Kristall - Detektor - Selbstgebaut !

Wie ich bereits im Artikel Schiebespulen-Detektor - Selbstgebaut ! andeutete, wollte ich eine Nachbau-Anleitung, die die Herstellung eines Kristall-Detektors beschreibt, hier vorstellen. Mittlerweile ist die Anleitung mit den Skizzen fertig geworden und ich stelle sie hiermit vor.
Zunächst aber ein paar erläuternde Worte, wofür und warum ein solcher Detektor mit einem Kristall benötigt wird.

Im wesentlichen besteht ein solcher Kristall-Detektor aus einem natürlichen oder synthetisch gewonnen Kristall, z.b. Bleiglanz, Zinkit (Rotzinkerz) oder Pyrit - auch als Falschgold oder 'Katzengold' bekannt.
- Natürlich gäbe es hier noch eine Reihe weiterer Kristalle, die sich hervorragend eignen würden, ich werde aber hier das Bleiglanz bevorzugen.
Über diese Kristalloberfläche kratzt nun im Detektorgerät eine feine Metallspitze in Form einer Abtastfeder - ein zartes Drähtchen.
Der Kristalldetektor hat eine Eigenschaft, die von Fachleuten wie von Amateuren (wie wir) gleichermaßen hoch geschätzt wird : die Umformung und Gleichrichtung hochfrequenter Wechselströme - und zwar vollkommen verzerrungsfrei. Der Kristall wirkt also als Diode. Weiterhin hat der Kristall (der Detektor) noch die geradezu liebenswerte Eigenschaft, das ganze ohne äußere Stromquelle zu bewirken, also ganz umsonst und kostenlos...

Soweit die Einleitung, mehr wäre hier nicht angebracht - wer mehr wissen will, findet dazu genügend Lektüre - wozu hat man eigentlich das Internet erfunden ?

- Jetzt aber endlich zu unserer Bauanleitung !

Im ersten Bild sieht man den fertigen Detektor, so wie er später aussehen soll.


Zunächst einmal muß ein Hartgummi- oder Hart-PVC-Sockel hergestellt werden.
Zu diesem Zweck wird aus dem eben benannten Material ein kleiner Klotz von etwa 50 mm Länge, 20 mm breite und 15 mm dicke zurechtgesägt und -geschliffen. Mit feiner Feile und anschließend mit immer feinerem Schleifpapier werden alle Flächen und Kanten geschliffen und poliert, bis keinerlei Riefen und Kratzer übrigbleiben. Anschließend wird dieser Sockel mit sechs Bohrungen versehen - wie man auf dem folgenden Bild deutlich erkennen kann.


Wie man sieht - die beiden waagrechten Bohrungen, die nur bis in die Mitte des Sockels reichen, haben einen Abstand von genau 19 mm - ebenso wie die beiden Bohrungen, die senkrecht durch den Sockel führen und später die noch anzufertigenden Kontaktstecker aufnehmen. In die beiden waagrechten Bohrungen werden später die seitlich eingedrehten Messingschrauben geführt, die den Kontaktstecker fest mit dem Sockel verbinden.

Als nächstes werden die beiden Messingwinkel angefertigt, die auf der Oberseite des Sockels befestigt werden.


Diese Winkel werden aus 1,5 - 2 mm dickem Messing hergestellt. Es wird ein 12 mm breites und etwa 45 mm langes Stück Messing benötigt, welcher zu einem Winkel von ca 15 mm am Fußteil und etwa 30 mm am senkrechten Schenkel scharfkantig gebogen wird. - Es gibt aber sicherlich in den Baumärkten entsprechende fertige Messing- Winkelprofile, welche auf das entsprechende Maß zurechtgeschnitten werden können.
Am Fußteil des Winkels werden je ein 4-mm-Gewindeloch hineingebohrt und -geschnitten. Beide Winkel erhalten noch, je 10 mm vom oberen Rand entfernt, je eine Bohrung mit einem 3-mm-Gewinde.

Nun wird ein 4-mm-Messingdraht besorgt, welcher in zwei Stücke von je 38 mm geschnitten werden. An einem Ende wird jeweils ein 4-mm-Gewinde angebracht, etwa 5 mm lang. Am jeweils anderen Ende werden mit einer sehr feinen Säge - besser mit einem Dremel und einer feinen Trennscheibe - ein Schlitz von etwa 10 mm Länge angebracht, genau mittig und parallel zur Messingstange.
Danach muß nur noch, 7,5 mm von der oberen Kante (das Gewindeseitige Ende) seitlich eine Bohrung mit einem 2- oder 2,5-mm-Gewinde angebracht werden. Diese beiden Stangen sollten- geanu wie die beiden Messingwinkel - zum Schluß bis auf Hochglanz geschliffen und poliert werden.

