UKW-Radio im Legomantel

alles was sich auf einzelne Teile bezieht

Moderator: suntri

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pingi66
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UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von pingi66 »

Guten Abend ins Forum,

nun ist der Sommer vorbei, und die Bastelzeit fängt endlich wieder an.

Es hat viele (Fehl-) Versuche benötigt, um letztendlich zum gewünschten Ergebnis zu kommen, aber nun denke ich, ist es ausgereift genug, um präsentiert zu werden:

Das UKW-Radio im Legomantel:

Legoradio_Front.jpg
Legoradio_Front.jpg (191.61 KiB) 2874 mal betrachtet
Legoradio_Front.jpg
Legoradio_Front.jpg (191.61 KiB) 2874 mal betrachtet

Es ist im Design ein wenig angelehnt an die Philetta und besitzt eine funktionierende und beleuchtete Skalenanzeige. Mit dieser wird eine Übersetzung von 11:1 erzielt, wodurch man die Sender sehr feinfühlig einstellen kann.

An der linken Seite ist ein Steller für die Helligkeit der Skala verbaut:

Helligkeit_Skala.jpg
Helligkeit_Skala.jpg (172.22 KiB) 2874 mal betrachtet
Helligkeit_Skala.jpg
Helligkeit_Skala.jpg (172.22 KiB) 2874 mal betrachtet

Und die rechte Seite schmückt der Steller für die Rückkopplung:

Rückkopplung.jpg
Rückkopplung.jpg (177.59 KiB) 2874 mal betrachtet
Rückkopplung.jpg
Rückkopplung.jpg (177.59 KiB) 2874 mal betrachtet

Von der Rückseite sieht das Radio dann so aus:

Legoradio_Back.jpg
Legoradio_Back.jpg (365.84 KiB) 2874 mal betrachtet
Legoradio_Back.jpg
Legoradio_Back.jpg (365.84 KiB) 2874 mal betrachtet

Nun gut, die Schaltung für die Helligkeitsregelung habe ich aus Platzgründen auf einer einfachen Platine aufgelötet und nicht auf dem Lego-Board, aber sonst ist alles aus Lego oder eben Philips. Auch die Batteriebox ist ein Selbstentwurf aus Lego.

Details dazu gibt es dann später in weiteren Beiträgen.

Liebe Grüße
Sven
Henning
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Re: UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von Henning »

Wow! Das sieht wirklich sehr gut aus!
Mich würden Details der Senderskala interessieren.
Ist das ein bekannte UKW-Empfänger-Schaltung?

Viele Grüße

Henning
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pingi66
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Re: UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von pingi66 »

Moin Henning,
Henning hat geschrieben: 09.10.2022, 17:38 Ist das ein bekannte UKW-Empfänger-Schaltung?
ja, das ist die von mir schon häufig vorgestellte UKW-Schaltung, allerdings mit ein paar kleinen Änderungen:

- Es kommt die 9,5 mH Drosselspule zum Einsatz.
- Zum Drehko liegen 22 pF parallel (damit kann eigentlich nicht mehr der gesamte UKW Bereich abgedeckt werden, aber dazu später mehr).
- Der BF194 liegt jetzt mit dem Kollektor und nicht mehr mit der Basis direkt an B+.
- Die Leitungen zum Drehko haben einen wesentlichen Einfluss auf den Verlauf der Frequenzskala, aber auch dazu später mehr.
Henning hat geschrieben: 09.10.2022, 17:38 Mich würden Details der Senderskala interessieren.
Der gesamte Mechanismus der Senderskala ist als Seilzug (einfache Drachenschnur) mit Legoteilen realisiert, aber auch dazu später mehr...

