herzustellen. Wie wir das machten, will ich nachfolgend beschreiben.

Die Kokosnuss-Diode

 Bild 2: Periodensystem der Elemente (Ausschnitt)
Bild 2: Periodensystem der Elemente (Ausschnitt)

Das wohl größte Problem, das wir zu lösen hatten, war das Anfertigen einer Halbleiterdiode. Doch wir hatten Glück, denn auf der Insel wuchsen Kokospalmen, deren Frucht bekanntlich ein Halbleiter ist, wie der Ausschnitt aus dem Periodensystem der Elemente in Bild 2 zeigt.

 Bild 3: Aufbau der Kokosnuss-Diode (schematisch)
Bild 3: Aufbau der Kokosnuss-Diode (schematisch)

Meersalz und Limette eignen sich außerdem hervorragend als P- bzw. N-Dotierungsstoffe (Bild 3). Sie wundern sich jetzt sicher, weshalb die einfache Kokosnuss-Diode nicht kommerziell verwendet wird. Der Grund hierfür liegt einfach in der begrenzten Haltbarkeit von Kokosnüssen.

Der Muschelschalen-Kondensator

Kaum bekannt ist, dass sich aus Muschelschalen ausgezeichnete natürliche Kondensatoren herstellen lassen. Die obere und untere Schale fungieren dabei als Parallelplatten-Kondensator, dessen Kapazität sich einfach verstellen lässt, indem man die Muschel unterschiedlich weit öffnet.


Bild 4: Kapazitätswerte des Muschelschalen-Kondensators bei unterschiedlicher Öffnung
Bild 4: Kapazitätswerte des Muschelschalen-Kondensators bei unterschiedlicher Öffnung

Bild 4 zeigt die Muschel in zwei verschiedenen Öffnungszuständen mit der jeweiligen Kapazität. Hervorzuheben ist der extrem geringe Spannungskoeffizient des Muschelschalen-Kondensators, der die Verzerrungen minimiert. Ich bin deshalb der Ansicht, dass dieser Kondensatortyp unbedingt in Hi-Fi-Audio-Anwendungen eingesetzt werden sollte.

Die übrigen Bauelemente

Bei den weiteren Komponenten der Schaltung handelt es sich um gängige Verwendungen tropischer Flora, sodass hier nicht näher darauf eingegangen werden soll. Näheres zu diesem Thema findet sich in [3].

 Der Sender

 Bild 5: Schaltbild des einfachen AM-Senders
Bild 5: Schaltbild des einfachen AM-Senders

Im nächsten Abschnitt geht es um die Bauelemente und die Schaltung des in Bild 5 gezeigten einfachen Senders, mit dem wir um Hilfe riefen.

Der Flaschenkürbis-Verstärker

Es kam darauf an, dem Sender so viel Leistung zu verleihen, dass er eine große Übertragungsentfernung erreichen konnte. Hier bot sich ein als Frucht des Talahoobaloo-Baums wachsender Flaschenkürbis an, der ein hervorragender natürlicher Verstärker ist. In der Regel beträgt die Spannungsverstärkung dieses Flaschenkürbisses zwischen 1000 und 10.000. Allerdings hängt die Ausgangsleistung sehr von der angeschlossenen Batterie ab, und so schalteten wir 100 Limetten parallel.

Das Kokosnuss-Mikrofon

Dem Prinzip der Reziprozität folgend, lässt sich eine Kokosnuss nicht nur ausgezeichnet als Kopfhörer verwenden, sonden auch als Mikrofon. Sie kommt den Eigenschaften eines Elektret-Mikrofons sehr nahe und lässt sich wie ein solches modellieren.

Der Quarzoszillator

Unseren Quarzoszillator fertigten wir aus einem Stück Quarz an, das wir in einer Höhle auf der Insel fanden. Beim Bergen dieses Schatzes wurde es noch einmal dramatisch, denn ein Mitglied unserer Gruppe wurde von Eingeborenen gefangengenommen, die offenbar die Absicht hatten, ihn in einem großen Kessel zu kochen. Doch das Glück war uns auch diesmal hold, denn der Vulkan der Insel spuckte plötzlich Feuer, sodass die Inselbewohner von ihrem Opfer abließen, das dann mitsamt dem Quarz wohlbehalten zu uns zurückeilen konnte.

Ende gut, alles gut

 Bild 6: Unser Sende-Empfangsgerät mit seinen Bauteilen
Bild 6: Unser Sende-Empfangsgerät mit seinen Bauteilen

Ich bin froh, dass am Ende alles gut ausging. Das Sende-Empfangsgerät arbeitete sehr gut, sodass wir nur wenige Monate nach dem Sturm gerettet wurden. Unsere Erleichterung darüber war groß, denn mittlerweile hatten wir die Nase gründlich voll von Kokosnuss-Sahnetorte, Kokosnuss am Stiel und gebratener Kokosnuss.

Ein gewisser bitterer Nachgeschmack blieb dennoch, denn wir wurden von der FCC (Federal Communications Commission, amerikanische Rundfunkbehörde) zu einer Strafzahlung wegen Überschreitens der zulässigen Sendeleistung im AM-Band verdonnert. Offensichtlich sind Limetten-Batterien doch wesentlich leistungsfähiger als gedacht.

Wie dem auch sei: so sehr ich Ihnen wünsche, niemals in solch eine Notlage zu geraten, so sehr hoffe ich, dass Ihnen dieses Referenzdesign von Nutzen sein möge, sollte es Sie je auf eine einsame Insel verschlagen (Bild 6).

Von Art Kay ist Senior Applications Engineer bei Texas Instruments.

Literatur

[1] Wenzel, Charles: “Crystal Radio Circuits”, http://www.techlib.com/electronics/crystal.html, TechLib.com,  1995

[2] Field, Simon: Quellen: “Building a very simple AM Voice transmitter”, http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/radio/am_transmitter.html

[3] Hinkley, Roy: B.A, B.S., M.A, Ph.D, Electrical Characteristics for Flora and Fauna in Tropical and Subtropical Regions, Island Press, New York, 1964

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