Научная работа "Радиоприемник своими руками"
Инфоурок Физика Научные работыНаучная работа "Радиоприемник своими руками"

Научная работа "Радиоприемник своими руками"

Скачать материал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиоприемник своими руками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение……………………….……………………………….…….….........3

Глава I. История изобретения и развития радиосвязи ……….…..………..4

Глава II.   Устройство радиоприемника..………………………..….………8

Глава IIIМоделирование и создание радиоприёмника…….……………11

Заключение…………………….………………………………….……..…..13

Список литературы……………………….………………….………………14

Приложение 1………………………………………………..…………...…..15

Приложение 2………………………………………………………………...15

Приложение 3………………………………………………………………...16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Актуальность. Радио – по праву одно из величайших изобретений человечества, позволившее преодолеть пространственные барьеры между людьми, отправлять и получать информацию на огромные расстояния практически мгновенно. Радио – это одна из разновидностей беспроводной связи. В качестве носителя выступают радиоволны, которые свободно перемещаются в пространстве и передают информацию на огромные расстояния, при этом качество звука никак не изменяется. 

Изобретение радио сыграло большую роль в науке, технике и социальной жизни людей.  Слушая  радио, мы узнаем много интересного. Выполняя работу по хозяйству, мы слушаем музыку, узнаем  последние новости. Не выходя из дома, мы можем узнать погоду. По радио можно принять участие в викторинах, что тоже очень интересно. Если бы у нас дома не было радио, жизнь казалась бы скучной.

Цель работы: сборка опытного образца радиоприёмника в домашних условиях и демонстрация его работы.

Задачи:

1.     Изучить литературу по истории развития радиосвязи;

2.     Исследовать устройство радио на разных этапах его развития;

3.     Изучить технологию передачи волн на расстояния;

4.     Собрать радиоустройство для поиска радиоволн в домашних условиях.

Гипотеза: возможно ли собрать радиоприемник в домашних условиях, без  использования сложных технических средств, занятых на производстве?

Объектом исследования является передача радиоволн.

Предметом исследования является средство радиосвязи.

Методы исследования: изучение литературы по выбранной теме, наблюдение, моделирование, проведение исследовательского эксперимента.

 

 

 

Глава I. История изобретения и развития радиосвязи

Необходимость передавать информацию на большие расстояния возникла у человечества еще на заре первобытной цивилизации. Поначалу для этого использовали дым костра или отраженный солнечный свет, сигнальные огни или голубиную почту. Этими способами люди обходились на протяжении тысячелетий, вплоть до изобретения флажковой сигнализации (в конце XVIII века) и телеграфа (в 1832 году). Однако со временем передаваемая информация становилась все более сложной, что привело к созданию новых систем. Сегодня трудно представить нашу жизнь без радио: кто-то слушает его с утра до вечера на работе, кто-то включает в автомобиле по дороге домой, чтобы послушать любимую музыку, а кто-то — только чтобы узнать последние новости. Но мало кто знает, кто и что стоит за изобретением самого радиоприемника.

Слово «радио» латинское и в переводе означает «излучаю, испускаю», а само радио – это устройство, использующее беспроводной способ передачи информации, при которой в качестве носителя информации используются радиоволны, свободно распространяющиеся в пространстве.

Радиоволны делятся на несколько диапазонов по своей длине: длинные, средние, короткие, ультракороткие. И, чем длиннее волна, тем дальше может находиться испускаемое волны, устройство. К примеру, Радио Голос Америки вообще вещает с другого полушария. ФМ - вещание происходит на довольно маленькой территории с радиусом покрытия всего несколько десятков километров. Да и сама шкала частот не безразмерная, пара десятков радиостанций и ассортимент заканчивается. Поэтому в каждом городе, казалось бы, у одной и той же радиостанции разные цифры на шкале радиоприемника.

