Joan EA3FXF

2012-01-05T12:15:00.001-08:00

EL AURICULAR DE RADIO GALENA Y EL OIDO.

Los auriculares rescatados de viejos aparatos de "la Telefónica" son excelentes y tienen una Z aproximada de 500 Ω y poniendo dos en serie, en una carcasa reciclada, se obtienen unos "cascos" de alta Z caseros, baratos y muy cómodos.

Normalmente los "cacharreadores" no le damos mucha importancia al auricular, en el sentido de que siempre se puede aumentar el volumen de la señal. Los auriculares de hoy en día son un problema menor para el Radio aficionado y el Melómano medios ya que la mayoría funcionan de forma excelente y satisfactoria.

Cuando el montaje solo tiene 4 o 5 componentes, cada una de ellos se vuelve crítico. Un ejemplo de montaje minimalista es una radio galena, que puede resultar una maravilla si se tienen en cuenta una serie de detalles constr

uctivos que, creo, están quedando la mar de claros en los artículos divulgativos que aparecen en esta prestigiosa publicación.

En todos los esquemas de Radio Galena aparece al auricular como un elemento que debe tener una impedancia (Z) lo mayor posible, la explicación es muy sencilla.

En un Receptor a Galena el detector a diodo (metal – silicio) presenta una alta impedancia cuando es atravesado por corrientes oscilatorias de poca amplitud (detección cuadrática) Cuando aumenta la amplitud de la señal , su impedancia disminuye. Digamos que es un dispositivo de impedancia variable que une un circuito de antena de alto Q y, por lo tanto, con una alta resistencia en paralelo (Rpa), con un circuito transductor (auricular) que debe presentar la mayor impedancia posible ya que su Rpb quedara en paralelo con la Rpa del circuito sintonizado, variando el valor ohmico total a la baja y estropeando el Q del circuito. (Ver figura 1).

Cuando mayor sea la Z del auricular menores serán las perdidas por des adaptación.

QUE ES UN AURICULAR Y UN POCO DE HISTORIA

Todos sabemos que se trata de un transductor electroacústico, es decir, que transforma señales eléctricas en señales mecánicas audibles. Si estas señales son ondas de audio, el resultado es la reproducción de la palabra y de la música. Su diagrama es de la figura 2 que, en lineas generales a variado poco en los últimos 150 años.

Una delgada membrana de acero era atraída o repelida de su punto de reposo, fijado por un imán permanente, según la corriente que circule por los electro imanes y que procede de una fuente de señal. Estos electro imanes son los responsable de la Z del auricular.

Aunque hay constancia de que estuvieron presentes en la mesas de los experimentadores y científicos desde hacia ya algunos años, su popularización devino de la invención del Teléfono en la década de 1870. No existe una patente histórica del auricular

En los primeros años de la Radio se utilizaron intensivamente los auriculares que demostraron tener una gran sensibilidad ya que permitían recibir, a larga distancia, las débiles señales hertzianas una vez detectadas. (sin ninguna amplificación)

El auricular era un aparato de uso común a principios del siglo XX y, características como la impedancia, eran bien conocidas. Se usaban auriculares , con una impedancia tan baja como 50 Ω, en los detectores magnéticos de Marconi y en algunos detectores primitivos de carbón – acero. En los detectores electrolíticos y, sobretodo con la galena y otros cristales, se usaban auriculares de alta impedancia. En 1910 la Marina Inglesa utilizaba auriculares de 1000 + 1000 Ω. Para sus detectores a cristal "Perikon". Los Radioaficionados de la época usaban "auriculares de apartamento", que podían tener hasta 4000 Ω. En aquel tiempo importaba mas la respuesta a bajas potencias que la calidad del sonido que era crudo y con pocos matices. (Figura 3)

Los que tengan alguna de estas joyas en casa que la disfruten. Actualmente podemos conseguir en "Ebay" magníficos y modernos auriculares de alta impedancia, por unos pocos cientos de Euros, pero si queremos ahorrar debemos dirigirnos al cajón de los trastos y rescatar los auriculares que utilizamos para nuestra primera Radio Galena, o recogidos en mercadillos y rastros.

COMO MEDIR LA IMPEDANCIA DEL AURICULAR.

La reactancia de una bobina (electro imán) consta de dos partes, una real formada por la resistencia propia del hilo del arrollamiento y, otra, imaginaria, que es la resistencia que presenta el bobinado al paso de determinada frecuencia., en este caso y por consenso, 1 kHz.. La impedancia seria la suma de estas dos resistencias.

Una vez reunidos unos cuantos auriculares de galenas, teléfonos viejos, o porteros automáticos. lo mas importante es identificar la impedancia que suele venir impresa o grabada en la carcasa, pero si no es así tendremos que averiguarla por nuestra cuenta. Es decir, tenemos que averiguar que resistencia (Z) presenta el auricular a la frecuencia de 1 kHz

Para ello necesitaremos, ademas del generador de audio frecuencia, que puede ser de bajo coste o casero, (o un PC) un osciloscopio o un voltímetro de alta Z.(otro PC) Montándose un circuito con una resistencia v
ariable en serie (ver figura 4)

De esta forma y ajustando el generador para una salida de 1V medido en el punto (a), debemos ir bajando el valor de R, de 5 kΩ, hasta que en el punto (b) se lea ½ V. en este momento, desmontar R y medirla. Su valor es aproximadamente el valor de la Z de la bobina a 1 kHz..

