Radioprojekt

2023 wurde das Radio in Deutschland Hundert - dank Hans Bredow, der denn Begriff "Rundfunk" prägte.
Fünf Jahre nach Ende des 1. Weltkriegs, am 29.10.1923, mitten in der Zeit der großen Krise, fanden in Berlin aus dem Vox-Haus die ersten eher provisorischen Rundfunk-Sendungen statt.
Wir bauen also daher ein echtes Überhundertjahresradio (-;.

Aber ... ein simples UKW-Radio, zu Zeiten, wo jeder mit einem Smartphone ausgerüstet ist, das ein Radio, Telefon, Digicam, Navi und noch alles Mögliche mitbringt? Ist das überhaupt interessant?
Ja, das geht und sogar mit Spaß, wie die Bilder zeigen.
Es ist eben doch etwas Anderes, Dinge fertig zu kaufen, oder selber zu bauen.

Aktuell: Radioprojekt - Jahrgang 2023
Bei der Gruppe am Dienstag liefen nach geringen Korrekturen alle Radios auf Anhieb! 
Auch die zweite Gruppe war erfolgreich.

Erster Durchgang 2015
Die Schülerinnen und Schüler der Klasse E1AT hatten offenbar Freude am Bauen und dem einfachen Gerät.
Auch im Rahmen der Amateurfunk-AG bauen wir zur Einführung so ein Gerät.

Einstieg zum "Gerät Radio": Wie funktioniert das eigentlich? Wie kann man sich die Arbeit der einzelnen Baugruppen vorstellen?
Der folgende Film (den es leider auf YouTube nicht mehr gibt) erklärt, wie ein Radio funktioniert, was es macht.
Lade daher das Video herunter und beantworte dann die folgenden Fragen:

1. Nenne die Bezeichnung der Wellen, auf denen Radio/Funk basiert.
2. Erkläre den Begriff "Frequenz"
3. Erkläre, wie sich sich die Wellenlänge (also der Abstand von "Berg zu Berg" oder "Tal zu Tal") ändert, wenn sich die Frequenz erhöht/verringert (Wenn du das noch nicht ganz verstanden hast - selber im Waschbecken oder der Badewanne ausprobieren ;-).
4. Erkläre, was die Trägerfrequenz eigentlich "trägt".
5. Erkläre die Funktion des zentralen "vielbeinigen" integrierten Schaltkreises (IC), der als ähnliches Muster auch in unserem Bausatz zum Einsatz kommt.
6. Erkläre den Vorteil einer Lötverbindung gegenüber anderen elektrischen Verbindungsarten.

Zum Einstieg in die Physikalischen Grundlagen geht es um das Thema Felder und Wellen, denn ohne diese Größen gäbe es auch keine Funktechnik, kein Radio und keine Elektronik.
Hierzu passt der folgende Einführungstext. lies ihn 2x (ja, zweimal!)  durch und beantworte dann die dort gestellten Fragen zum Text.

Als Beitrag zur Allgemeinbildung und zur Entspannung kann man anschließend noch das Video über die "Äthertheorie" anschauen.
Frage: Gibt's den Äther... oder nicht ... ?

Wie man sich das Gebilde "Antenne" überhaupt und die Vorgänge dort vorstellen kann (was ziemlich kompliziert ist), stellt die Animation im Wikipedia-Artikel schön dar.
Das animierte Video zum Thema Wellenausbreitung ergänzt dies noch.

Beim Zusammenbau von Bausätzen hat sich der folgende Ablauf bewährt. Daher bitte die in der  Anleitung genannten Schritte unbedingt beachten!

Beim Verlöten von elektronischen Bauteilen kann man einiges falsch machen.
Wie es richtig geht, kann man in der Beschreibung nachlesen, die bei jedem Bausatz mitgeliefert wird. Dort ist auch der Schaltplan abgebildet.

Das folgenden Videos stellen die Arbeitsweise sehr gut dar:
Teil 1 - Grundlagen
Teil 2 - Löten auf Platinen, Entlöten.