На самом деле почти в каждой стране есть ученый, который занимался изучением этого явления и практически каждый из них в одно и то же время сделал свое открытие радио на рубеже 19-20 веков. Но, тем не менее, принято считать, что радио открыл Александр Степанович Попов (1859 – 1905г.г.). Он же создал и первый радиопередатчик. А. С. Попов родился 16 марта 1859 года в уральском поселке Турьинские Рудники. Уже в детстве любил мастерить водяные колеса, механические игрушки, модели мельниц. Он закончил Петербургский университет. В студенческие годы, после обязательных лекций, вечерами спешил в физическую лабораторию, где увлеченно, не замечая времени, проводил опыты с электричеством. Полученные знания пригодились, когда Попов устроился на работу в товарищество «Электротехник» [1, С. 35 – 38].

Александр Степанович Попов

Александр Степанович Попов

 Хотя его успехи оспаривают приверженцы работ Гульельмо Маркони. И все же, 7мая (25 апреля по старому стилю) 1895 года наш соотечественник в г. Кронштадт представил свое творение – «прибор, предназначенный для демонстрации быстрых колебаний в атмосферном электричестве» и до современного вида устройству еще было далеко, однако, начало положено, а технический прогресс все усовершенствует.

Попробуем кратко проследить эволюцию технической мысли: от мечты человечества до ее современной реализации.

В 1819 году на столе у датского физика Эрстеда, проводившего эксперименты с электричеством, случайно оказался компас. Он с удивлением заметил, что проходящий в проводнике ток каким-то образом заставил дернуться его стрелку. Так и была открыта связь между электричеством и магнетизмом.

Андре Ампер создал первую теорию магнетизма, в которой свел явления магнетизма к электричеству.

Майкл Фарадей, развивая идеи Ампера, открыл в 1831г. электромагнитную индукцию, доказал тождественность различных видов электричества, ввел понятие электрического и магнитного поля, высказал идею существования электромагнитных волн и исследовал роль среды в электромагнитных взаимодействиях.

В 1867 году английский физик Максвелл вывел из своих чисто теоретических трудов заключение о существовании в природе электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Он утверждал, что видимые волны света являются только частным случаем электромагнитных волн, известным потому, что эти волны люди могут обнаруживать и искусственно создавать. Теория Максвелла была встречена с большим недоверием, но своей глубиной и теоретической завершенностью привлекла к себе внимание многих физиков. Начались поиски способов экспериментальных доказательств теории Максвелла. Берлинская Академия наук в 1879 году даже объявила это доказательство конкурсной задачей.

Прорывом стали исследования гениального немецкого физика Генриха Герца. В 1886-1888 годах, преподавая физику в техническом университете Карлсруэ, он провел ряд экспериментов, в результате которых на практике доказал теорию Максвелла об электромагнитных полях. Имея в своем распоряжении простейшие приспособления, ученый смог на основе полученных результатов собрать первые радиопередатчик и радиоприемник. Хотя Герц очень скептически относился к перспективам применения его открытий, но именно его признают «праотцом» радио.

Следующим шагом стало изобретение в 1890 году французом Бранли первого рабочего когерера. Это была обыкновенная стеклянная трубка с металлическими опилками внутри.

В 1894 году Оливер Лодж создал усовершенствованный вариант когерера, который и был использован в первых радиоприемниках.

Первым, кто сумел продемонстрировать возможность передавать радиосигнал, который бы нес в себе определенную информацию, был русский ученый Александр Степанович Попов. После многочисленных экспериментов Александр Попов снабдил когерер проволочной антенной, устройством автоматического встряхивания и контуром релейного усиления сигнала. Совокупность данных элементов позволила сделать радиоприемник пригодным к беспроволочной телеграфической связи [5].

В 1895 году Александр Попов впервые продемонстрировал своё радио Русскому физико-химическому обществу. День 7 мая стал днем рождения радио.

