小型太阳能收音机

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小型太阳能收音机 [复制链接]

 太阳能是取之不尽，用之不竭的能源。将太阳能（或其它光能）直接转换为电能的器件，被称为太阳能电池。随着人们节能和环保意识的不断增强，太阳能电池正以能源丰富、无污染、寿命长、使用维护简便和性能可靠等优点，而越来越受到人们的喜爱。动手制作一台用太阳能电池供电的小型中波调幅收音机，是多么有趣而有惬意的事：白天在阳光下，晚上在灯光下，你都可以用它来收听新闻广播、学习外语。通过制作，你还可以掌握和了解有关太阳能电池的知识，拓宽视野，为将来人类进一步开发和利用太阳能打下基础。
一、工作原理
小型太阳能收音机的电路如图1所示。它采用一只微型收音机专用集成电路A做高频放大和检波，后面用两只三极管VT1、VT2作低频放大和射极输出，最后推动8Ω低阻耳塞机放音。

A（型号为YS414）是一种直接放大检波式收音机专用集成电路，它采用TO-92型塑封包装，其包装形式与普通9014型塑封小功率晶体三极管完全相 同，外形和引脚排列如图2（a）所示。各引脚功能：G脚为公共接地端，I脚为输入端，O脚为输出端。YS414型集成电路内部由9只三极管、16只电阻器 和4个电容器组成，功能包括一级高阻输入缓冲、三级高频放大和一级检波，其内部电路框图如图2（b）所示。YS414集成电路具有输入阻抗高、增益大、耗 电省、外围元件少、电路无需调试等特点，非常适合用于制作微型简易收音机。

当有太阳强光（或灯光）照射到太阳能电池板BP上时，BP表面即发生光伏效应，其两端输出一定功率的电能，供收音机电路工作。磁性天线L和可变电容器 C1组成调谐回路，这是一个并联谐振电路，调节C1可改变谐振频率，起到选择所要接收电台信号的作用。磁性天线L采用了中波专用磁棒，具有较高的灵敏度， 可不用外接天线，并且在接受电台时有一定的方向性。由于A具有极高的输入阻抗，所以调谐回路可直接接在A的输入端I和通过C2入地，而不必象大多数收音机 那样经次级线圈耦合输入。被送入A的电台信号，经A内部电路进行多级高频放大和检波后，从其O脚输出音频电信号。R1是A的输入级偏流电阻器，它通过A的 输出负载电阻器R2接BP正极，可同时使A具有自动增益（AGC）控制能力。如果收音机接收到的信号较强，A的工作电流就会增加，在R2上的电压降也随之 增加，使得A的工作电压下降，内部电路增益亦下降，导致A输出信号减小，这样就完成了自动增益控制作用。R2偏大时，AGC控制作用太强，会使电路增益明 显降低；R2偏小时，AGC控制作用太弱，会使电路产生自激啸叫声。C3为高频旁路电容器，它能滤除检波信号中所包含的不需要的高频成分；C3选取合适的 容量，不仅可获得良好的音质，而且还可获得较佳的自动增益控制特性。
由A的O脚输出的音频信号，通过耦合电容器C4送到电位器RP进 行音量调节，然后再通过耦合电容器C5送到VT1、VT2构成的低频放大电路进行功率放大，最后推动8Ω耳塞机放音。VT1构成前置放大器，它对音频信号 进行电压放大；VT2构成射极跟随器，将插孔XS内所接8Ω耳塞机的阻抗变换为VT2电流放大系数的β倍（即β×8Ω），以解决VT1所输出的高阻抗不能 够与8Ω耳塞机直接相匹配的问题；射极跟随器同时具有电流放大作用，可使耳塞机声音更为响亮。R3是VT1的直流偏置电阻器，由于VT2的基极直接与 VT1的集电极相连，所以调节R3阻值可同时调整VT1和VT2的工作点；R4为VT1的发射极电流负反馈电阻器，其作用是进一步稳定VT1和VT2的工 作点。
二、元器件选择
BP采用尺寸约为35mm×10mm、开路电压≥2V、短路电流≥8mA的成品太阳能电池 板。这种太阳能电池板采用单晶硅片工艺制作而成，光电转换效率稳定，已被广泛应用于计算器等弱电流电器中。太阳能电池板的功率输出能力与其面积大小密切相 关，面积越大，在相同光照条件下的输出功率也越大。太阳能电池板的优劣主要由开路电压和短路电流这两项指标来衡量。业余测试方法是：将太阳能电池板放在太 阳光直射的环境下，用万用表测出两端输出电压，即可认为是开路电压；再将万用表直接跨接在太阳能电池板两端测出输出电流，即认为是短路电流。
如果一时购买不到太阳能电池板，可用三块尺寸为10mm×5mm、开路电压0.5～0.6V、短路电流≥9mA的2CR32型硅光电池串联后代替。这种 硅光电池的外形如图3所示，它的受光面呈蓝黑色，上面有几条银白色的栅线，引出两根导线作为电池正极；背光面呈银白色（镀锡），引出两根导线作为电池负 极。

