Percobaan Membuat Radio Kristal

Dioda Kristal/ Germanium Diode

Sekalipun sudah mempunyai berbagai jenis radio, menjadi seorang kolektor radio belumlah "sempurna" jika belum memiliki sebuah radio kristal di rumahnya.

Pemikiran inilah yang membuat saya tertarik untuk bereksperimen dengan desain radio yang paling sederhana tersebut, sekaligus bermostalgia dengan proyek sejenis yang pernah saya buat di masa SMP dulu.


Goal yang saya inginkan sebenarnya "membuat hiasan artistik" :) bukan membuat sebuah radio untuk digunakan sehari-hari. Tahap menuju goal utama tersebut akan disampaikan pada posting blog berikutnya. Pada posting blog kali ini saya menceritakan proses eksperimen pada desain radio kristal yang saya buat masih pada papan breadboard. Jika setelah membaca posting ini Anda terinspirasi untuk merakitnya sendiri, saya sarankan untuk menggunakan breadboard juga, agar memungkinkan untuk mencoba-coba berbagai variasi komponen pada eksperimen Anda.

Desain Standar/ Minimalis

Kita dapat menemukan beraneka macam desain radio kristal di internet melalui mesin pencari. Namun prinsip dasar "radio tanpa baterai" tersebut adalah seperti pada skema berikut ini.

Sederhana bukan. 

Diluar "komponen eksternal"-nya radio ini hanya membutuhkan 3 komponen saja, yakni; sebuah koil, kapasitor variabel, dan sebuah dioda detektor. Selain sederhana, yang membuat radio ini terkesan "ajaib" adalah dapat "bekerja dengan gratis" alias berfungsi tanpa membutuhkan tenaga listrik/ baterai.

Radio kristal atau juga populer disebut dengan "Foxhole radio" ini bekerja menggunakan energi RF yang dipancarkan oleh stasiun pemancar. Energi listrik berupa sinyal RF yang ada disekitar kita sangat amat kecil, besarannya berkisar dalam bilangan nol koma mikro volt (untung ya satuannya sangat kecil, bayangkan jika energi RF sebesar 220 volt; pergi kemana-mana pun kita akan kesetrum ^_^ ).

Karena kecilnya energi tersebut, maka wajar bila suara yang dihasilkan radio jenis ini lemah/ pelan. Berbeda dengan radio penerima superheterodyne/ radio standar masa kini yang ada di pasaran, radio kristal hanya terdiri dari sirkuit tuning dan detektor saja.


Perbandingan sirkuit antara Radio Superheterodyne dengan Radio Kristal

Radio Superheterodyne	Radio Kristal
Tuning Mixer Oscillator Penguat IF 1,2,3 Detektor, Penguat Audio/ Penguat Akhir	Tuning Detektor

Kembali soal skema dasar diatas.

Antena yang digunakan berupa antena kawat eksternal, sepanjang mungkin dan setinggi mungkin. Sebenarnya berlaku rumusan panjang kawat antena tersebut, terkait dengan panjang gelombang kerja yang ber-resonansi. Namun untuk radio penerima -khususnya bahasan kali ini- hal tersebut tidak begitu kritis. Singkatnya antena untuk keperluan penerimaan radio saya menganut pada prinsip semakin tebal (kawat) makin baik, semakin panjang makin baik (dengan asumsi penerimaan untuk band HF), dan semakin tinggi juga akan semakin baik.

Sambungan ground/ bumi bisa memanfaatkan pipa ledeng/ pipa saluran air yang terbuat dari besi bukan pralon/  PVC. Isi tembaga dari kabel dikaitkan pada pipa tersebut menggunakan klem pipa yang menyerupai cincin dengan mekanisme pengetat yang diputar memakai obeng. Pada saat ini biasanya sudah jarang rumah yang menggunakan pipa ledeng dari besi. 

