Quarz-Pendler

Das Pendelaudion ist ein besonders einfacher und effektiver Empfänger. Üblicherweise arbeitet die Schaltung mit einem Schwingkreis. Experimente haben aber gezeigt, dass das Prinzip auch mit einem Quarz abwendbar ist. Diese kleine Schaltung ist ein kompletter Sender und Empfänger zum Anschluss an einen Mikrocontroller.

Im Kern besteht die Schaltung aus einem Quarzoszillator und einem HF-Gleichrichter. Die HF-Schwingung kann über den Anschluss D gestoppt werden, indem man die Ausgangsspannung gegen GND kurzschließt. Lässt man den Anschluss D offen, schwingt der Oszillator an. Nun kann die HF-Amplutude gemessen werden. Der Trick beim Pendelaudion ist einfach nur, dass der Oszillator mit einem Antennensignal passender Frequenz schneller anschwingt. Was hier noch fehlt ist ein externer Taktgenerator.

Das Ziel muss sein:
Billig, einfach und klein.
(Dietrich Drahtlos)

Wie im Lernpaket Tesla-Energie wird auch hier eine Frequenz von 13,56 MHz verwendet. Auf dieser ISM-Frequenz sind solche Experimente erlaubt. Die abgestrahlte Leistung ist mit den verwendeten kurzen Antennen von 13 cm so gering (geschätzt < 1 µW), dass in wenigen Metern Entfernung nichts mehr zu empfangen ist. Der empfindliche Empfänger erreicht stabile Ergebnisse bis zu einem Abstand von 1,50 m. Die „Sender“ aus dem Lernpaket Tesla-Energie strahlen wesentlich kräftiger und bringen eine entsprechend größere Reichweite.

Gegenüber einem konventionellen Pendelaudion mit Schwingkreis hat die Schaltung Vorteile und Nachteile. Ein Nachteil kann sein, dass wegen des langsamen Anschwingens nur eine geringe Pendelfrequenz möglich ist. Deshalb lassen sich nur langsame Daten übertragen. Der Vorteil ist die geringe Bandbreite und damit die sehr gute Trennschärfe und Empfindlichkeit des Empfängers.

Als Taktgenerator kann man einen NE555 oder einen kleinen Mikrocontroller verwenden. Mit dem Mikrocontroller ist es einfacher, genau definierte Taktlängen zu erzeugen. Das folgende Mini-Programm in Bascom erzeugt ein 250-Hz-Signal mit einer Impulslänge von 2 ms. Der Oszillator wird 2 ms lang gestoppt und hat 2 ms Zeit zum Anschwingen.

'Pendelaudion PB3
$regfile = "attiny13.dat"
$crystal = 1200000
Portb.3 = 0
Do
Ddrb.3 = 1
Waitms 2
Ddrb.3 = 0
Waitms 4
Loop
End

Mit dem Oszilloskop sieht man was passiert. Sobald der Anschluss D freigegeben wurde, steigt die Kollektorspannug auf ca. 1 V. Es dauert aber dann noch ca. 1 ms bis die Schwingung einsetzt. Tatsächlich schwingt der Quarz schon vorher, allerdings mit sehr kleiner Amplitude, die exponentiell ansteigt. Am Anfang steht nur das Rauschen der Schaltung. Es wird immer wieder gefiltert und verstärkt, bis eine stabile Schwingung entsteht.

Wenn nun in der Nähe des Empfängers ein zweiter Oszillator auf der gleichen Frequenz arbeitet, empfängt die Schaltung über ihre Antenne ein schwaches Signal, das den Oszillator beim Anschwingen unterstützt. Je stärker das Empfangssignal, desto schneller baut sich die Schwingung auf. Ein Mikrocontroller kann nun diese Zeit messen und hätte damit ein Maß für die Antennenspannung.

Am Ausgang D des Gleichrichters erscheint das Signal als ansteigende Gleichspannung. Sie kann wahlweise direkt über ein Messgerät angezeigt werden oder von einem Mikrocontroller ausgewertet werden.

Nachtrag: Harald Schetter, DH5SAZ hat den Eintrag zum Pendelaudion (Superregenerativempfänger) in Wikepedia überarbeitet und einen Link auf diese Seite eingefügt.

Alan, VK2ZAY aus down-under Australien hat den Quarz-Pendler aufgegriffen und weiterentwickelt. Sogar einen seriellen Sender und Empfänger mit dem Tiny13 hat er entwickelt und stellt dazu ein C-Programm vor: MCU Controlled Super-regeneration with Quartz Oscillators

Siehe auch Alan´s Youtube-Filme:
http://www.youtube.com/user/vk2zay#p/u/31/ED-iWIACh_s
http://www.youtube.com/user/vk2zay#p/u/32/Le0L6TYtf_c
http://www.youtube.com/user/vk2zay#p/u/30/ESJzi9dpzpQ

Der Quarz-Pendler