In einer Abstellkammer fand ich in einer alten Tasche viele Teile, die ich überhaupt nicht kannte, darunter auch dieses Teil. Wie sich später herausstellte ein "Detektor".
Mein Vater erklärte mir, dass man aus den Teilen ein Radio (oder so was Ähnliches) bauen konnte und das er das früher auch gemacht hat. Da wollte ich natürlich wissen, ob das heute, ich war da noch viele Jahre jünger, auch noch geht?
"Klar, das geht" meinte mein Vater - na das wollte ich sehen bzw. hören.
Aus der Tasche kam dann ein Kopfhörer und ein weiteres unbekanntes Teil zum Vorschein.

Das alte Teil habe ich nicht mehr, dies ist schon ein etwas neuerer - es ist ein Dreh-Kondensator oder kurz Drehko. Es ist ein Kondensator mit variabler Kapazität, für die Kapazität gilt: Die Größe der Kapazität wird nach folgender Formel berechnet wobei "A" die größe der Elektroden-Fläche, "d" der Abstand der Elektroden und "ε" eine Beschreibung zum Dielektrikum ist, d.b. wird die Elektroden-Fläche kleiner wird auch die Kapazität kleiner. So kann man es einfach realisieren, man verdreht einfach die Elektrodenflächen gegeneinander. Das Teil wird kleiner und kompakter durch parallele Anordnung mehrerer Elektrodenflächen - das ist dann der übliche Drehko. Der links im Bild dargestellte Drehko ist für den Aufbau eines neueren Mittelwellen- (MW) und Ultrakurzwellen-(UKW) Empfängers vorgesehen, ein Überlagerungsempfänger. Für den Aufbau braucht man jeweils 2 Drehko's (in diesem Fall also 4). Die MW-Dreko's haben (kann man gerade noch lesen) eine maximale Kapazität von 330pF, die UKW-Dreko's von 12pF. (pF - Piko-Farad) So sieht das Schaltzeichen für eine variable Kapazität aus (rechts).

Mit diesen beiden Bauelementen funktioniert unser Detektorradio noch nicht - es fehlt noch eine Spule. Eine Spule war nicht in der Tasche, also musste man sie selbst anfertigen. Das ist nicht sonderlich schwierig, man braucht einen Spulenträger, das war damals eine Puderdose, könnte auch das Innenleben einer Toilettenpapierrolle oder ein PVC-Rohr sein. Da wickelt man dann ordentlich nbeneinander etwa 100 Wicklungen drauf, besser noch 80 und in gleicher Richtung daneben noch einmal 20. (rechts das Symbol einer Spule / Induktivität)

So kann man sie zusammenschalten. Das Gebilde heißt Schwingkreis - und was macht er? Wie der Name schon sagt, schwingt da etwas. Ist der Kondensator aufgeladen, so existiert in ihm ein elektrisches Feld mit entsprechenden positiven und negativen Ladungen. Diesen Ladungsunterschied versucht er auszugleichen indem ein Strom durch die Spule fließt. Die Spule baut aber ein magnetisches Feld auf, was dafür sorgt, auch wenn der Kondensator leer ist, dass der Strom weiter fließt und den Kondensator wieder aufläd, aber nun genau anders herum (plus und minus getauscht). Nun geht das Spiel wieder los, allerdings fließ nun auch der Strom in entgegen gesetzter Richtung - usw.

Damit es losschaukelt muss die Person auf der Schaukel erstmal angehoben werden. Verglichen mit dem Schwingkreis, wo der Kondensator aufgeladen wird, erhält die Person potentielle Energie.

Läßt man nun die Schaukel los, wirkt die potentielle Energie und wandelt sich auf der durch die Schaukel gegebene Anordnung auf einer Kreisbahn in kinetische Energie um. Diese hat unten den größten Wert. Beim Schwingkreis ist das der Strom der ein magnetisches Feld erzeugt. Auf Grund der Masse bleibt die Schaukel nicht an dieser Stelle stehen, sonder bewegt sich auf der Kreisbahn weiter. Die kinetische Energie wird wieder in potentielle umgewandelt, solange bis die Geschwindigkeit 0 ist.

Da die Schaukel an dieser Stelle nicht festgehalten wird, geht es wieder von vorne los, allerdings in anderer Richtung. Beim Schwingkreis wurde der Kondensator in anderer Richtung aufgelade und der Strom floß folgerichtig auch in anderer Richtung.

Nun noch einmal der elektrische Schwingkreis. Ist der Strom am größten ist der Kondensator leer, eigentlich kann kein Strom mehr fließen, die Quelle hat die Spannung 0! Man muss eben beachten, dass mit der Spule ein magnetisches Feld erzeugt wird. Und bricht dieses zusammen, wird ein Strom erzeugt, der dann wieder für das Aufladen des Kondensators sorgt.

Es gibt noch einen Gedankenfehler! Jeder weiß, wenn man auf der Schaukel ganz still sitzt, schon nach kurzer Zeit die Schaukel zum Stehen kommt. Das Bild links zeigt etwas übertrieben das Problem. Real muss man den Luftwiderstand und Reibungen am Schaukellager berücksichtigen, es gibt real Verluste. Auch beim elektrischen Schwingkreis ist das so.

Man weiß, dass man z.B. durch Bewegen der Beinen die Schaukel antreiben kann. Man weiß aber auch, dass wildes Bewegen der Beine keinen Nutzen hat, die Schaukel wackelt nur etwas. Jedes Kind bekommt das schnell heraus, dass das irgendwie synchron mit der Schaukel erfolgen muss.