Ist alles soweit angefertigt, werden die beiden Messingstangen (die Kontakt-Stecker, oder Bananenstecker) von unten in die 4-mm-Löcher des Sockels gesteckt, von oben werden die beiden Winkel, deren kurze Schenkel auf dem Sockel aufliegend nach innen zeigen, mit den Steckern verschraubt. Nun wird durch das seitliche Loch je eine 2- oder 2,5-mm-Schraube (je nachdem, was man für ein seitliches Gewindeloch im Stecker angebracht hatte) geführt und der Stecker wird mit dem Sockel fest verschraubt.

Jetzt folgt ein etwas schwierigerer Teil des ganzen Herstellungsprozesses: Der Abtastkontakt und der Topf, in welchem der Kristall gelagert wird mit ihren jeweiligen Befestigungen - so, wie man es auf dem ersten Bild gut erkennen kann.
Es müssen zwei Schrauben angefertigt werden mit je 3-mm-Gewinde. dazu nimmt man zwei 3-mm-Messingschrauben und sägt den Kopf ab. Das Gewinde muß eine Länge von je etwa 15 mm haben. Nun werden zwei runde Messingplatten, etwa 10 - 12 mm im Durchmesser und etwa 4 - 5 mm dick, hergestellt und vorzugsweise an den Rändern, wie auf dem ersten Bild zu erkennen, mit feinen Rillen versehen. Hierin wird mittig ein 3-mm-Gewindeloch angebracht, die Schraube hineingeschraubt und verlötet - am besten hart verlötet.
Auf dem ersten Bild sieht man zwischen der linken Schraube und dem linken Haltewinkel eine kleine Feder. Hierfür kann eine Druckfeder, z.b. eine entsprechend verkürzte aus einem Kugelschreiber, verwendet werden. - Diese dient dazu, daß sich die Schraube im späteren Betrieb nicht von selbst verstellen kann.

Nun wird der Topf, der den Kristall (ein kleines Stückchen Bleiglanz) aufnehmen soll, hergestellt. Hierfür eignet sich sehr gut eine Patronenhülse (natürlich eine bereits abgeschossene..), z.b. von einer Schreckschußpatrone, Kal. 8 oder 9 mm.
Es wird dann noch ein 3-mm-Loch durch den Patronenboden gebohrt - aber nicht in der Mitte des Bodens ! - Dieses Loch muß am Rand des Bodens angebracht werden.
Nun besorgt man sich zwei dünne 3-mm-Muttern, eine davon schraubt man auf die Gewindestange und setzt den Topf (die Patronenhülse) darauf. In den Topf schiebt man das Gewindestück und auf dem Ende, welches hier hineinragt, wird die zweite dünne 3-mm-Mutter gesetzt und verschraubt. - Natürlich kann man Topf und Schraube auch miteinander (Hart) verlöten. - Den Topf sowie den verschraubten oder verlöteten "Schraubenkopf" - die gerändelte Messingplatte - kann man mit schwarzer Emaille-Lackfarbe (es gibt sie in kleinen Tuben im Baumarkt oder in den Farbengeschäften) sauber einpinseln. Nach guter Trocknung dieser Emaillefarbe sieht das ganze auch ganz gut aus.
Wer's besser und professioneller machen will, muß sich aus einem kleinen Stück Messing-Rundmaterial, etwa15 mm im Durchmesser und etwa 10-12 mm lang, einen Topf - wie im folgenden Bild zu sehen, bauen.



Mit einem Bohrer - besser aber auf der Drehbank - wird dieses Messingstück von einer Seite aufgebohrt (-gedreht), so daß eine Wandstärke von etwa 1 - 1,5 mm übrigbleibt. Die Schraube wird, wie deutlich zu sehen ist, nicht mittig, sondern wieder exzentrisch angebracht - zweckmäßigerweise verlötet.
Noch eine weitere Möglichkeit, eine Haltevorrichtung für den Kristall herzustellen, ist auf dem folgenden Bild zu sehen - so wurde es damals auch sehr oft für Experimentier-Detektoren gebaut.


