Fyzika a matematika

Ano skalní radioamatéři. Asi se divíte, co vám to radím. Jistě namítnete: "Proboha proč krystalku, vždyť tu jsme stavěli kdysi před padesáti lety, to je už dávno vyzkoušená věc." Ano máte pravdu - je to zastaralá, dávno vyzkoušená věc, moc "poslouchat" to neumí, hraje to potichu, selektivita je taky mizerná a co víc, vždyť na středních vlnách dnes už takřka nikdo nevysílá. To všechno je sice svatá pravda, ale ruku na srdce, když to zhodnotíte objektivně, ona ta krystalka zase tak úplně špatná není:

• Při stavbě vystačíte s několika součástkami i desítky let starými.
• Hraje na sluchátka pro jednoho nebo pro dva posluchače a nikoho v okolí neruší.
• Hraje tak akorát, ani ne málo, ani ne tak moc, abyste ohluchli jako od dnešních přehrávačů.
• Má prakticky neomezenou životnost, neopotřebovává se.
• Hraje bez baterií, nic nespotřebovává a je to tím pádem vlastně nejekologičtější* přijímač.
  *) Pomineme-li příkon vysílače, ale ten vysílá bez ohledu na to, zda jej posloucháme na krystalku nebo na stolní rádio s příkonem 50W.

...a to není na tak jednoduchý přijímač zrovna málo. Buďme vděčni, že nám zatím středovlnné vysílače Liblice či Dobrochov ještě dostatečným výkonem vysílají.

Zkuste si po těch mnoha letech postavit krystalku znovu. Jen tak, z legrace. Vždyť ti starší už dávno zapomněli a mladší na vlastní uši ještě nikdy neslyšeli, jak taková krystalka hraje. Přijměte to jako výzvu. A vy šikovní, proměňte obyčejné bastlení v záměrně komplikovanou hru s improvizací. Celá záležitost tím může dostat úplně jiný dobrodružnější rozměr...

Hra i výzva současně:

Můžete tuto hru hrát sice i doma, ale mnohem lepší to bude někde v terénu, na chatě či pod stanem, když zrovna není počasí na koupání, protože teprve tak to získá onu nenapodobitelnou atmosféru.

• Vraťte se dobrovolně na začátek dvacátého století, do dob rozhlasových začátků.
• Vezměte jen pár nejdůležitějších součástek - několik zdířek, banánků, diodu či krystalový detektor*, ladící kondenzátor, trochu drátu atd.
• Co nejvíce omezte dostupnost použitého materiálu i pracovních nástrojů. Zapomeňte na komerčně prodávané plastové krabičky, plošné spoje, elektrickou vrtačku či brusku! Zapomeňte na trafopájku či multimetr!
• Pokuste se vyrobit krystalku jen s ruční pilkou, ručním hoblíkem, dlátem, kouskem smirkového papíru a vrtačkou na kliku z kusu dřeva někde z lesa. Součástky spájejte ručním pájedlem ohřívaným v plameni lihového vařiče nebo nad ohněm ze dřeva.
• Pokuste svou práci provést pěkně a kvalitně, žádnou zbastlenou změť drátů jako při jiných dočasných pokusech.

Co na tom, že to bude práce, která se bude vléct celý týden. Vždyť nemusíte pořád někam spěchat. Jo, a nezapomeňte k tomu přizvat své kamarády a hlavně děti. Tak, jak jsme to udělali s dětmi my, v rámci příměstského dětského tábora...