El transformador es uno corriente de alimentación de 12 V a 220 V. La señal de baja impedancia se introduce por el lado de baja tensión y en la salida tendremos la misma señal pero con una alta Z, capaz de trabajar con el más variado número de auriculares.

MIDIENDO LA SENSIBILIDAD DEL AURICULAR

Conocida o estimada, la Z del auricular, nos permitirá saber la sensibilidad del mismo si montamos el siguiente circuito (ver figura 5).

R1 y R2 forman un divisor 1 / 10.000. Como R2 es de bajo valor, el voltaje a su través a penas cambia al conectar la Z del auricular en paralelo.

Si utilizamos un osciloscopio o un voltímetro de alta Z, mediremos los voltajes pico a pico, de modo que hay que dividir por 2,82 para obtener el valor RMS o eficaz. Los pasos a a seguir son los siguientes:

1) Poner en marcha el generador y escuchar fuerte en los auriculares la señal. Sintonizar el generador a 1 kHz. Ajustar el volumen del generador hasta oír un sonido apenas perceptible, en el umbral de la audición

2) Medir el voltaje RMS del generador. V1

3) Calcular el voltaje sobre el auricular. V2 = V1 / 10.000.

4) Calcular la potencia en W que disipa el auricular.. P = V2^2 / Z

Nos sorprenderá ver que la potencia necesaria para excitar algunos auriculares se situara en el rango de los pico W (pW), es decir 1*10^-12 W., esto es una sensibilidad de 23 uVrms sobre 500 Ω., es decir unos – 90 dBm o 27 dB/uV, lo que esta muy bien, porque demuestra la extremada sensibilidad del humilde y modesto auricular. Pero mas sensible es el oído, pensar que solo del 1 al 10 % de esta energía va a transformarse en energía mecánica útil., El resto se disipara en forma de calor por el efecto Joule.

EL OIDO HUMANO.

Nuestro oído es un transductor electromecánico capaz de detectar ondas sonoras y convertirlas en señales eléctricas. Su sensibilidad es extrema, se ha demostrado que el umbral de la audición humana esta en una variación de presión de 0,0002 uBares esto es lo mismo que 20 uPascales lo que seria una potencia de 10^-12 W/m^2, es decir 1 pico W por metro cuadrado, que se considera el patrón de cero (0) dB audiometricos y, para que nos entendamos, corresponde al silencio absoluto. El ruido de una respiración tranquila serian 10 dB audiometricos y el murmullo de una biblioteca serian 25 dB, etc. (ver figura 6).

La sensibilidad del oído varia con los años, pero si no hay enfermedades importantes, el rango de

1 a 5 kHz se mantiene mucho tiempo, (aunque se va perdiendo). Desde el punto de vista médico, se considera una audición normal la que situá su umbral en 0 dB audiometricos.

JUSTIFICACION.

Al buscar el umbral auditivo del auricular estamos también testando nuestro oído que, dependiendo de las espiras que que llevemos dadas en la vida, puede ser mas o menos sensible, por lo que los resultados de estos experimentos no pueden ser considerados absolutos, si bien valen para cada caso particular. Excepto, claro, que tengamos una audiometria reciente.

Por otra parte, si bien un telegrafista bien entrenado puede decodificar señales en el umbral de audición, lo normal es que para escuchar palabra y música. en un Radio Galena se precisen por lo menos 3 pVrms. (-85 dBm) Ademas el ruido de la banda puede llegar a superar la señal..

CONSTRUCCION DE UNOS AURICULARES CASEROS DE 1000 Ω.

Compre, por 5 E en un mercadillo, dos microtelefonos surplus de la Telefónica, cuyos auriculares eran iguales, pero sin identificación alguna. (Ver figura 7). Una vez medidos resultaron tener una Z idéntica de 500 Ω.

La sensibilidad resulto ser de 0.5 pW, muy parecida en ambos casos, así que busque unos auriculares viejos muy cómodos y aislados, los desguace y embutí los auriculares de teléfono en el lugar de los altavoces baratos de 8 Ω originales, conectándolos en serie con una sensibilidad conjunta de 0,1 pWrms para 0 dB audiometricos.

El resultado puede verse en la figura 8 y da gusto decir que funcionan estupendamente, tanto en Radio Galenas, como en receptores a reacción. Curiosamente también funcionan con reproductores MP3.

Quedo QRV, para cualquier consulta o corrección escribir a ea3fxf@lleida.org

TRANSMISORES POR DESCARGA DE CONDENSADOR

2012-01-05T12:10:00.001-08:00

TRANSMISORES POR DESCARGA DE CONDENSADOR

Juan Morros EA3FXF

Este tipo de transmisores fueron la primera maquina capaz de convertir CC en CA de alta frecuencia. Su simplicidad es proverbial y es muy fácil reproducir en el taller uno de aquellos aparatos utilizados por los Radioaficionados primitivos.