Es wurde eine Stück Messingblech so wie auf dem Bild zu sehen gebogen. Vorher wurden die beiden Schmalseiten mit einer kleinen Dreikantfeile eingekerbt. Der Kristall wurde zwischen diese Blechbacken mittels der Spannschraube sicher gehalten.
Eine weitere, letzte Möglichkeit, einen Kristallhalter anzufertigen will ich hier auch noch anführen - siehe nächstes Bild.


- hier wird der Kristall mittels Federkraft eingespannt und gehalten.

Hat man nun den Topf angefertigt, so ist der linke Teil, der den Kristall hält, fertig. - Dadurch, daß man das Loch, mit welchem der Topf mit der Schraube befestigt wurde, nicht mittig, sondern am Rand angebracht hatte, wird der Kristall, wenn man außen an der gerändelten Scheibe die Schraube und damit dreht, der Kristall exentrisch gedreht. Dadurch kann man eine größere Kristalloberfläche abtasten.

Jetzt beginnt man mit dem rechten Teil, der Teil mit der Abtastfeder, mit der der Diodenkontakt hergestellt wird.
Hat man auch hier, genau wie beim rechten Teil, Schraube und Platte hergestellt und miteinander verlötet, muß man sich Gedanken machen, woher man eine gute Kontaktfeder bekommt.

Hier war auch bei mir zunächst Rätselraten angesagt - denn diese Feder ist, zusammen mit dem Kristall, das Herz, das A und O des ganzen.
Es muß eine Feder sein, die ihre Spannkraft nie verliert, sie darf aber auch niemals Rosten oder Oxydieren - was aber durch den Kontakt mit dem Bleiglanz (dem Kristall) im Laufe der Zeit eintreten würde - verwendete man nicht ein entsprechendes Rost- und Säurefestes Material.

- Hier kam mir ein Artikel eines Vereinsfreundes zugute, welchen ich vor einiger Zeit im Vereinsheft des GFGF gelesen hatte. (GFGF - siehe im Link "Termine".)
Dieser Vereinsfreund hatte das gleiche Problem - er aber hatte die mehr als glorreiche Idee, die kleinen Metallfedern aus einem alten Sicherheitsschloß - einem Wohnungs- oder Haustürschloß, zu benutzen. - Diese Federn bestehen aus hochwertigem Edelstahl, genau richtig für uns.
Es ist etwas kompliziert, solch ein Schloß auseinander zu nehmen, aber es geht. Mit etwas Geduld (und auch Gewalt..) bringt man solch ein Schloß schon auseinander...
In einem solchen Schloß befinden sich etliche kleine Federn, genau solche wie wir so dringend für unseren Zweck (Miß-) brauchen.
Haben wir eine solche Feder in der Hand - aufpassen, sie ist sehr klein! - wird sie vorsichtig auf etwa die doppelte Länge auseinandergezogen.
Nun müssen wir wieder die rechte Schraube nehmen, die wir vorher angefertigt hatten und bohren ein kleines Loch in's Ende der Schraube, mit einem 2-mm-Bohrer, ca. 2 - 3 mm tief. Ein Ende der Kontaktfeder stecken wir in das Loch und mit einem Seitenschneider wird, sehr vorsichtig, der Kopf der Schraube, in welcher nun die Feder steckt, zusammengepreßt - dabei immer die Schraube gleichmäßig drehend. So bördeln wir den Rand der Schraube so um, daß die kleine Feder sicher eingeklemmt wird.
- Nun wird noch etwas nachpoliert, auch hier der flache geriffelte Schraubenkopf mit Emaillelack eingepinselt und getrocknet.
Aber Vorsicht - nichts darf dabei auf das Gewinde kommen, die Schraube muß sich ja drehen können.
Auch hier wird, wie im linken Schraubenteil zwischen dem Schraubenkopf und dem rechten Haltewinkel eine Klemm-Feder eingesetzt.