Liebe grüße
Sven
Henning
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Re: UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von Henning »

pingi66 hat geschrieben: 09.10.2022, 18:41 [...] dazu später mehr...
Ich freu mich drauf!
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pingi66
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Re: UKW-Radio im Legomantel: Schaltplan

Beitrag von pingi66 »

Guten Abend ins Forum,

für alle, die mal die Schaltung nachbauen möchten - ob nun mit Lego oder nicht - möchte ich hier den Schaltplan vorstellen:

LegoRadioSchaltplan.JPG
LegoRadioSchaltplan.JPG (89.32 KiB) 2815 mal betrachtet
LegoRadioSchaltplan.JPG
LegoRadioSchaltplan.JPG (89.32 KiB) 2815 mal betrachtet

Zu meinem anderen UKW-Empfänger sind einige, kleine Änderungen zu erkennen, im Prinzip ist es aber doch sehr ähnlich. Einzig der Schwingkreis weist eine Besonderheit auf, die eigentlich mit C2 = 22 pF parallel zum Drehko nicht funktionieren kann:

Mit L1 = 0,35 µH beträgt der Frequenzbereich ca. 87,5 - 100 MHz, damit fehlt der obere Teil.

Mit L1 = 0,30 µH beträgt der Frequenzbereich ca. 94,5 - 108 MHz, damit fehlt der untere Teil.

Dennoch wird hiermit der gesamte UKW-Bereich von 87,5 - 108 MHz abgedeckt! Wie kann das sein?

Nach vielem Rumprobieren bin ich zu dem Schluss gekommen, dass die Zuleitungen zum Drehkondensator den entscheidenden Einfluss auf den Frequenzverlauf haben. Ein wenig länger/kürzer oder mehr gebogen als gerade angeschlossen, und es kam zu deutlichen Frequenzverschiebungen. Nun, dass jede Leitung auch eine Induktivität darstellt, war mir klar, aber dass der Effekt derartig groß war, hatte mich doch sehr erstaunt. Vorallem aber verwunderte es mich, dass diese zusätzliche Induktivität nicht den gesamtem Frequenzbereich nach unten verschob sondern ihn streckte.
Das war der Anlass, mal wieder LT-Spice zu bemühen, um eine Simulation zu erstellen, die zum Problem passte. Und das hat sogar funktioniert:

Schwingkreis.JPG
Schwingkreis.JPG (283.99 KiB) 2815 mal betrachtet
Schwingkreis.JPG
Schwingkreis.JPG (283.99 KiB) 2815 mal betrachtet

Es sind zu jeder Kurve (rot und grün) je drei Kapazitäswerte für den Drehko angenommen worden: 5, 40 und 180 pF, was ungefähr Linksanschlag, Mittelstellung und Rechtsanschlag entspricht. Die Induktivität beträgt 0,2 µH und die zuätzliche Schaltungskapazität habe ich auf 3,5 pF gesetzt. Warum 3,5 pF? Weil damit die Simulation so schön zum Problem passt...
Die roten Kurven gehören zur rechten Schaltung und zeigen den erwarteten kurzen Frequenzbereich von etwa 98,5 - 108 MHz.
Die grünen Kurven gehören zur linken Schaltung und erfassen den kompletten Frequenzbereich von 87,5 - 108 MHz.

Einzig durch die kleine Induktivität L2 = 0,07 µH (klein? immerhin ein Drittel der eigentlchen Induktivität des Schwingkreises...) in der Zuleitung des Drehkos (hier C1) wird der Frequenzbereich nach unten gestreckt.

Die obere Frequenz hingegen bleibt fast unbeeinflusst. Nebenbei ergibt die Mttelstellung des Drehkos ungefähr 96,5 MHz. Das trifft zwar nicht ganz die Bandmitte, aber insgesamt verteilen sich die Frequenzen deutlich gleichmäßiger als in allen meinen UKW-Empfängern vorher. Zur Verdeutlichung möchte ich hier nochmal die Frequenzskala zeigen, die den tatsächlichen Frequenzverlauf darstellt:

Skala.JPG
Skala.JPG (61.81 KiB) 2815 mal betrachtet
Skala.JPG
Skala.JPG (61.81 KiB) 2815 mal betrachtet

An den Enden ist der Frequenzverlauf etwas gestreckt, in der Mtte geht es etwas enger zu. Das ist sicherlich nicht linear, aber doch ausreichend gut aufgelöst.