Memanfaatkan pin ground instalasi listrik rumah

Alternatif grounding lain yang juga mudah adalah dengan memanfaatkan grounding intalasi listrik rumah, yakni dengan menghubungkan kabel pada pin-pin tepi pengait stopkontak seperti pada gambar. Hal ini bisa dilakukan dengan asumsi pemasangan jaringan kabel listrik dilakukan sesuai standar. Biasanya jika instalasi jaringan tersebut dilakukan oleh instalatir bersertifikat pin-pin tepi tersebut terhubung ke tanah dengan baik.

Jika pipa ledeng maupun pin ground stopkontak diatas tidak ada, maka terpaksa kita membuat grounding sendiri. Pada toko listrik bisa dibeli batang tembaga (sebenarnya tidak murni terbuat dari tembaga, melainkan besi tempa yg disepuh lapisan tembaga dalam kadar tertentu) yang biasa dijual untuk keperluan grounding instalasi jaringan listrik maupun instalasi anti petir. Batang tembaga tersebut ditancapkan pada tanah sedalam-dalamnya dengan memukulkan palu pada sisi sebelah atas. Kemudian pada sisa batang tersebut yang masih mencuat dipermukaan tanah dihubungkan dengan tabel menggunakan klem pipa untuk nantinya dihubungkan pada radio kristal/ peralatan elektronika yang memerlukan ground.

Prinsip Kerja

Sinyal-sinyal radio yang berseliweran di udara "menggetarkan" kawat antena penerima yang kemudian dialirkan melalui kabel ke koil/ kumparan resonansi.

Sinyal-sinyal yang "terkumpul" pada koil tersebut perlu dipilah agar tidak saling bertumpukan/ menangkap beberapa stasiun radio sekaligus. Disinilah kapasitor variabel atau varco (variable condensator) berperan. Proses pemilahan sinyal ini disebut sebagai proses tuning/ pemilihan gelombang yang dilakukan dengan cara memutar poros varco.

Sinyal radio yang sudah terpilih kemudian dialirkan pada sebuah dioda detektor. Dioda yang wujudnya menyerupai kaca ini mempunyai bahan inti Germanium di dalamnya. Dioda detektor memisahkan sinyal suara dari sinyal radio yang terpilih, dan mengalirkannya pada Earphone agar dapat didengar.

Earphone yang digunakan untuk radio kristal tidak bisa sembarang earphone. Earphone tersebut harus mempunyai impedansi yang sangat tinggi -sekitar 2 kilo ohm atau lebih. Bandingkan dengan standar earphone masa kini (earphone walkman, iPod dan lainnya) yang berkisar antara 32 sampai 150 ohm, atau impedansi speaker standar saat ini yang berkisar antara 4, 8 atau 16 ohm saja.

Memang tidak mudah memperoleh earphone "jadul" berimpedansi tinggi tersebut di Indonesia pada saat ini. Solusinya kita bisa membeli secara online dari online seller di luar negeri, atau yang mudah saja -gunakan aktif speaker komputer/ laptop yang Anda miliki; sekedar untuk bereksperimen dengan radio kristal.

Percobaan Saya

Secara prinsip kerja, rancangan skema yang saya gunakan berikut ini sama dengan desain radio kristal standar di atas. Perbedaannya hanya pada 2 (dua) koil resonansi yang saya gunakan.

Setelah mencoba-coba berbagai variasi sambungan, saya mendapati dengan menggunakan 2 koil dalam susunan seperti pada skema -sinyal suara yang dihasilkan terdengar lebih kuat/ keras. Kenapa hanya dua buah, kenapa tidak 3 atau 4 saja mungkin akan semakin keras. Silakan dicoba saja. Saya menggunakan 2 koil tersebut karena kebetulan hanya dua spul itu saja yang saya miliki.

