DAS PROJEKT RADIO - VON - SASCHAW. NILSM. THOMASK. SASCHAR.

Das Projekt
         Radio

                      von

Sascha W.   Nils M.       Thomas K.   Sascha R.

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Inhaltsverzeichnis
Seite         Thema                                 Verfasser
        3     Geschichte des Radios                 Thomas
        4                                           Thomas
        5     Bauteile                              Sascha W.
        6                                           Sascha W.
        7     Der Rundfunk                          Nils
        8                                           Nils
        9     Funktionsweise des Radios             Nils
        10                                          Nils
        11    Schwingungen                          Sascha R.
        12                                          Sascha R.
        13    Das Design                            Nils
    14 - 15   Der Projekttag                        Alle

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Die Geschichte des Radios

Die Geschichte des Radios begann im Jahr 1864 mit der Entdeckung der
Elektromagnetischenwellen, an deren Existenz der Physiker James Clerk
Maxwell glaubte, aber nicht wusste wie er sie nachweisen könnte.
Professor Heinrich Rudolph Hertz konnte mit Hilfe seines konstruierten
Senders, den er Resonator nannte deren Existenz 1888 mit der Theorie
Maxwells nachweisen.
Im selben Jahr entdeckte der Franzose Eduard Branly eine Möglichkeit mit dem
Detektor eine seiner Erfindungen Radiowellen in elektrischen Strom
umzuwandeln. Der Detektor war eine der Größten Voraussetzungen für die
Drahtlose Telegraphie.
1894 hat der englische Professor Oliver Lodge einen neuen Begriff eingeführt,
die Frequenzabstimmung: Die Abstimmung ( Der Empfänger muss auf die
Wellenfrequenz des Senders abgestimmt sein. Diese Abstimmung nannte er
Syntony. Die Antenne wurde 1895 vom Russen Alexander Popow erfunden, die
eine weitere Voraussetzung für die Drahtlose Telegraphie war.
Ebenfalls hat Popow eine Drahtlose Morseverbindung über eine Entfernung von
250 Metern zu Stande gebracht. Die erste auf diese Weise übermittelten
Worte waren „ Heinrich Hertz „ .
Die aller erste Drahtlose Verbindung gelang dem Italiener Guglielmo Marconi
über eine Entfernung von 2400 Metern im Jahr 1895. Zwei Jahre später erfand
Marconi das erste funktionierende Radiotelegraphensystem ( Funk ).
Damit überbrückte er zunächst den Bristolkanal.
Dies war der Anfang der Drahtlosen Zeichenübermittlung. Noch im selben Jahr
wurde der Rundfunk erst nur für militärische Zwecke genutzt.
Der Engländer A. Flemming hat im Jahre 1905 die erste Diode erfunden die die
erste Radioröhre war.
Das Radio wurde nun auch für zivile Zwecke genutzt. Den ersten regelmäßig
Arbeitendem Radiosender überhaupt, wurde 1920 in Philadelphia ( USA )
gegründet.
Das Audion wurde 1906 etwa gleichzeitig vom deutschen Robert von Lieben und
dem Amerikaner Lee de Forest vorgestellt. Mit dem Audion konnte man die
Stromstärke präzise dosieren und damit die Schwingungen der menschlichen
Stimme, Musik und überhaupt erzeugten Tönen übertragen.
Das erste Tragbare Radio wurde 1922 vom Physiker J. Mac Williams konstruiert,
es war nicht gerade Leicht denn es wog ganze 10 Kg. Im selben Jahr baute der
Amerikaner George Frost das erste Autoradio in seinen „Ford T“ ein.

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Der erste Unterhaltungsrundfunksender in Deutschland wurde in Berlin 1923
gestartet. Das Radio galt damals als Luxus, da es teuer war und es eine
Rundfunkgebühr gab.
Erst 1930 wollte man das Radio in jedes deutsche Haus bringen.
1933 wurde erst die Massenproduktion von Volksempfängern gestartet.
1935 hat der Amerikaner Howard Armstrong erstmalig die Frequenzmodulation
vorgeführt.
Die ersten Radios mit Situationstasten zum einprogrammieren der bevorzugten
Sender gab es 1937.
Die Entwicklung von Theorie bis Verwirklichung des Radios dauerte ca. 75 Jahre.