Schéma zapojení:

Krystalku si můžete postavit úplně obyčejnou s jedinou diodou podle schématu vlevo nebo si můžete postavit systém podle schématu vpravo, který je o něco složitější, avšak s dvoučinnou detekcí, která (pokud je k dispozici dostatečná energie z antény) hraje o poznání silněji. Pokud si chcete postavit krystalku složitější, s možností rozšíření na jiné vlnové rozsahy, můžete použít schéma na krystalku s výměnnou cívkou podle Ing. M. Pacáka. Pokud se v dnešní době marně snažíte sehnat ladící kondenzátor, pak pro vás bude dobrá volba tzv. přepínačová krystalka, kde se bez ladícího kondenzátoru úplně obejdete. Použitelných schémat je samozřejmě mnohem více, stačí chvíli hledat na internetu, bohužel ne u všech jsou podrobně popsány hodnoty potřebných součástek, takže váš pokus nemusí skončit zdárným výsledkem. Schéma si vytiskněte a nalepte na stěnu vámi vyrobeného přístroje. V každém přístroji, který stavíte by schéma mělo být, aby každý, kdo jej bude opravovat se měl podle čeho orientovat. Ani jednoduchá krystalka by neměla být vyjímkou. Mnozí namítnou, že u tak primitivního zařízení se v zapojení vyzná i cvičená opice. Nesdílím tento názor, kupříkladu pouhým pohledem na navinutou cívku se jen těžko dozvíte potřebný počet závitů a z kondenzátoru, na kterém se nějakým nedopatřením setřel popis jeho kapacitu bez vypájení a externího měření také nezjistíte. Prostě radioamatér by měl pracovat zodpovědně, i když staví jednoduchou věc a vždy myslet na ty, co ji budou používat po něm.

Součástky:

Máte-li k dispozici originální galenitový nebo karborundový detektor, či dokážete-li si ho vyrobit, budete skutečně styloví a originální. Ostatní, kteří tuto možnost nemají, by však měli vědět, že při použití dobré germaniové diody dosáhnou úplně stejných nebo i lepších výsledků. Vhodná dioda je např. celoskleněná GA201 až GA205, 1NN40 až 5NN41 nebo dioda OA5 až OA9 či OA47 se zlatým hrotem (vzhledově připomínající "dvounožičkový" transistor), dioda AA112, či robustní ruská skleněná dioda D2B nebo D2V. Místo detektoru můžete využít i starší vysokofrekvenční germaniový transistor, např. 155NU70 nebo OC170 tím, že z něj zapojíte jen bázi a kolektor, zatím co třetí nožičku (emitor) necháte volnou. Diodu křemíkovou, např. některou z řady KA206, KY130/80, 1N4007, BY... a jim podobné nepoužívejte a zenerovy diody KZ... už vůbec ne, běžná krystalka vám s nimi hrát nebude.

Ladící kondenzátor vyhoví jakýkoli vymontovaný ze starého vyřazeného přijímače. Je to součástka, které i v hodně poškozeném přijímači bývá většinou v pořádku a plně funkční. Kapacita kondenzátoru není kritická (na schématu je uvedená doporučená hodnota kondenzátoru v situaci, když má plně zasunuté desky). Pokud máte kondenzátorů více, vyberte si nějaký robustnější. Nejlepší parametry má ladící kondenzátor vzduchový. Ale bývá poměrně velký a musíme s ním zacházet opatrně. Je velmi důležité, aby jeho desky o sebe při otáčení nedřely a nebyly mezi nimi nečistoty. Pro krystalku, které se bude často přenášet nebo pracovat ve ztížených podmínkách (krystalka na dětském táboře) je vhodnější malý ladící kondenzátor z transistorového přijímače nebo jiný podobný, který má mezi deskami dielektrikum z plastové fólie. Většina ladících kondenzátorů je dvojitých. Pokud má váš kondenzátor více vývodů, pozorně si je prohlédněte. Ten, který je spojený s hřídelkou (rotor označený ve schémátku "r") musíte zapojit ke zdířce pro uzemnění. U malých plastových ladících kondenzátorů je to většinou prostřední vývod. Všechny ostatní vývody, které s hřídelkou spojené nejsou (tvoří části statoru ve schématu označeno jako "s") vzájemně propojte drátem a nakonec připojte ke zdířce pro anténu. U malých plastových ladících kondenzátorů jsou to všechny vývody v rozích nebo při okraji. Pozor, některé ladící kondenzátory mívají i několik vývodů z rotoru (spojených s hřídelí), zejména starší ladící kondenzátory vzduchové. Pokud jste si jisti, že je vizuélně nebo měřením rozpoznáte, všechny je spojte a připojte na zdírku pro uzemnění. Pokud si u některých vývodů nebudete zcela jisti kam vedou, raději je nechte volné. Kdybyste je omylem přibrali do nevhodné skupiny vznikl by záludný zkrat. Sice se nic nezničí, ale krystalka by, dokud chybu nenapravíte, prostě hrát nemohla. Vývody u plastových ladících kondenzátorů musíte pájet krátce a rychle. Kondenzátor se teplem snadno poškodí. Při pájení mějte rotor kondenzátoru otočený ve směru chodu hodinových ručiček tak, aby byly desky do sebe zasunuty a napomohly odvádět teplo. Naopak vzduchové kondenzátory, zejména ty s keramickou izolací, bývají při pájení značně odolné.