Nun wird's kompliziert! Wir kommen zum Bleiglanz, welchen wir als Kristall (-Diode) benötigen.
Der künstliche Bleiglanz zeigt durchweg eine größere Empfindklichkeit für unsere Zwecke als in der Natur vorkommende Kristalle.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, an Bleiglanz zu gelangen : Entweder, man kennt jemanden, der etwas davon besitzt... - oder man geht in das nächste Gymnasium, wendet sich an den Chemielehrer und bittet ihn um etwas Bleiglanz oder darum, etwas davon herzustellen.
Oder, die dritte Möglichkeit : man stellt sich selber welches her. - Hierfür wird aber ein Emaillier-Ofen gebraucht.. - Ist man im Besitz eines solchen Ofens, kontaktiert man entweder den nächsten Apotheker oder (wieder) den Chemielehrer vom Gymnasium, um sich von denen Bleipulver (absolut zinnfreies Bleipulver!) und Schwefelpulver zu besorgen.
Als nächstes besorgt man sich einen kleinen feuerfesten Tiegel mit dicht abschließendem Deckel (auch wieder vom Apotheker oder vom Chemielehrer), geben darin gut zerkleinertes zinnfreies Bleipulver und mischen Schwefelpulver dazu, um beim Erhitzen eine Oxydation des Bleies zu vermeiden.
Zunächst erhitzen wir den Tiegel mit einer Heißluftpistole unter ständigem herumrühren (mit einem Glas-Stab) die Masse, bis sich bei etwa 450 Grad Celsius schwarzes amorphes Bleisulfid gebildet hat. Diese Masse wird nun, nachdem es abgekühlt ist, fein zerpulvert. Dieses Pulver vermischt man im Verhältnis 10 Teile dieses Pulvers mit 1 Teil Schwefelpulver. Diese gut vermischte Pulvermasse wird nun in den Tiegel gegeben.
Damit das Gemisch zum Schmelzen kommt, müssen wir den Tiegel samt Inhalt einer Temperatutr von 1200 Grad Celsius aussetzen. Um jeden Luftzutritt zu vermeiden - sonst würde doch noch eine höchst unerwünschte Oxydation hervorgerufen - wird der Tiegel mit dem Deckel am Rand mit feuchtem Ton abgedichtet.
Hat man den Emaillierofen gut vorgeheizt, kommt schon nach kurzer Zeit die Masse im Tiegel zum Schmelzen. Wir lassen die Temperatur aber etwa 20 Minuten einwirken, dann wird nur der Strom abgeschaltet - der Tiegel verbleibt im Brennofen, bis er langsam abgekühlt ist. - Würde man den entstandenen Kristall zu schnell abkühlen, so würde eine zu schnelle Kristallisation erfolgen, welches nur einen groben, für unsere Zwecke unbrauchbaren, unempfindlichen Kristall ergeben würde.
Ist der Tiegel nach einigen Stunden vollständig abgekühlt, wird die darin befindliche Kristallmasse herausgenommen und mit einem Hammer und Meißel in erbsengroße Stücke zerschlagen. - Diese können dann sofort für den Detektor genutzt werden.

Befestigt man einen solchen Kristall nun einfach nur im "Topf", den wir - siehe oben - angefertigt hatten, erhalten wir von allen Seiten nur einen ungleichmäßigen, ungenügenden Kontakt.
Aus diesem Grunde besorgen wir uns noch (auch vom Chemie- oder vom Physiklehrer) etwas Woodsches Metall. Dieses Metall ist eine Legierung aus 50 % Wismuth, 25 % Blei, je 12,5 % Kadmium und Zinn.
Diese Legierung, die vom amerikanischen Metallurgen B.Wood erfunden wurde, schmilzt bereits bei einer Temperatur von 60 Grad Celsius.
Etwas von diesem Woodschen Metall legen wir in den kleinen "Topf", der unseren Kristall aufnehmen soll, legen darauf den Kristall und mit entweder dem Lötkolben oder der Heißluftpistole wird das ganze leicht erwärmt bis das Woodsche Metall geschmolzen ist. Der Kristall versinkt dann in diesem flüssig gewordenem Metall.
- Es muß daher ein genügend großer Kristall genommen werden, er darf nicht zu klein sein, sonst würde nur noch zu wenig von ihm herausschauen.
Danach läßt man das flüssige Metall wieder abkühlen - es geht sehr schnell - und mit einer alten Zahnbürste und Spiritus wird der Bleiglanz-Kristall sauber abgebürstet.

Nun endlich ist der Kristall-Detektor komplett fertig und wir können mit dem Versuch beginnen, Radio Vatikan mit unserem Detektor-Empfänger zu empfangen.