A采用YS414型微型收音机专用集成电路。其主要特点：工作电压低，在1.3～1.5V就能满意正常工作；耗电省，无信号时工作电流仅为0.4mA左 右；工作频带宽，可达150～3000kHz；放大能力强，功率增益可达72dB，自动增益控制范围可达20dB。跟YS414内部电路和功能完全相同、 但生产厂家不同的这类集成电路还有：D7642、TA7642、CTC7642、YS7642、BS414、MK-484、2N414型等，它们都可以直 接互换使用。
晶体管VT1、VT2均用9014或3DG8型硅NPN小功率低噪三极管，要求VT1的电流放大系数β值在40～150之间、VT2的β值在20～60之间。
磁性天线L需自己绕制，具体方法：用φ0.15mm单股高强度漆包线，在φ5mm×35mm的中波磁棒上单层密绕82圈即可。绕制时注意，为使线圈不散 脱，应用快干胶（或白蜡）将起始处和结束处粘固住。为调试方便，在绕制前最好用卡纸做一个线圈骨架，使做成的线圈能在磁棒上左右移动。
C1选用5～200PF超小型密封可变电容器；C2、C3和C6均用CT1型瓷介电容器；C4、C5均用CD11-10型电解电容器。R1～R5全部采 用RTX-1/8W型碳膜电阻器。RP选用WH15-1A型不带开关的小型合成碳膜电位器。XS选用CKX2-3.5型（φ3.5mm口径）耳塞式耳机常 用的两芯插孔。耳机采用带有CSX2-3.5型（φ3.5mm）两芯插头的8Ω低阻耳塞机。
三、制作与使用
图4所示为该收音机的印制电路板接线图。印制电路板用单面敷铜板加工而成，实际尺寸约为75mm×35mm。

本机调试十分简单：在太阳能电池板BP接受阳光良好、8Ω低阻耳塞机插入XS的条件下，通过调整R3阻值，使整机总电流在4mA左右即可；接下来，旋动 C1旋钮就能收听到电台的播音。一般情况下，只要按照图1要求选择元器件，并且保证焊接无误，不需要任何调试便可满意工作。由于集成电路A的增益很大，当 电路板上元器件排列位置不当时，就有可能会产生自激啸叫声。如果出现自激现象，可通过适当调整元器件的排列位置、或用增大R2阻值的办法来加以排除。
如果发现收音机接收频率范围不能够覆盖中波535～1605kHz波段，只要移动磁性天线线圈在磁棒上所处的位置，便可得到校正；如果不能奏效，可通过 适当增减L匝数来进行调整。调整时，可用一台成品收音机做参考。调整结束，用白蜡或玻璃胶将线圈封固就行。具体调整方法：如果按顺时针方向在将C1旋钮基 本旋到头时，接收不到高频端（1605kHz）附近的电台信号，可将磁性天线线圈尽量移往磁棒的端头，必要时可以适当减少其匝数；如果按逆时针方向在将 C1旋钮基本旋到头时，接收不到低频端（535kHz）附近的电台信号，可将磁性天线线圈尽量移往磁棒的中间位置，必要时可以适当增加其匝数。
太阳能收音机的外形如图5所示。机壳可用塑料板自制，也可利用现有的塑料小盒，其大小以正好能放下电路板为宜。在机壳前侧面开出C1的调谐旋钮孔，在机 壳后侧面开出RP的音量调节旋钮孔；在机壳右侧面开出耳塞机插孔XS的安装孔（φ6mm），并安装好XS。将太阳能电池板BP固定在机壳顶上，其背面的 “+”、“-”极引线穿过机壳上所开的小孔，与壳内电路板相连接。如果BP采用三块2CR32型硅光电池串联供电，应在硅光电池上盖一块薄薄的无色透明有 机玻璃，以免使用时损坏硅光电池。但是要注意，有机玻璃板的透明度一定要良好，否则将会影响光电池的转换效率。
由于本机采用了专用集 成电路，所以它不但体积小巧、制作容易，而且灵敏度高、选择性好，收听效果理想。当你在收听语言广播时，会感到声音纯正；在收听音乐节目时，会感到高低音 层次清楚，节奏感较强。若能使用一副头戴式立体声耳机（左、右耳机并联）收听，则音色效果会更佳