Cívku na krystalku nikde nekoupíte. Budete si ji muset vlastnoručně navinout. Navíc u takto jednoduché krystalky vám nebudou příliš platné výpočty o rezonančním obvodu a o indukčnosti cívky. Dlouhá, nízko zavěšená anténa, připojená přímo na cívku, vám způsobuje velmi značnou parazitní kapacitu, která se k hodnotě ladícího kondenzátoru přičítá. Ve výsledku proto bude mít cívka mnohem méně závitů, než by vám výpočtem vyšlo (tedy i méně, než má středovlnná cívka, pokud byste ji demontovali z nějakého radiopřijímače). Drát na cívku získáte vymotáním lakovaného drátu z nějakého elektromagnetu z relátka, stykače nebo z transformátoru. Vyhoví lakovaný drát o průměru od 0,08 do 0,2mm CuS (nebo i vysokofrekvenční lanko opřádané hedvábím.) Drát po odvinutí zběžně prohlédněte, zda nemá seškrábnutý lak. Na Moravě by vám pro poslech vysílače Dobrochov měla dobře fungovat vzduchová cívka s 82 závity navinutá na dutou plastovou kostřičku (bez jádra) z rozkuchaného kancelářského bělítka. Kostřička od bělící pásky má vnitřní průměr 12mm a krajní čela jsou od sebe vzdálená 8mm. Kdo kancelářské bělítko nemá - žádný problém, prostě si slepí kostřičku stejných rozměrů z tvrdého papíru. Do prostoru mezi čely kostřičky naviňte drát hodně divoce. Tedy ne, aby bylo vinutí úhledné - závit vedle závitu, ale právě naopak, aby se závity co nejvíce křížily (a tím byla mezi nimi nižší kapacita). V Čechách, pro poslech vysílače Liblice, který pracuje ve spodní části středovlnného pásma, bude potřeba na cívce závitů více)^*, nejméně 100.

^*) Pokud by vám stanice nehrála v ladícím rozsahu, ale slyšeli jste ji při zcela uzavřeném ladícím kondenzátoru ještě jaksi "za rohem vpravo" ve směru hodinových ručiček, je to neklamné znamení, že musíte několik dalších závitů na cívku přidat. Naopak, bude-li stanici slyšet "za rohem vlevo" při zcela otevřeném ladícím kondenzátoru, proti směru hodinových ručiček, znamená to, že musíte z cívky několik závitů odvinout. Pro začátek přidávejte nebo ubírejte tak o 10 až 15 závitů.

Anténa ke krystalce:

Dobrá anténa je pro fungování krystalky naprostou nezbytností. Vždyť je vlastně pro přijímač jediným zdrojem energie. Ani sebelépe postavené krystalka nebude s ošizenou anténou hrát dobře. Anténu tvoří 10 až 30 metrů holého nebo izolovaného měděného drátu silného 0,3 až 2mm, nataženého vodorovně nebo šikmo 3 až 10 metrů nad zemí (podle místních možností). Drát by měl být po celé trase pokud možno vzdálený od elektricky vodivých předmětů (plechová střecha, ploty, stromy, zdi, zemský povrch) a nikde nesmí křižovat silnoproudé elektrické vedení (vedené na sloupech). Drát je zavěšený za izolátorky. Jeden konec antény je izolovaným vodičem svedený až k přijímači, druhý konec je volný a končí na izolátorku. Je-li anténa dlouhá a vysoko natažená, dává silný signál. Kdo by si chtěl postavit ke krystalce opravdu stylovou originální anténu, může ji udělat přesně podle náčrtku z dob začátku rozhlasového vysílání.