Liebe Grüße
Sven
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Re: UKW-Radio im Legomantel: Schaltplan

Beitrag von Physiker66 »

pingi66 hat geschrieben: 11.10.2022, 22:32 Warum 3,5 pF? Weil damit die Simulation so schön zum Problem passt...
Damit hast du eines der Grundprinzipien von Simulationen erfasst. Was nicht passt, wird passend gemacht :shock:

Freut mich aber dass ich dich zu LTSpice verführen konnte

liebe Gruesse
Michael
:oops: Selbst ein schlechtes Experiment bildet die Wirklichkeit besser ab als eine gute Simulation.
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pingi66
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Re: UKW-Radio im Legomantel: Seilzug

Beitrag von pingi66 »

Guten Abend ins Forum,

ein Herzstück des Radios ist die Skalenanzeige, die über einen Seilzug realisiert wird.

Lange habe ich getüftelt, wie bzw. mit welchen Bauteilen so etwas aufzubauen sein könnte. Schließlich benötigt es dazu

1. ein großes Rad, welches die notwendige Übersetzung liefert und ebenso wichtig
2. eine stabile Schnur, welche präzise die Kraft überträgt ohne auszuleiern.

Für das erste Problem gibt es eine fast ideale Lösung, nämlich das Lego-Rad mit der Nummer 88517. Mit einem Durchmesser von 75 mm kommt man bei einer halben Umdrehung zu einem Skalenweg von ca. 11,5 cm. Nicht die Welt, aber doch erstmal ausreichend.
Das zweite Problem wird durch eine einfache Drachenschnur gelöst. Die hatte ich noch irgendwo im Keller rumliegen, also simpel und äußerst preisgünstig.

Da der Seilzug jetzt im Lego-Radio gut versteckt ist, habe ich die ganze Mechanik nochmal nackig nachgebaut. Die nachfolgenden Fotos zeigen den Aufbau, ich hoffe es ist alles gut zu erkennen.

So sieht der Seilzug komplett aus:

Skala1.jpg
Skala1.jpg (259.14 KiB) 2758 mal betrachtet
Skala1.jpg
Skala1.jpg (259.14 KiB) 2758 mal betrachtet

Und so geht die Schnur entlang:

Skala2.jpg
Skala2.jpg (252.11 KiB) 2758 mal betrachtet
Skala2.jpg
Skala2.jpg (252.11 KiB) 2758 mal betrachtet

Um die Welle des Skalenknopfs muss die Schnur zweimal rum, damit sie genügend auf der Welle haftet:

Skala3.jpg
Skala3.jpg (207.88 KiB) 2758 mal betrachtet
Skala3.jpg
Skala3.jpg (207.88 KiB) 2758 mal betrachtet

Hier wird die Schnur durchgeführt:

Skala4.jpg
Skala4.jpg (173.98 KiB) 2758 mal betrachtet
Skala4.jpg
Skala4.jpg (173.98 KiB) 2758 mal betrachtet

Mit zwei einfachen schwarzen Verbindern wird die Schnur straff am Rad fixiert:

Skala5.jpg
Skala5.jpg (228.47 KiB) 2758 mal betrachtet
Skala5.jpg
Skala5.jpg (228.47 KiB) 2758 mal betrachtet

Der Skalenzeiger besteht aus einer sogenannten Antenne 4H (Höheneinheiten) in rot transparent. Das empfand ich bei der Auswahl optisch am ansprechensten. Er wird mit einem schwarzen Verbinder mit dem unteren Seil verbunden, das obere Seil läuft durch die Kerben das Verbinders und gibt damit dem Zeiger den Halt. Bei Bedarf kann gern nachgefragt werden, falls jemand es mal mit einem Nachbau versuchen möchte.

Durch diesen Seilzug bekommt man eine Übersetzung von 1:11, das bedeutet also fünfeinhalb Umdrehungen am Skalenrad für die halbe Umdrehung am Drehko. Damit lassen sich jetzt die Sender sehr komfortabel einstellen, und ganz nebenbei, so finde ich, sieht es doch auch ganz hübsch aus.

Liebe Grüße
Sven
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Re: UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von jurjen »

Sehr, sehr beeindrückend, und vor allem auch: ausserordentlich schön! Hier mussen die Herze der Phililps EE sowohl die LEGO communities schneller schlägen ...
Ich werde diese Vorstellung in die kommenden Tage gerne genauer beachten, aber dieses ist ja ein erstaunliches Resultat, womit ich dich gerne gratuliere!