                            Von: Thomas Kaczmarek

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Bauteile

Die Spule
Die Spule besteht aus einem Ferritantennenstab der mit ca. 100 Windungen
bewickelt ist. Der Draht besteht aus einer 0,3qmm Kupferlitze. Sie wandelt die
vom Sender ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen in gleichfrequente
Wechselströme um.

Die Leiterbahnplatine
Die Leiterbahnplatine besteht aus Plastik und ist mit Kupferbahnen versehen.
Diese Kupferbahnen ermöglichen das drauf löten von elektronischen Bauteilen,
die dann miteinander verbunden sind.

Der Kondensator
Der Kondensator besteht aus Zwei leitenden Schichten, die von Einer nicht
leitenden Schicht getrennt sind. Er speichert Energie, die ihm zugeführt wird.
Wie viel er speichern kann, ist abhängig von seiner Kapazität und der
zugeführten Spannung.

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Der Drehkondensator
Der Drehkondensator bestehet aus leitenden Schichten, die von nicht leitenden
Schichten getrennt sind.
Bei dem Drehkondensator kann man die Kapazität ändern.

Der Ohrhörer
Der Ohrhörer besteht aus einer Membran die in einem Plastikgehäuse ist. Der
Ohrhörer wandelt elektronische Schwingungen in Schall um.

Der Widerstand
Der Widerstand besteht aus einer Kohleschicht die im Plastik eingeschmolzen
ist. Einen Widerstand erkennt man an seinem Farbcode. Der Widerstand
verändert die Stromstärke.

Der IC Mk 484 und der Transistor
Der IC Mk 484 und der Transistor sehen beide gleich aus, haben aber
unterschiedliche Funktionen. Sie haben zwei n-Silizium Schichten, die von einer
p-Silizium getrennt sind.
Der Transistor hat einen eigenen Steuerstromkreis, der einen
Arbeitsstromkreis steuert.
Der IC Mk 484 hat einen eigenen Schaltkreis.

                             Von: Sascha Wapelhorst

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Der Rundfunk

Wie fing alles an ?

Die Geschichte des Rundfunks beginnt an der Westfront des ersten Weltkriegs,
um 1917.
Damals sendeten Hans Bredows und A. Meißners dort Musiksendungen, und
wurden so sehr bekannt.
Am 22. Dezember übertrug der Langwellensender König Wusterhausen erstmals
ein Konzert.
Dann wurde im Reich 1922 erstmals mit dem „ Wirtschaftrundspruchdienst“, ein
regelmäßiger Rundfunksender betrieben.

Was ist Rundfunk ?

Rundfunk ist nichts anderes als kabelloses Senden von Nachrichten, oder Musik
auf weite Entfernung, das entweder per Satellit oder per Sendeplätze geht.
Dies passiert alles in den jeweiligen Rundfunkanstalten, wo entweder live, oder
von Tonband gesendet wird.
Live bedeutet, dass die Sendung ohne Aufnehmen so gesendet wird, dass der
Sprecher jetzt in diesem Moment auch das spricht, was auch im Radio zu hören
ist.
Wird das ganze auf Magnetband gesprochen, und zum richtigen Moment nur noch
abgespielt, so ist dies nicht Live gesendet, sondern schon vor Stunden
aufgenommen worden.

Wo sind die Sendeplätze ?

Meistens hat eine Rundfunkanstalt mehrere Sender, damit auch die Richtige
Frequenz erreicht wird, und die Daten auch noch auf weite Entfernung noch gut
zu empfangen sind.
An den Sendeplätzen wird die Nachricht noch oft sehr hoch verstärkt, bis eine
Hochfrequenz erreicht ist, die dann auch noch so stark zuhause ankommt, dass
der Empfänger, also das Radio, diese Hochfrequenz auch dementsprechend
wieder demodulieren muss.

Was geschieht nun beim Empfänger ?

Beim Empfänger kommt das ganze hochfrequent an. Diese hochfrequenten
Schwingungen prallen auf die Antenne, und werden zum Radio weitergeleitet, das
diese Schwingungen wieder demodulieren muss.
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Was sind hochfrequente Schwingungen ?

Hochfrequente Schwingungen werden meist von Rundfunksendern verwendet, da
sie ihre Stärke auf weite Entfernung nicht verlieren.
Diese Schwingungen werden in den Sendern meist auf mehrere Stufen
verstärkt, so dass sie sich auch über weite Strecken mit Lichtgeschwindigkeit
fortbewegen.