Všem ostatním někde na táboře, ale bohatě postačí dlouhý kus libovolného drátu, natažený od vrcholu stanu nebo pomocného stožárku někam do koruny stromu. Samozřejmě na obou koncích drátu nezapomeňte anténu řádně odizolovat od všech vodivých předmětů, jinak vám (zejména za deště) nebude hrát. Platí to i pro větve stromů! Na zavěšení můžete použít keramické izolátorky typu "vajíčko" (nebo plastová "vajíčka" prodávana dnes k elektrickým ohradníkům). Ale úplně stejně poslouží i izolátorky vlastní výroby. Stačí nařezat několik kousků plastové vodovodní trubky na délky 10cm. Asi 1,5 cm od jednoho i druhého konce vyvrtejte napříč přes trubku průchozí otvor o průměru 4 až 6mm. Skrz vyvrtaný otvor na jednom konci provlečete a zkroutíte anténní drát, přes druhý otvor provlečete a zauzlujete úvaz vedoucí ke stromu nebo stožáru. Dočasnou náhradou izolátorku může být i silnější rybářský vlasec nebo dvěma otvory provrtané víčko od plastové láhve.

Upozornění:
Zvykněte si anténu odpojovat od přístroje vždy, když přijímač neposloucháte. Nikdy neposlouchejte krystalku, blíží-li se bouřka. V takovém případě odpojte anténu a její konec vzdalte od budovy a vně budovy uzemněte. Není-li to možné, anténu spusťte tak, aby byla co nejníže, nejlépe ležela svou střední částí až na zemi, avšak tak, aby nikoho neohrozila.

Uzemnění pro krystalku:

Doma můžete krystalku uzemnit na uzemnění od hromosvodu, na kovové potrubí od vodovodu, od topení nebo od plynu, ale lepší je pro ni zřídit uzemnění samostatné. Nikdy neuzemňujte krystalku na "kolíček v zásuvce", je to sice taky uzemnění, ale vnáší do přijímače velmi značné rušení. Doma i v terénu jako uzemnění poslouží do hlíny zaražená, alespoň 1,5m dlouhá pozinkovaná tyč nebo půlcólová vodovodní trubka, případně zakopaná masivní žárově pozinkovaná deska (nikoli pozinkovaný plech, ten vydrží jen krátce). Na táboře můžete jako dočasné uzemnění (na jednu sezónu) použít vysloužilý pozinkovaný kybl nebo větší plechovou konzervu, kterou rozříznete, aby měla co největší plochu, přiletujete k ní drát a pak ji zakopete co nejhlouběji, do vlhké hlíny, kterou popřípadě smíchejte s prachem z dřevěného uhlí, popelem ze dřeva a často zalévejte vodou. Tím zvyšujete vodivost hlíny. Pokud je na konzervě lak nebo nálepky, musíte je v ohni opálit až na čistý kov. Pouze místo, kde máte přiletovaný drát při držte v čelistech kleští, ať se vám nespálí. Spálíte i zbytky jídla, takže zvěř nebude mít důvod konzervu vyhrabat a zranit se o ni. Po odchodu z tábořiště můžete pak nechat konzervu bez obav v zemi. Dnešní konzervy jsou velmi málo ocínované, rychle korodují a během několika málo měsíců se ve vlhké zemi úplně rozpadnou.
 

Táborová krystalka:

My jsme shora popsanou výzvu na stavbu krystalky přijali. Nejen z recese, ale i jako poctu a připomínku na někdejší "krystalkovou horečku", která v českých a moravských domácnostech proběhla v letech 1927 až 1930. Tehdy byly radiopřijímače příliš drahé, zájmců o poslech mnoho a tak kdo byl jen trochu zručný, vyřídil si rozhlasovou koncesi a pokusil se postavit si přijímač sám nebo s pomocí zkušenějších kolegů.