В апреле 1896 года опять же на заседании Русского физико-химического общества Попов, передал на расстояние 250 м радиограмму: «Генрих Герц». В установке при приеме первой в мире радиотелеграммы  была применена схема радиоприемника 1895 г. Таким образом, можно считать, что именно Попов первым сумел продемонстрировать возможность передавать радиосигнал, который нес в себе определенную информацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава II.   Устройство радиоприемника

 

Первый радиоприемник А. С. Попова (рис. 1) имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и стеклянная трубка с металлическими опилками внутри, называемая когерер. Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

 Действует прибор следующим образом. Ток батареи 4-5 В постоянно циркулирует от зажима Р к платиновой пластинке А, далее через порошок, содержащийся в трубке, к другой пластинке В и по обмотке электромагнита реле обратно к батарее. Сила этого тока недостаточна для притягивания якоря реле, но если трубка AВ подвергается действию электрического колебания, то сопротивление мгновенно уменьшится и ток увеличится настолько, что якорь реле притянется. В этот момент цепь, идущая от батареи к звонку, прерванная в точке С, замкнётся и звонок начнёт действовать, но тотчас же сотрясённая трубка опять уменьшит её проводимость, и реле разомкнёт цепь звонка. В момент приёма электромагнитной волны сопротивление когерера уменьшается, а ток в цепи увеличивается настолько, что стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу. Для прекращения приёма сигнала опилки когерера следует встряхнуть, например, лёгким постукиванием карандаша. В приёмной станции Попова эту операцию выполнял автоматически молоточек электрического звонка. Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал "легкую встряску", сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал [2].

радио попова

Рис. 1.  Первый радиоприемник А. С. Попова

В радиопередатчике речь, музыка – любые звуки превращаются в особые волны – радиоволны. Антенна передающей радиостанции излучает в пространство радиоволны. Эти радиоволны принимаются антеннами приемников радиослушателей. Волны эти распространяются со скоростью света одинаково хорошо и в атмосфере, и в безвоздушном пространстве космоса, проникают сквозь дерево, стекло, камень. Пересекаясь, радиоволны не смешиваются друг с другом. Радиоприемник с помощью антенны улавливает их и превращает снова в речь, музыку и другие звуки.

Передача сообщений ведется при помощи радиопередатчика и передающей антенны, а прием - при помощи приемной антенны и радиоприемника. В радиопередатчике формируются радиосигналы - электрические колебания несущей частоты, промодулированные по амплитуде, частоте или фазе в соответствии с передаваемым сообщением. Радиосигналы излучаются в виде электромагнитных волн передающей антенной в окружающее пространство, достигают приемной антенны и поступают в радиоприемник, где они усиливаются и преобразуются в сигналы, соответствующие передаваемому сообщению [3].

Первая попытка передачи по радио человеческой речи была предпринята Поповым в 1903 году, однако качество передачи было плохим. Это было связано с тем, что тогда радиосигналы передавали затухающими радиоволнами от искрового электрического разряда.

Устройство Попова отличалось чувствительностью и надежностью. В первых опытах по радиосвязи приемник обнаруживал излучение радиосигналов, посылаемых передатчиком, на расстоянии до 60 м.

Первые радиостанции в России были заказаны царем у французской компании «Дюкрет». Консультантом при выполнении этих работ был Попов.

К 1917 году радио уже стало средством массовой информации. А вскоре Российское телеграфное агентство стало рассылать информацию подписчикам за установленную плату.

В 1918 году появилась радиостанция «Вестник РОСТА», а с 1921 года стала возможна передача музыки и голосового вещания. В эфире Советского Союза зазвучали стихи призывного характера, сатирические рассказы, а в 1923-м был дан первый радиоконцерт.

Во время Великой Отечественной войны в эфир выходили передачи «Письма с фронта», «На фронт» и сводки от Советского информационного бюро, а 24 июня 1945 года была проведена трансляция Парада Победы на Красной площади. В 1945 году 7 мая в СССР широко праздновалось 50-летие со дня изобретения радио. В связи с этим правительство страны приняло решение считать эту дату ежегодным Днем радио [4].

