CQ 14 - ITU 28
DOK K08
The Wheatstone Bridge Regenerative (WBR) Receiver
Angeregt durch einen Beitrag im Blog von Dave Richards (AA7EE) entstand in 2012 dieser Empfänger für das 40m-Band. Es handelt sich um ein Schaltungskonzept, dessen Resonanzkreis eine sogenannte "Wheatstone'sche Brücke" darstellt.
Selbstbau eines 40m Empfängers nach N1BYT
| Frequenzbereich | ca. 6.970 kHz bis 7.270 kHz |
| Frequenzabstimmung | stufenlos (VariCap) |
| RX-Typ | Audion / Direktmischempfänger |
| Spannungsversorgung | 9V (8V - 13.8V) |
| Stomaufnahme | ca. 9mA bei 9V |
Im QST-Magazin August 2001 erschien ein Artikel von Dan Wissell (N1BYT), mit dem Titel "The WBR Receiver". In dem Artikel ist ein Empfänger beschrieben, dessen Resonanzkreis eine sogenannte "Wheatstone'sche Brücke" darstellt. Hierbei handelt es sich um eine Schaltung, die nach dem britischen Physiker Sir Charles Wheatstone benannt wurde.
Durch Zufall stieß ich auf den Blog von Dave Richards (AA7EE), der in seinem Beitrag "The WBR – A Simple High Performance Regen Receiver for 40M by N1BYT", den Aufbau eines solchen Empfängers in einer speziellen Bauweise, dem "Manhattan Style", beschreibt.
Bei dieser Bauweise wird das Gerät auf einer durchgehend kupferkaschierten Leiterplatte aufgebaut. Die Bauteile werden auf Lötinseln, den sog. "Manhattan Pad's", und der Kupferfläche als Massefläche, verlötet. Hierdurch entsteht eine Art "Fliegender Aufbau" der Schaltung. Die Pads werden mit einer Stanzzange aus kupferkaschiertem Leiterplattenmaterial gestanzt und später mit Sekundenkleber auf die Grundplatte aufgeklebt.
Durch den auf der Seite von AA7EE beschriebenen, und mit hervorragenden Bildern hinterlegten Aufbau angeregt, habe ich mich einmal mit der Technik des "Manhattan Style" und der Herstellung von Gehäusen aus Platinenmaterial beschäftigt. Heraus gekommen ist hierbei der nachfolgend beschriebene 40m Receiver.
Aufbau / Projektstand:
| Platinenentwurf | 
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| Herstellung der Platine |
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| Beschaffung der Bauteile |
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| Bestückung und Funktionstest |
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| Abgleich |
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| Einbau in Gehäuse |
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| Beschriftung | |
Fertigstellung des Gehäuses
Der Deckel des Platinengehäuses ist nun ebenfalls fertig.
In eine Tasche aus stabiler Pappe kann der Lautsprecher eingeschoben werden.
So sieht das fertige Gerät aus.
Zwischenzeitlich wurde das Gehäuse-Unterteil aus Platinenmaterial fertiggestellt. Für das erste derartige Gehäuse ist das Ergebnis ganz passabel geworden. Die Herstellung des Gehäuses soll ggf. auf einer anderen Seite beschrieben werden. Die Platine ist eingebaut und die Verdrahtung provisorisch fertig gestellt. Bei einem ersten Test funktioniere der Empfänger hervorragend
Vorne oben, der Regler für die Rückkopplung, darunter HF-Gain, Kopfhörerbuchse, Ein-Schalter und LED.
In der Mitte der Drehknopf für die Frequenzeinstellung und rechts unten der Lautstärkeregler.
Die Stromversorgung erfolgt noch provisorisch über eine 9V Blockbatterie.
Mit der Ergänzung des NF-Teils ist die Platine nun fertig bestückt. In blau, die Kabel für die 9V Stromversorgung. Links eine Verpolschutzdiode am Einspeisepunkt der Versorgungsspannung.
Die Einspeisung des Antennensignals erfolgt niederohmig etwa in der Mitte der
Verbindungsleitung (Impedanz) zwischen der Schwingkreisspule und Masse.
Die Freifläche links ist für Erweiterungen vorgesehen. Dies könnte z.B. ein Audiofilter oder
ein 40m-Sender sein.
Im Vordergrund der NF-Teil des Empfängers.
Die erste Inbetriebnahme erfolgte wieder auf dem Experimentierbord. Die Stromversorgung
erfolgt
provisorisch über eine 9V Blockbatterie.
Links der 10-Gang-Poti für die Einstellung der Rückkopplung. Im Original ist hier ein
Preset-Trimmer und ein normaler 10k Poti vorgesehen. Vor dem Einbau in ein Gehäuse wird
diese
Variante noch ausprobiert. Kratzgeräusche beim Einstellen des 10-Gang Potis werden durch
einen col-10F Elko und einen 0.1uF Kondensator unterdrückt.
Rechts oben der Poti für die Lautstärke und rechts unten der 10-Gang Poti für die
Frequenzeinstellung.
Über den Trimmer an der Schwingkreisspule und den Trimmpoti rechts, wird der Frequenzbereich des Empfängers eingestellt. Zum Abgleich wird hierzu das Schwingkreissignal über eine lose Koppelspule in einen Kontrollempfänger eingespeist. Mit der verwendeten VariCap-Diode BB304 überstreicht der Empfänger den Bereich 9.970 kHz bis 7.270 kHz. Da in der Bastelkiste noch andere VariCap-Dioden vorhanden sind, lässt sich der Bereich ggf. noch verändern. In jedem Fall ist aber das gesamte 40m-Amateurband hörbar.