Bei diesem Versuch wird es wohl - wahrscheinlich ! - auch bleiben... - mit einer Langdrahtantenne werden wir wohl nur unseren nächsten Ortssender auf Mittelwelle empfangen können - erst mit einer Hochantenne wird's interessant ! Dann bekommt man auch - besonders am Abend und in der Nacht Fernempfang. Und hat man dann einen so hochwertigen Detektor, wie den von mir als Nachbau-Anleitung beschriebene Variometer-Detektor zu Verfügung, dann kann man tatsächlich - in den Nachtstunden - Radio Vatikan empfangen. (Kommt aber auch noch, glaube ich, darauf an, wo man wohnt...)

Viel Spaß beim Nachbau !



- Halt ! Stop ! - So schnell bin ich noch nicht mit meinem Artikel am Ende...

Im folgenden will ich noch ein paar Bilder, die die verschiedenen Möglichkeiten, einen Kristall-Detektor zu bauen - und wie sie sogar Industriell damals gefertigt wurden - zeigen.
Der folgende Detektor kann wohl nur als Experimentier-Modell bezeichnet werden..


Im folgenden Bild ist ein schon industriell gefertigter Detektor abgebildet. Seine Besonderheit: Er enthält 3 Töpfe für unterschiedliche Kristallmaterialien. Wurde der obere (waagrechte, flache) Schraubenkopf gedreht, konnte man damit den Federdruck einstellen. Hob man den Federarm an, konnte man ihn auf einen anderen Topf mit anderem Kristall absenken.


Im nächsten Bild wiederum ist ein englischer Experimentier-Detektor, der aber auch industriell angefertigt wurde, zu sehen.


Der Abtastarm wurde hier aus zwei Messingblechen gefertigt, die durch Schrauben zusammgehalten wurden. Unten rechts ist dieser Arm mit einer Messingstange, die in einer Kugelform endet, verschraubt (verklemmt). Der eigentliche Abtaster, der die kleine Abtastfeder hält, ist ein Stück Messingdraht (oder dünnes Messingrohr), welcher wiederum in einem etwas dickerem Messingrohr steckt. Das dickere dieser beiden Rohre ist zwischen den beiden Blecharmen eingeklemmt. Das Ende dieses Rohres, welches etwa 28 - 20 mm lang ist, wurde auf etwa 10 mm länge eingeschlitzt und etwas zusammengebogen. Dadurch wird das dünnere, darin eingebrachte Rohr sicher eingeklemmt und gehalten.
Am oberen Ende wird ein Bakelit- oder Hartgummiknopf angebracht. Durch drehen dieser Stange (dieses Rohres) an diesem Knopf wurde die Abtastfeder auf dem Kristall bewegt.
Im linken Teil dieser Konstruktion, der, der die beiden Töpfe mit dem Kristall hält, erkennt man ein Messingrohr, worin sich eine Druckfeder befindet. Am Ende ist dieses Rohr mit einem kleinen Knopf, auch wieder aus Bakelit oder Hartgummi, verschlossen. Durch drehen dieses Knopfes wird der gesamte Kristall gedreht und dadurch eine größere Fläche abgetastet.

In einem alten Radio-Katalog fand ich die Abbildungen folgender damals erhältlicher Detektoren.


Der linke dieser beiden Detektoren ist ein relativ einfach nachzubauendes, durchaus auch sehr reizvolles Modell.
Der rechte Detektor auf dem Bild allerdings ist einer, wie ich meine, der schönsten Detektoren. Innerhalb eines senkrecht angebrachtem Glasrohres befindet sich auf der Bodenplatte der kleine Kristall, der von der senkrecht befestigten Stange und der daran befestigten Feder abgetastet wird. - Im nächsten Bild sieht erkennt man die Konstruktion dieses Detektors deutlicher, hier ist die Glashülle entfernt worden:


- Ein solcher Detektor würde ein echter "Augenschmaus" für jede Sammlung sein!


Hier im folgenden Bild auch noch einmal eine leicht nachzubauende Konstruktion, wie sie von Telefunken hergestellt und vertrieben wurde. Hier stellt eine drehbare Feder mit einer feinen Spitze den Kontakt zum Kristall her.



Im letzten Bild stelle ich den am häufigsten hergestellten Detektor vor. Dieser ist mit einem Glasrohr versehen, welcher den Kristall schützen sollte. Das Bild erklärt sich weitestgehend von selbst.



So, noch einmal : Viel Spaß beim Nachbau !

Zurück