 

 

 

 

 


Рис. 2  Радиоприемники 1940-х гг.

 

 

Глава III. Моделирование радиоприемника

Изучив схему радиоприемника А. С. Попова, я пришел к выводу, что можно собрать радиоприемник в домашних условиях. Для его создания мне потребовались следующие предметы и материалы:

1.     FM-тюнер

2.     Подстроечный резистор W103

3.     Разъем джек 3.5

4.     Тумблер включения\выключения

5.     Велосипедная спица с нипелем

6.     3 аккумулятора типа 18650

7.     Провода сечением 1.3мм

8.     Различные клипсы

9.     Фанера

10. Паяльник  30w

11. Термопистолет

12. Отвертка

На первом этапе  моей работы я взял FM-тюнер, после чего припаял к нему нипельс спицей, через провод, которые служат антеной радиоприемника. Далее я припаял к тюнеру подстроечный резистор, который отвечает за настройку частоты приема сигнала. После этого я припаял к тюнеру выход джек 3.5 для дальнейшего подключения колонок. Далее я добавил в схему тумблер включения/выключения (Приложение 1).

Затем я начал собирать батарею из аккумуляторов для питания схемы. Я взял 3 аккумулятора 18650 и последовательно соединил их для увеличения напряжения, которое должно составлять от 9 до 11 вольт. После того, как получилось собрать батарею, я добавил ее в схему. Затем я приступил к монтажу схемы на фанере, для этого мне потребовался термопистолет. После того как схема собрана и монтирована на фанеру. Я запустил схему и приступил к настройке.

В итоге у меня получился нестационарный радиоприемник, который мы можем подключить к любой аудиосистеме (Приложение 2). С помощью подстроечного резистора мы настраиваем частоту приема волны и после того, как антенна принимает сигнал, он поступает на выход джек 3.5, а затем мы слышим его через динамики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

            Даже в эпоху Интернета, телевидения и всевозможных развлекательных мероприятий, радио все равно продолжает оказывать сильнейшее воздействие на общественную жизнь. Сегодня, как в нашей стране, так и за рубежом, радио продолжает быть одним из самых востребованных источников информации. Ежедневно мы прослушиваем десятки информационных программ, последних новостей, спортивных трансляций и т.п., и все это благодаря радио. Мы можем его даже целенаправленно не слушать, но оно все равно будет вторгаться в наши жизни через приемники по всему миру.

          В ходе проведения исследовательской работы мной была изучена схема радиоприемника А. С. Попова, произведен монтаж и сборка радиоприемника в домашних условиях. Моя гипотеза подтвердилась.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1.     Слушайте радио. Александр Степанович Попов // Детская энциклопедия [Текст]  2010 - № 3 – С. 35 – 38.

2.     Изобретение радио А.С.Поповым [электронный ресурс]  / Режим доступа: https://fiz.1sept.ru/article.php?ID=200700701

3.     Как работает радио [электронный ресурс] / Режим доступа: https://yandex.ru/turbo/wekom.ru/s/kak-rabotaet-am-fm-radio/

4.     Изобретение радио. Александр Степанович Попов [электронный ресурс] / Режим доступа:  https://stream-park.ru/blog/izobretenie-radio-popov/

5.     История создания радио [электронный ресурс] / Режим доступа: http://hron.com.ua/kultura/istoriya/istoriya-sozdaniya-radio/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Моделирование радиоприемника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                                               Приложение 2

Фотография собранного радиоприемника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Пожаловаться на материал
Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

также Вы можете выбрать тип материала:

Проверен экспертом

Общая информация

Учебник: «Физика (базовый и профильный уровни)», Тихомирова С.А., Яворский Б.М.
Тема: § 35. Понятие о радиосвязи
Скачать материал

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.