Hier ein kurzer Ausschnitt aus einem SSB-QSO auf 40m.
In der Mitte der Aufzeichnung ist gut die Regelung am Rückkopplungspoti zu hören.
Bei der Bestückung der Platine zeigt sich, welche
hervorragende Arbeit AA7EE da vorgelegt hat.
In jedem Fall erweist sich die vorherige Anfertigung einer
Bestückungsvorlage auf Papier für den Anfang als vorteilhaft. Bei einem
späteren, kleineren Projekt, könnte man ja auch mal ausprobieren, ohne
Vorlage zu arbeiten.
Auch der Schutzlack "Plastik-70" lässt sich ohne Probleme durch löten.
Auf der Basisplatine wurden vorab noch die Löcher gebohrt, durch die später von unten
die Anschlusskabel geführt werden können.
Mit fortschreitender Arbeit werden die bestückten Bauteile parallel dazu wieder auf einem Schaltplan mit einem Textmarker markiert, so dass der Stand nach Arbeitsunterbrechungen jederzeit nachvollziehbar ist. Nachdem einige Bauteile bestückt sind, muss ich auch von der unten geäußerten Ansicht abrücken, die Pads seien mit 6mm zu groß. Gerade, wenn mehrere Bauteile auf ein Pad gelötet werden, ist die Größe schon vorteilhaft.
Zwischenzeitlich wurde die Platine vorbereitet. Es handelt sich um eine einseitig kupferkaschierte Platine mit dem Standard-Maß 120 x 80 mm.
Nach dem Bohren der 4 Befestigungslöcher wurde die Platine
mit feiner Stahlwolle abgerieben, mit Aceton gereinigt und dünn mit
Plastik-70 Lack eingesprüht. Nach dem Trocknen des Lackes wurden dann die
Positionen der Pads mit einer Anreißnadel markiert.
Hierzu die Papiervorlage über die Platine legen und die Positionen der Pads mit
der Anreißnadel leicht durchdrücken. Danach wurden die Markierungen mit einem feinen
Edding-Stift
markiert um diese besser sichtbar zu machen.
Auf die Markierungen kommt dann ein kleiner Tropfen Sekundenkleber. Die Pads positionieren
und leicht andrücken.
Abschließend wurde dann der vorbereitete IC-Sockel passend eingeklebt.
Die Oberfläche der Pads sind unbehandelt und müssen beim Löten ggf. mit einem
Glasfaserradierer bearbeitet werden.
Ob der Lack für die Masseverbindungen durchlötfähig ist, wird sich zeigen.
Ggf. müssen die Lötpunkte auch hier mit dem Glasfaserradierer nach gearbeitet werden.
Zur Montage des LM386 auf der Platine wurde ein IC-Sockel auf ein entsprechend
vorbereitetes Stück Lochrasterplatine gelötet.
Eine schräg angeschnittene Wäscheklammer aus Holz ergibt übrigens einen schönen
Bauteil-Halter..
Zunächst wurden die Fehlerkorrekturen in den Original-Schaltplan aus der QST eingearbeitet. In einem weiteren Schritt folgten dann die von AA7EE vorgenommenen Änderungen an der Schaltung.
Der Audio-Teil wurde durch den des OCR-II Receivers von N1BYT ersetzt, der eine Vorverstärkerstufe vor dem LM386 enthält. Weiterhin wurde ein 10nF Elko zwischen Pin1 und Pin8 des LM386 ergänzt. Hierdurch wird eine maximale Audio-Verstärkung zum Betrieb eines Lautsprechers erreicht. R12 wird durch einen 10k Trimmpoti ersetzt. Die beiden 10k Potis für die Rückkopplung werden durch einen 10-Gang Poti ersetzt.
Wenn man sich im Internet Bilder von Aufbauten im Manhattan-Style ansieht und diese mit dem von AA7EE vorgestellten Receiver vergleicht, erkennt man, das die "Messlatte" hier schon relativ hoch liegt. Daher wollte ich mich zunächst einmal daran orientieren. Um ein Gefühl für den Aufbau im Manhattan-Style zu bekommen wurde eine Papiervorlage anhand des Aufbaues von AA7EE, erstellt. Grundlage ist die Platine 120 x 80 und die Pads mit 6mm Durchmesser.
In diese Papiervorlage wurden dann die Bauteile entsprechend
dem Schaltplan eingezeichnet. Bei dieser Methode bekommt man ein Gefühl
für die Anordnung der Baugruppen und der Pads.
Die bereits eingetragenen Bauteile und Verbindungen werden
parallel dazu im Schaltplan mit einem Markierungsstift gekennzeichnet.
Hierdurch verliert man nicht den Überblick über den Baufortschritt.
Letztendlich wurde die Positionen der Pads in ursprüngliche Vorlage
einige Male korrigiert, bis die Anordnung gefunden wurde, die dann auf
die Platine übertragen werden soll, und hoffentlich zum gewünschten
Erfolg führt.
Bei der Vorbereitung der Platinenaufteilung habe ich auch festgestellt,
dass der Durchmesser der Pad's mit 6mm sehr großzügig ist. Wenn man eine
Stanzzange neu kauft, sollte man aus meiner Sicht einen kleineren
Pad-Durchmesser wählen. Ein Durchmesser von 4mm ist wahrscheinlich
ausreichend.