... und die Benützung von LEGO-Räder finde ich tolles Humor!

/Jurjen
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pingi66
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Re: UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von pingi66 »

Hallo Jurjen,
jurjen hat geschrieben: 18.10.2022, 19:51 ausserordentlich schön!
über Deine Beurteilung habe ich mich sehr gefreut, denn Du bist derjenige, der aus jedem Projekt ein kleines Kunstwerk zaubert.

So ganz gefällt mir das Resultat noch nicht, es ist einfach etwas zu eckig. Aber mangels der dafür notwendigen Steine ging es erstmal nicht anders. Dieses Legoradio ist ja auch mein erster Prototyp, da steht zuerst die Funktion im Vordergrund. Am Design kann dann später immernoch gearbeitet werden 8)

Wie z.B. ein richtig schönes Legoradio aussieht, kann hier bewundert werden:

https://ideas.lego.com/projects/bdcc6f2 ... 694ac77b8f

Das ist dann noch ein weiter Weg...

Liebe Grüße
Sven
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sbetamax
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Re: UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von sbetamax »

Hallo Sven,
sehr schöner Aufbau!
Das mit der Skalenzug ist toll gelöst. Ich erinnere mich noch an manche Reparaturen von durchtrenntem Skalenseil ohne Manual. War das ein gefummel.
Gruß Stephan
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Re: UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von pingi66 »

Moin Stephan,
sbetamax hat geschrieben: 26.10.2022, 12:26 Ich erinnere mich noch an manche Reparaturen von durchtrenntem Skalenseil ohne Manual. War das ein gefummel.
Das kann ich nur bestätigen. Es gibt bzw. gab da verdammt aufwendige Konstruktionen mit z.B. zwei Seilzügen, zwischen denen bei der Bandauswahl hin- und hergeschaltet wurde, also zwischen UKW und L/M/K. Wenn dann dort mal ein Seil gerissen war, hatte man für den Rest des Tages wirklich richtig Spaß. Und selbst wenn dann zum Feierabend endlich alles wieder mechanisch funktionierte, fiel einem plötzlich auf, dass, wenn man den Senderknopf nach rechts drehte, der Skalenzeiger nach links lief...

Liebe Grüße
Sven
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Re: UKW-Radio im Legomantel: Skalenbeleuchtung

Beitrag von pingi66 »

Guten Abend ins Forum,

was wäre eine Skalenanzeige mit Seilzug ohne die passende Beleuchtung?

Nun zumindest im Dunkeln ist sie unentbehrlich, gerade jetzt, wo die Tage immer kürzer werden. Und es soll schließlich auch etwas für das Auge sein, denn das baut ja bekanntlich immer mit 8)

Das Ergebnis kann sich, so meine ich, sehen lassen:

Skala_beleuchtet1.jpg
Skala_beleuchtet1.jpg (157.61 KiB) 2545 mal betrachtet
Skala_beleuchtet1.jpg
Skala_beleuchtet1.jpg (157.61 KiB) 2545 mal betrachtet
Skala_beleuchtet2.jpg
Skala_beleuchtet2.jpg (170.97 KiB) 2545 mal betrachtet
Skala_beleuchtet2.jpg
Skala_beleuchtet2.jpg (170.97 KiB) 2545 mal betrachtet

In der Beleuchtung arbeiten sechs LED, die mir von Ingo empfohlen worden sind. Dafür sei ihm hier nochmals gedankt. Den notwendigen Strom liefert eine Konstantstromquelle, wie sie vor einiger Zeit mal von Jens vorgestellt wurde. Auch ihm gilt hier mein Dank. Mit ein paar kleinen Änderungen ist die Helligkeit mittels Poti einstellbar, der maximale Strom liegt bei ca. 12 mA, also 2 mA pro LED. Und durch einen LDR ist die Beleuchtung auch nur im Dunkeln im Betrieb, Energie zu sparen ist ja nicht verkehrt.
So sieht das Schaltbild dann aus:

Skalenbeleuchtung_Schaltbild.JPG
Skalenbeleuchtung_Schaltbild.JPG (91.3 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung_Schaltbild.JPG
Skalenbeleuchtung_Schaltbild.JPG (91.3 KiB) 2545 mal betrachtet