Man muss in Resonanz mit der Schaukel kommen! Und dann ist es ganz erstaunlich - mit äußerst wenig Energie befördert man einen schweren Körper auf beachtliche Höhe. Man schaft es auch, die Schaukel in eine Kreisbewegung zu versetzen!

Der Schwingkreis wird etwas verändert! Als Kapazität wird der oben beschriebene Drehko, eine variable Kapazität, eingesetzt. Am Schwingkreis wird oben ein langer Draht (etwa 10m) und unten wird er mit der Erde, z.B. die Heizung, verbunden. Ziel ist, Rundfunkwellen im Raum zu finden. Das ist nicht schwer, denn der Raum ist voll von elektro-magnetischen Wellen. Das sind nicht nur die Rundfunkwellen, sonder auch die Wärme, das Licht, Röntgen- und Gammawellen. Das alles schwirrt im Raum herum, breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, aber wir Menschen haben dafür leider keinen Sensor, wir brauchen technische Hilfmittel. So ein Hilfsmittel ist der Schwingkreis. Wir haben am Beispiel der Schaukel gesehen, dass bei Resonanz der Schwingkreis auf kleine Impulse / Schwingungen mit großer Wirkung reagieren kann. Mit dem Drehko kann man nun den Schwingkreis in Resonanz mit einer gewünschten Radiowelle bringen, man stellt die Frequenz ein. Das Ergebnis ist, dass dann die kleine Radiowelle einen grossen Ausschlag im Schwingkreis bewirkt. Man beachte, dass es dem Sender völlig egal ist, wieviele Schwingkreise irgendwo auf der Welt diese Schwingungen verarbeiten, diese Wellen brauchen kein Medium, sie funktionieren auch im luftleeren Raum! Die Wellen haben an bestimmten Frequenzen weitere nutzbare Eigenschaften, Kurzwellen (etwa 3 bis 30 MHz) können an der Ionosphäre reflektiert werden und können so an jeder Stelle auf der Erde empfangen werden. Manchmal laufen sie auch mehrfach um die Erde, dann hat der Sender ein Echo! Oder Frequnzen etwa im Bereich von 1014 - 1015Hz, da haben wir einen Sensor, das ist Licht, können wir sehen.

(ganz links): Das ist das hörbare Signal was übertragen werden soll. Schallwellen sind keine elektro-magnetische Wellen, sie können nicht wie beschrieben übertragen werden. (mitte): man braucht eine höhere Frequenz und muß die Amplitude so wie die Schallwellen verändern. Man nennt das Modulation. (ein blauer Strich soll immer eine Sinus-Halbwelle sein) (rechts): Das ist das Ergebnis. Allerdings entsteht auch ein negativer Anteil bei dieser Bearbeitung. Der läßt sich nicht vermeiden. Das Signal breitet sich nun mit Lichtgeschwindigkeit aus. Man kann sich aber vorstellen, dass es bei der Ausbreitung Störungen geben kann, die auch eine Änderung der Amplitude mit sich bringen könnten, dann wird das zu übertragende Schallsignal auch verfälscht! Lautstärke-Schwankungen von Sendern waren früher immer üblich, da gibt es eben auf dem Übertragungsweg Dämpfungen.

Unser Schwingkreis wird durch weitere Bauelemente erweitert. Die Diode ist unser Anfangs dargestellter Detektor. Zur Beschreibung ein Ausschnitt: An dem einen Pol befindet sich ein Quarz-Gestein (links), am anderen (rechts) ein einfacher Draht. Mit diesem Draht berührt man leicht den Quarz, bei einem Elektroanschluss würde es schmoren und knistern - das ist hier gut. Dann funktioniert er wie eine Diode, aber wehe, es gibt eine Erschütterung, dann muss man wieder fummeln. Eine Diode (Spitzendiode) funktioniert natürlich besser, die gab es zu der Zeit aber noch nicht!

Das ist der Vorgang zur "Hörbarmachung" des Schallsignals, man nennt es Demodulation. Die rote Linie ist ganz stilisiert die Kennlinie einer Diode. Das modulierte Signal, über dem Kondensator vom Schwingkreis abgenommen, wird der Diode zugeführt (Signal kommt in der Zeichnung (links) von unten). Rein grafisch kann man das Signal an der roten Linie nach rechts projizieren - elektronisch, der negative Anteil des Signals wird abgeschnitten. Theoretisch kann man noch nichts hören, die hohe Frequenz muss entfernt werden. Das gelingt durch einen Tiefpass: Schließ man einen hochohmigen Kopfhörer an die Anordnung, wie oben gezeigt, geht es Widererwarten nun aber doch schon, denn der Kopfhörer kann die hohen Frequenzen nicht umsetzen, er wirk quasi wie ein mechanischer Tiefpass.

Das ist die theoretsche Darstellung, praktisch gibt natürlich Probleme.

Die Dioden haben nicht die Kennlinie, der Knick geht nicht bei 0 los, es ist auch kein Knick sondern ein abgerundeter Übergang und die Linie ist auch keine Gerade. Deshalb kommen auch negative Anteile der Schallwelle vor und es gibt Verzerrungen durch die Kurve. Außerdem muss man zwischen Si- und Ge-Dioden unterscheiden, bei Silizium-Dioden (Si) lieg die Spannung ab wann die Diode in Durchlassrichtung leitend wird bei etwa 0,7V, bei Germanium-Dioden (Ge) bei etwa 0,3V, also sollte man für den Detektor eine Germaniudiode verwenden! (Diagramm zeigt eine Si-Diode: 1N4001)

Weitere Informationen zu Detektor-Empfänger:

• Von Herrn Kainka
  Das Detektorradio

• Viele Varianten zu Detektor-Empfänger
  Mitmach - Workshop Detektorempfänger