Bahan-bahan yang Dibutuhkan

Komponen yang digunakan dalam percobaan ini merupakan barang-barang seadanya yang tersedia di laci saya, yakni:

- 2 (dua) Spul antena MW berikut batang feritnya. Saya memanfaatkan bekas dari radio yang telah rusak. Dua spul yang saya miliki pun berbeda diameternya, namun tampaknya hal tersebut bukan masalah.
- 1 (satu) buah varco plastik copotan dari radio MW rusak. Berapa pF ukurannya, abaikan saja dulu. Saya hanya memanfaatkan apa yang ada saja. Namun untuk acuan, biasanya varco plastik yang ukuran fisiknya lebih besar mempunyai nilai kapasitas yang lebih besar -dan biasanya digunakan pada frekwensi rendah (band MW atau SW). Sedangkan varco plastik yang berukuran fisik kecil berkapasitas lebih kecil pula -dan biasanya dipakai pada frekwensi yang lebih tinggi/ band FM.

3 (tiga) macam Varco plastik yang bisa didapatkan dipasaran: 1. Varco multiband. Memiliki gang untuk band FM, MW, dan SW. 2. Varco AM dan FM. 3. Varco yang biasa digunakan untuk radio MW atau SW

- 1 (satu) buah dioda germanium -atau yang sering di"salah-kaprah"kan sebagai dioda kristal. Dioda yang berwujud fisik transparan seperti kaca ini juga bisa di dapatkan dari rongsokan radio. Atau kalau hendak membeli yang baru bisa dengan menyebutkan tipe-tipe: IN34, IN60, OC70 dan yang sejenisnya. 

Beberapa macam dioda germanium yang bisa dipakai

- 1 (satu) buah papan breadboard.
- Beberapa utas kabel pendek.
- 1 (satu) buah soket audio berukuran 3.5 mm
- 1 (satu) buah Earphone berimpedansi tinggi atau yang sering disebut sebagai Earphone kristal, atau Earphone keramik. Komponen yang terakhir ini kerapkali jadi "faktor penghalang" niat ber-eksperimen dengan radio kristal lantaran sulitnya diperoleh pada saat ini.

Earphone berimpedansi tinggi (Foto dari sci-toys.com)

Beberapa saran di internet mengatakan bahwa alternatif dari Earphone kristal bisa juga menggunakan piezzo electric transducer, berupa speaker kecil yang ada pada weker arloji digital, atau permainan elektronik seperti gadget tetris dan sejenisnya. Atau konon bisa juga menggunakan speaker piezzo dari gagang telepon model lama.

Namun karena saya tak punya hal-hal tersebut, saya gunakan saja apa yang ada pada saya yakni speaker aktif untuk komputer. Meskipun dengan penggunakan speaker aktif tersebut filosofi radio kristal -sebagai radio yang dapat bekerja tanpa listrik- menjadi buyar, namun peranan speaker aktif tersebut sekedar alat bantu saja untuk pengujian apakah rangkaian radio kristalnya dapat berfungsi atau tidak. Jika sewaktu-waktu kelak akhirnya Earphone berimpedansi tinggi diperoleh kita bisa menyingkirkan speaker aktif itu bukan.

Setelah komponen-komponen tersebut dirangkai maka akan menjadi seperti pada foto berikut ini (klik foto untuk perbesar):

Rangkain Radio Kristal yang telah disusun

Tampak lebih dekat

Yang perlu diperhatikan dalam skema dual spul MW ini adalah jarak diantara kedua spul tersebut tidak boleh terlalu dekat/ berdempetan. Medan induksi diantara kedua spul tersebut dapat saling mempengaruhi satu dengan lainnya jika diletakkan berdekatan -yang pada akhirnya membuat sinyal audio yang dikeluarkan menjadi kecil/ lemah.

Dengan menggunakan antena kawat panjang yang membentang di halaman belakang, pada siang hari radio yang saya rakit ini dapat menerima stasiun RRI Semarang (pada band MW) yang berjarak sekitar 50-60 Km dari rumah saya. Pada malam hari radio tersebut dapat menerima 2 stasiun gelombang pendek tambahan dari Vietnam dan Australia yang berada di kisaran akhir gelombang MW (sekitar 1500 - 1600 KHz).

Berikut ini rekaman video dari eksperimen radio kristal yang sudah dirangkai tersebut:

 
Pada postingan selanjutnya akan dipaparkan sentuhan akhir radio kristal yang dibuat dengan memasukkannya ke dalam custom casing.

Selamat ber-eksperimen!

---oOo---