Diese Grafik zeigt, wie sich Wellen oder Schwingungen ausbreiten, und sich über
die ganze Erde verbreiten.
Man kann jedoch nicht einen Radiosender aus Tokio bei uns in Deutschland hören,
da dies mit normalen Radios nicht funktioniert.
Über Satellit läßt sich jedoch alles empfangen, was auf der Welt gerade
gesendet wird.

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Funktionsweise des Radios

Was ist ein Radio ?

Ein Radio ist ein Gerät zum Empfangen, und umwandeln von vorher
Verschlüsselten, und dann auf eine Trägerwelle Modulierten Nachrichten in
Tonsignale.
Diese Nachrichten wurden vorher auf die projizierte Trägerwelle gebracht,
und dann von der jeweiligen Rundfunkanstallt gesendet.
Das Radio basiert auf einer Diodenschaltung die in der Lage ist diese
Verschlüsselten, und Modulierten Nachrichten zu empfangen, und zu
verstärken.
Diese hochfrequenten, aber dann schon entschlüsselten Nachrichten werden
dann in akustische Signale umgewandelt.

Das Senden von Nachrichten durch eine Rundfunkanstallt:

Bevor eine Rundfunkanstallt eine Nachricht sendet, muss sie zunächst auf
eine mit einem Hochleistungsfrequenzgenerator projizierte Trägerwelle
gebracht werden, die aus Elektromagnetischen Wellen besteht, die sich mit
Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.
Um die gewünschte Frequenz zu erlangen, kann man entweder die Amplitude,
kurz „AM“ ( Amplitudenmodulation ), oder die Frequenz, kurz „FM“(
Frequenzmodulation ) verstellen.
Erst dann wird die Nachricht in ein Digitales Signal umgewandelt, und als
pulsförmiges Signal auf die schon bestehende Trägerwelle gebracht.
Um eine bestimmte Frequenz oder eine Schwingung zu erzeugen, wird eine
Schaltung mit einem Kondensator, und einer Spule gebaut, die zusätzlich
noch an eine Spannungsquelle angeschlossen wird.
Der Kondensator der durch die Spannung immer neu aufgeladen wird,
erzeugt zusammen mit der Spule ein Magnetfeld, das elektromagnetische
Wellen erzeugt, und so eine Frequenz bildet.
Wenn man diese Schaltung nimmt, und zusätzlich noch einen Transistor zum
Steuern, oder Anfachen der Wellen einbaut, besitzt man ein
Schwingungsfähiges System, das man auch „Oszillator“ nennt.

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Das empfangen von Nachrichten über das Radio :

Die Nachrichten, die nun von den Rundfunkanstallten gesendet wurden,
verlassen nun die Sendeantenne, und verbreiten sich im Umfeld von
mehreren Kilometern.
Diese Wellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit fort, und erreichen so
sehr schnell das Radio, also den Empfänger Zuhause.
Dieser Empfänger, muss jetzt diese Nachrichten, die verschlüsselt, und
noch Hochfrequend sind, umwandeln, entschlüsseln und verstärken werden.
Das nennt man Demodulieren.
Die Schaltung, die unten gezeigt ist, stellt eine solche Schaltung eines
Mittelwellenempfängers ( MW ) dar. Das besondere an dieser Schaltung ist,
das man mit dem eingebauten Drehkondensator den Schwingkreis an die
hochfrequente Schwingung anpassen kann, die auf die Antenne prallt.
Denn wenn ein Sender weit entfernt ist, und man diesen empfangen möchte,
nimmt die hochfrequente Schwingung ab, und ist dann genau so schwach wie
viele ausgestrahlte Schwingungen auch.
Dazu dient diese Schaltung, um nämlich diese bestimmte Schwingung
herauszusieben. Das nennt man auch Resonanz.

Schaltung zur siebung von Schwingungen durch Resonanz :

                            Drehkondensator                   Halbleiterdiode
Antenne

           60 Wdg.
Spule                                                              Ohrhörer

                 Erde

Um nun endgültig eine Ton zu hören, muss die gesiebte Schwingung noch
verstärkt werden. Hierzu wird eine mehrstufige Transistorverstärkerschaltung
benötigt, die man auch Niederfrequenzverstärker nennt. Dabei wird die schon
Demodulierte Nachricht nochmals verstärkt, und dann schließlich wieder in
Tonsignale umgewandelt.
                              Von: Nils Müterthies

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Schwingungen

Was sind Schwingungen ?