A jak to dopadlo u nás? Hned v úvodu jsme zvolili co nejjednodužší zapojení a současně zamítli krystalku s galenitovým detektorem. Výroba galenitu je sice efektní a zajímavá, ale pro děti, které by si možná chtěli v budoucnu postavit kopii této krystalky i sami doma, by byl výsledek nejistý. Spokojili jsme se proto s ruskou hrotovou diodou D2B z jakési televize. Opět kvůli snadné opakovatelnosti návodu jsme navinuli cívku běžným lakovným drátem 0,1mm CuS. (Málokterý začátečník totiž dokáže dokonale zbavit laku a bezvadně připájet všechny žíly vysokofrekvenčního lanka.) Ladící kondenzátor jsme z nouze použili pertinaxový* Tesla 450pF, ale byl dostatečně robustní, aby zvládnul dětské zacházení a naštěstí střední vlny nejsou zase tak choulostivé.

*) Pertinax není ideální dielektrikum, má velký útlum a ladící kondenzátor vzduchový nebo dvojitý styroflexový z nějakého malého tranzistoráku s paralelně spojenými sekcemi by byl určitě lepší.

Všechny díly jsme našroubovali na destičku, která tvořila horní stranu dřevěné krabičky. Díky tomu byly všechny součástky při pájení dobře přístupné a určitá neohrabanost, doprovázející použití klasického měděného pájedla, ničemu nevadila. Samozřejmě nemohlo se zapomenout ani na řádné popisky a stupnici pod ladící knoflík, kterou jsme k dřevěné destičce v rozích přinýtovali přes průhlednou fólii čtveřicí malých niklovaných sedlářských nýtků. Tak jak mají být vybaveny všechny správné radioamatérské výrobky, neopomenuli jsme dovnitř na dno krabičky vlepit schéma zapojení a zvenku na spodní stranu krabičky napsat krátký, ale výstižný návod pro uživatele, jak krystalku používat.

Krystalka v praxi:

Zkoušli jsme příjem cca 35km od vysílače Dobrochov. Kvůli prostorovému omezení jsme natáhli sotva patnáctimetrovou anténu jen tři metry nad zemí a uzemnili krystalku krokodýlkem na nejspodnější napínací drát blízkého plotu. Bylo velmi sucho a tím pádem nepříliš kvalitní uzemnění. Přesto jsme byli velmi mile překvapeni, když nám vysílání Českého rozhlasu Dvojky vyhrávalo ve sluchátkách až nepříjemně silně. Tak, že bylo zapotřebí odladit kondenzátor mírně stranou. Litovali jsme, že tu nemáme několik párů vysokoohmových sluchátek navíc. Krystalka by je hravě utáhla a dychtivých posluchačů jsme tu měli víc než dost. Když jsem dětem školního věku vysvětloval, že tomu "rádiu" co poslouchají, opravdu těch pár součástek k fungování stačí, že nemá žádnou baterku, která by se musela dobíjet jako mobil a že může hrát prakticky věčně, byli u vytržení...

Krystalková mapa:

Pokud chcete přibližně* vědět, jak silně by hrála krystalka u vás ještě dříve než ji postavíte, můžete nahlédnout do následující mapy. Pokud jste daleko od středovlnných vysílačů, až někde za hranicí oranžových nebo žlutých kruhů, použijte ke krystalce dlouhou a vysoko umístěnou anténu (cca délka 30m ve výšce alespoň 8 až 12m) spolu s dobrým uzemněním. Tím nevýhodu vyplývající z velké vzdálenosti od vysílače dokážete významnou měrou vyrovnat.



*) Mapa je orientační a nezahrnuje vliv směrovosti vysílacích antén a deformaci jejich vyzařovacích diagramů, ani nerovnoměrnost rozložení signálu způsobený výraznými terénními překážkami.