Aufgabe: Fasse die wichtigsten Punkte stichpunktartig in einem Mindmap zusammen:

• Voraussetzungen, Arbeitsmittel, Werkzeuge
• Lötdämpfe ...?
• Handhabung des Lötkolbens
• Schrumpfschlauch - wozu?
• Das Aussehen einer guten Lötstelle
• Falsches Bauteil? Möglichkeiten zum Entlöten
• Flussmittel - wozu?
• ...

Der Bausatz beinhaltet folgende Teile:

1. Gehäuse, fertig gebohrt
2. Elektronik-Bausatz selbst - auf Vollständigkeit nach der Bauteilliste prüfen!
3. Antenne
4. Lautsprecher
5. Batterie 9V
6. Kleinmaterialien:
   Schalter mit passender Gummitülle (gelb oder rot), Drehknöpfe groß/klein mit Deckel, LED, Gewindeschraube/Mutter/U-Scheiben M3, Distanzhülse

Beim Zusammenbauen begegnen uns viele verschiedene elektronische Bauelemente. Wir beginnen hier mit dem "einfachsten"Bauteil, dem Widerstand.
Schaut euch dazu das folgende Video an und beantwortet dazu die Fragen:

1. Der Begriff Widerstand hat zwei Bedeutungen. Erkläre beide Bedeutungen.
2. Strecken haben z.B. die Einheit m (Meter), Spannungen die Einheit V (Volt). Da das beides gerne verwechselt wird: Nenne die Einheit des elektrischen Widerstandes und das Formelzeichen (ok - das ist simpel).
3. Notiere, nach wem diese Einheit benannt wurde.
4. Die Bauteile einer elektronische Schaltung sind auf einer Grundplatte befestigt. Wie nennt man diese "Platte" (Fachbegriff)?
5. Recherche im Weg oder Vorwissen:  Erkläre, was beim Verlöten von Halbleiter-Bauteilen besonders zu beachten ist.
6. Recherche im Web oder Vorwissen: Erkläre den Unterschied zwischen "bedrahteten Bauteilen" und SMD-Bauteilen.
7. Nenne drei Typen (Bauformen) von Widerständen.
8. In einer Tabelle:
   Zeichne das Schaltzeichen von Widerstand, Kondensator, Spule, Diode, LED, Transistor und ergänze den Kennbuchstaben (die so genannten "Betriebsmittel-Kennzeichnungen").
9. Fertig!

Kondensatoren und Spulen (Induktivitäten) hängen eng mit den Themen der Felder zusammen. Das Verhalten der Bauteile wird  ausführlich im 2. Lehrjahr besprochen weshalb hier nur eine kurze Übersicht gegeben werden soll.

• Kondensatoren sind "Bauteile des Elektrischen Feldes". In ihnen bauen sich mit steigender Spannung wachsende Elektrische Felder (E) auf.
• Spulen sind "Bauteile des Magnetischen Feldes". In ihnen bauen sich mit steigenden Strom wachsende Magnetische Felder (B) auf.
• Kondensator und Spule sind Energiespeicher.
  - Der Kondensator speichert Energie im E-Feld
  - Die Spule speichert Energie im B-Feld.
• Die Kenngröße dieser "Energiespeicherfähigkeit" ist
  - Bei Kondensatoren die Kapazität
  - Bei Spulen die Induktivität.
• Spulen und Kondensatoren sind, im Gegensatz zu ohm'schen Widerständen, Bauteile, deren Eigenschaften (z.B. der Wechselstromwiderstand) von der Frequenz abhängen.
• Schaltet man Spule und Kondensator zusammen, so treffen zwei Energiespeicher zusammen, die Ihre Energien wechselseitig austauschen können. Das ist die Voraussetzung für ein System, dass Schwingungen erzeugen kann. Eine solche Zusammenschaltung heißt Schwingkreis, die Baugruppe zur Schwingungserzeugung nennt sich Oszillator (von oszillieren = Schwingen).
• Der Oszillator bestimmt sowohl beim Sender als auch Empfänger die Frequenz des ausgesendete/empfangenen Signals.
  
• In unserem Bausatz ist die Spule als "gedruckte Spule" in Form einer Leiterbahn auf der Platine aufgebracht und muss daher nicht aus Draht angefertigt werden.