Schwingungen sind Veränderungen eines eines Stromkreises oder eines
Gegenstandes z.B. eines Pendels. Wen ein Pendel von rechts nach links pendelt
ist die Ausschlagweite in beide Richtungen die Amplitude. Wie schnell das Pendel
pendelt ist die Frequenz. Die Anzahl der Zyklen dieses Vorgangs pro Sekunde
wird in der Einheit Hz gemessen.

Bei Schwingungen in einem Stromkreis ist es ähnlich. Nur das die Schwingung
darin besteht das die Pole sich vertauschen. Das bedeutet ein Wechselstrom
entsteht. Um solche Schwingungen zu erstellen braucht man folgende Bauteile:
eine Spule, eine Stromquelle und einen Kondensator.

So entstehen Elektromagnetische Wellen. Diesen Wellen sind auf keine Materie
angewiesen. Die Elektromagnetischen Wellen breiten sich gleichmäßig in alle
Richtungen mit Lichtgeschwindigkeit = (300.000 km/s) aus.

                     Elektromagnetische Wellen

                     Antenne

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AM (Amplitudenmodulation)

Die Amplitudenmodulation ist die Beeinflussung der Amplitude einer Trägerwelle.
Dies ist die einfachste Weise Elektromagnetische Wellen zu Beeinflussen.
Die Amplitude kann man z.B. mit einem Mikrofon modulieren, in dem man das
Mikrofon mit in den Stromkreis einbaut.(in Reihe)
Nun muss man nur noch in das Mikrofon reinsprechen und schon hat man eine
modulierte Amplitude

Demodulation (AM)

Bei der Demodulation hat man folgendes Problem. Der Wechselstrom der
empfangen wird hat eine zu hohe Frequenz. Der Membran ist zu langsam um die
                      schnellen Veränderungen widerzugeben. Darum wird eine
                      Diode mit in den Stromkreis eingebaut. Die Diode hat die
                      Eigenschaft den Strom nur in eine Richtung durch zu
                      lassen. So wird die Amplitude in eine Richtung
                      Abgeschnitten. Nun kann der Membran im Kopfhörer auch
                      die Frequenz mit der gekürzten Amplitude wiedergeben.

Resonanz

Die Resonanz ist die maximale Amplitude die ein Schwingkreis oder eine
Konstruktion haben kann. Die Resonanz spielt beim Bau von Brücken eine wichtige
Rolle. Wenn die Erregerfrequenz gleichwertig mit der Resonanzfrequenz einer
Brücke ist, nimmt die Amplitude derart enorme Werte an das sich die Brücke
quasi selbst zerstört.
Die Resonanz ist aber für ein Radio auch sehr wichtig.
Mit einem Drehkondensator wird nämlich die maximale Schwingung des
Schwingkreises eingestellt (die Resonanz). Also stellt man den Kanal mit der
Veränderung der Resonanz ein.

                               Von: Sascha Rosen

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Das Design

Material :   Plexiglas ( Poliert )

Maße :       L * B * H // 10,5 * 8 * 2

                        Von: Nils Müterthies

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Der Projekttag

1. Als erstes suchten wir uns die Bauteile zusammen, die wir vorher schon
   bei Conrad Electronic bestellt haben.
2. Dann haben wir die Bauteile beschriftet, da es schwer war die ganzen
   Widerstände zu unterscheiden.
3. Als nächstes haben wir angefangen die Spule auf den Ferritkern zu
   wickeln. Das war der Schwierigste Akt des ganzen Projekttages.
4. Das einfachste war das Löten der Bauteile auf die Streifenrasterplatine,
   was als nächstes folgte.
5. Als die Radios fertig waren, haben wir die Anschlüsse für die Batterie
   angelötet, und den Ohrhörer angeschlossen.
6. Nun der Moment der Wahrheit !!
   Die Batterie wird angeschlossen, und getestet ob das Radio funktioniert
7. Aus der Gruppe funktionierten alle Radios auf Anhieb.

                                            Sascha und Sascha löten

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Nils und Sascha R. am Löten

                              Das ganze Team

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