Die Schaltung habe ich nicht im Philips-Format auf Lego-Platten gezimmert sondern auf eine einfache Platine gelötet. Eine solch kompakte Form wäre sonst schlicht nicht möglich gewesen. Allerdings sind die LED dann doch wieder in Lego-Teilen eingerahmt:

Skalenbeleuchtung1.jpg
Skalenbeleuchtung1.jpg (219.23 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung1.jpg
Skalenbeleuchtung1.jpg (219.23 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung2.jpg
Skalenbeleuchtung2.jpg (273.36 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung2.jpg
Skalenbeleuchtung2.jpg (273.36 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung3.jpg
Skalenbeleuchtung3.jpg (257.98 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung3.jpg
Skalenbeleuchtung3.jpg (257.98 KiB) 2545 mal betrachtet

Das Licht kommt von oben und ist direkt hinter dem Lautsprecher psitioniert:

Skalenbeleuchtung_Einbau1.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau1.jpg (326.16 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung_Einbau1.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau1.jpg (326.16 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung_Einbau2.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau2.jpg (343.68 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung_Einbau2.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau2.jpg (343.68 KiB) 2545 mal betrachtet

Die nächsten Bilder gibt es gleich in einem weiteren Beitrag, denn irgendwie lassen sich hier keine Bilder mehr hochladen...


Bis gleich
Sven
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Re: UKW-Radio im Legomantel: Skalenbeleuchtung

Beitrag von pingi66 »

Und hier geht's weiter mit den Bildern vom Einbau der Beleuchtung:

Skalenbeleuchtung_Einbau3.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau3.jpg (381.13 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung_Einbau3.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau3.jpg (381.13 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung_Einbau4.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau4.jpg (235.26 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung_Einbau4.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau4.jpg (235.26 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung_Einbau5.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau5.jpg (254.58 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenbeleuchtung_Einbau5.jpg
Skalenbeleuchtung_Einbau5.jpg (254.58 KiB) 2545 mal betrachtet

Der LDR ist in einem kleinen Lego-Gehäuse untergebracht:

LDR2.jpg
LDR2.jpg (229.69 KiB) 2545 mal betrachtet
LDR2.jpg
LDR2.jpg (229.69 KiB) 2545 mal betrachtet

Und direkt übder Platine befestigt:

LDR1.jpg
LDR1.jpg (372.26 KiB) 2545 mal betrachtet
LDR1.jpg
LDR1.jpg (372.26 KiB) 2545 mal betrachtet

Hier noch der Skalenhintergrund:

Skalenhintergrund.jpg
Skalenhintergrund.jpg (223.1 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenhintergrund.jpg
Skalenhintergrund.jpg (223.1 KiB) 2545 mal betrachtet

Und zum Schluss die Abdeckung:

Skalenabdeckung.jpg
Skalenabdeckung.jpg (215.79 KiB) 2545 mal betrachtet
Skalenabdeckung.jpg
Skalenabdeckung.jpg (215.79 KiB) 2545 mal betrachtet

So, das waren mal deutlich mehr Bilder als Text, aber ich hoffe, es ist alles anschaulich rübergekommen.

Grüße
Sven
Lutz
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Re: UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von Lutz »

Tolles Projekt und wunderbar dokumentiert!

Viele Grüße, Lutz
73, DL4OBG
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Re: UKW-Radio im Legomantel

Beitrag von pingi66 »

Moin Lutz,

vielen Dank für die Blumen 8)

An der Schaltung bastel ich noch immer weiter. So wird jetzt z. B. der Strom durch den BF194 über eine FET-Konstantstromquelle eingestellt. Das funktioniert sehr stabil und unabhängig von der Batteriespannung. Als Endstufe kommt nun der bekannte Gegentaktverstärker zum Einsatz. Der braucht zwar zusätzlichen Platz aber dafür weniger Strom, was sich sehr angenehm auf die Akkulaufzeit auswirkt. Ein ständiges Thema ist auch die Anbindung der Antenne, damit werde ich wohl nie fertig... Aber will man das denn wirklich?

Grüße
Sven
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