Aufgabe:
Erstelle mit Hilfe des Fachkundebuches und der Tabellenbücher eine Tabelle, die Kondensator und Spule gegenüber stellt. Die Tabelle soll folgende Angaben enthalten:

• Kurzbezeichnung der Bauteile (Abkürzung)
• Schaltzeichen
• Kleine Bauteilkunde: Beispiele für Bauformen (Typen,Materialien, technische Daten.
• Einsatzbereiche von Kondensatoren und Spulen in der Elektronik. Wo kommen sie zum Einsatz und wofür?
• Formel zur Berechnung
  - der Kapazität eines Plattenkondensators
  - der Induktivität einer Zylinderspule
  mit zwei selbst gewählten Beispielrechnungen.

Erkläre nun noch (siehe Video), wie man sich die Erzeugung von Schwingungen im LC-Schwingkreis vorstellen kann.

Weitere wichtige Bauteile sind Dioden und Transistoren.

 Es sind so genannte "Halbleiter" die heute zutage in fast allen Fällen aus Sikizium bestehen.
Lies die "Kurzinfo Dioden" durch ....

...und beantworte die folgenden drei Fragen:

1. Was machen Dioden?
2. Bei welcher Spannungshöhe in Vorwärtsrichtung beginnt eine Si-Diode zu leiten?
3. Nenne drei Anwendungen von Dioden.

Eine seht gute animierte Erklärung zur grundlegenden Funktion findet sich hier:

Was ist Modulation? Welche Modulationsarten gibt es?
Was bedeutet Mischen gegenüber Verstärken?
Wie funktioniert ganz grundlegend ein Sender und ein Empfänger?
Wo kann ich die Grundfunktionen im Schaltbild unseres Radios erkennen?
Das Thema wird im Unterricht live erklärt.

IC (was heißt das eigentlich?) gibt es tatsächlich nach wie vor nicht nur in Form von digitalen Schaltkreisen, sondern auch mit analogem Innenleben. Zur Vereinfachung der Schaltung sind zwei integrierte analoge IC, in Form von SMD-Bauteilen, bereits auf der Platine vorbestückt - danke schön ;-)!
Sowas zu verlöten ist nämlich nicht so einfach...

Wiederholungsaufgaben/Aufgaben zu den IC TDA 7088 und LM 386:

Als Betriebszustandsanzeige, provisorische Batterieanzeige und auch als weitere Übung statten wir das Radio noch mit einer grünen LED aus.
Völlig einfach ... aber in der Praxis dann plötzlich doch ein Problem. Wie verdrahte ich das Ding? Findet es selber heraus!
Hinweis: Es ist ja schön, wenn die LED beim Einschalten leuchtet. Das Radio sollte aber trotzdem auch noch funktionieren (-; ...

Für die Löcher im Gehäuse gibt es passende Bohrschablonen, die genau an die Geometrie der Platine und der Bedienelemente angepasst ist. Die folgende Anleitung ist daher wichtig, da sie den mechanischen Zusammenbau (Antenne, Batterie, LED, Schalter,...) genau darstellt. Diese Arbeitsanweisung ist unbedingt zu beachten!

... sollte folgendes enthalten:

• Allgemeine Projektbeschreibung: Worum geht's hier? Was wird gebaut?
• Knappe Grundlagen des analogen UKW-Rundfunks: Frequenzbereich, Modulationsverfahren (FM).
• Kurze Beschreibung des Bausatzes: Bauteile, Funktion
• Aufbau:
  - Betsückung, Löten
  - mechnische Arbeiten
  - Verdrahtung
• Ergebnis: Wie war's?
• Ebennfalls dabei sein sollte das Arbeitsblatt zur Berechnung des Vorwiderstandes und der Wellenlängen.
• Eigene Bilder, die den Aufbau zeigen, machen sich ebenfalls gut.

Die Geschichte des Radios. Zum Anhören, natürlich ;-)!

Und noch etwas Besonderes:
Eine kurze Ansprache (in Farbe) von Albert Einstein zur Eröffnung der Funkausstellung Berlin 1930.