Sin embargo, desde la década de los 40 del s XX, esta prohibido terminantemente su puesta en el aire. Que a nadie se le ocurra conectar una antena exterior a los aparatos que aquí se describen.

En 1873 , James Clerk Maxwell publico sus famosas Leyes, después de 10 años de duro trabajo, demostrando que la electricidad, el magnetismo y la luz son manifestaciones del mismo fenómeno: el campo electromagnético, prediciendo la existencia de las ondas electromagnéticas. Sin embargo, durante los siguientes años, nadie dio en la forma de generarlas.

La sociedad de la época, estaba convencida del "poder de la electricidad". Se podía hacer cualquier cosa con electricidad, producir luz, calor... trabajo mecánico, etc.. Pero no había forma de conseguir las misteriosas ondas electromagnéticas por mas que los científicos "Maxwelianos" se esforzaron, hasta que en 1885, H.R. Hertz dio con la manera de hacerlo, después de un intenso estudio teórico y experimental que le llevo mas de cuatro años en los que experimento la descarga de condensadores sobre inductancias y al estudio de las ondas de BF producidas, por lo que cuando construyo su aparato sabia de antemano a lo que iba a enfrentarse.

EL EXPERIMENTO DE HETZ.

Aventajado estudiante, conocía los experimentos de Henrry y de Faraday sobre la descarga de condensadores a través de inductancias (las resistencias eran bobinas mas o menos grandes.). Por lo que sabia que se producían ondas amortiguadas, que se podían medir. Supuso acertadamente que al disminuir el tamaño de los condensadores y de las inductancias implicadas, estas oscilaciones aumentarían en frecuencia, por lo que quedaron reducidas a la mínima expresión, dos esferas (o placas) eran las armaduras del condensador, unidas a unas delgadas varillas que terminaban en una separación de algunos milímetros. (Figura1)

¿Como se cargaba y descargaba el condensador así constituido?, no hay duda de que al principio las conexiones se hicieron a mano, pero esto era engorroso e inconveniente Un interruptor electromecánico fue seguramente utilizado, pero, a pesar de que ahora sabemos que funcionaba perfectamente, la potencia en juego no era suficiente para que el detector que había ideado funcionase. Necesitaba mas potencia.

La solución vino de un fenómeno llamado autoindución, que había sido descubierto por Henrry unos años antes y, de la perspicacia de un técnico llamado Rumkorff que había construido un transformador que, aprovechando la sobretensión producida por la apertura de un contacto en el primario, correspondía un pico de elevada tensión en el secundario, del orden de miles de voltios (exactamente igual que en una bobina de encendido de coche). Figura 2

Un discreto mecanismo, parecido a un relé, conectaba y desconectaba la CC de alimentación a un ritmo de unos 100 pulsos x segundo (o menos). Estos pulsos de alta tensión tenían dos cometidos, por una parte cargaban las armaduras del condensado a un valor muy alto y, por otra, actuaban de interruptor automático de descarga ya que, al alcanzar el voltaje un valor crítico, se producía una chispa en el descargador previamente calibrado.

Una vez implementada toda la parafernalia de su maquina de convertir CC en AF pudo por fin, Hertz, comenzar su experimento cuyos resultados todos conocemos (figura 3) y que podemos leer en Wikipedia.

COMO FUNCIONABA.

La maquina prodigiosa se compone de dos partes, por un lado esta el utillaje capaz de producir pulsos de alto voltaje (Figura 4).Ya sabemos que la bobina de auto inducción o bobina Rumkoff fue utilizada.

La segunda parte es la antena propiamente dicha, que no es otra cosa que un circuito L,C,R, (ver figura 5)

La disposición adoptada por Hertz era la un dipolo de media onda, formado por dos varillas de ¼ de onda cada una, con lo que la Z sabemos que era de 75 Ω. La capacidad era la de las varillas (aumentada por las bolas del extremo). Al saltar la chispa se cortocircuitaban las dos armaduras del condensador y la corriente atravesaba la inductancia que representaban las propias varillas, creando una oscilación amortiguada, a la frecuencia de resonancia de L C, de altísima potencia de pico. El siguiente impulso, producía otro pico, de forma que era posible poner en el aire del orden de un centenar de impulsos de alta potencia cada segundo.

IMPORTANCIA DEL DETECTOR.

El receptor (detector) usado por Hertz era simple e ingenioso. Un aro (o cuadrado) de alambre, de dimensiones que lo hacían resonante a la frecuencia del emisor, cortado por un extremo con una separación de 1/10 de mm, ajustable con un micrómetro. Al saltar una chispa en el emisor se emitía un tren de ondas que se correspondía con una chispa en el aro receptor, separado unos metros

El hecho de que el receptor estuviera sintonizado con el emisor demuestra que Hertz sabia muy bien lo que hacia y que esperaba obtener. Las frecuencias de sus experimentos fueron de los 6 metros a los 30 cm.

El descubrimiento de las ondas electromagnéticas no fue fruto de un experimento casual.

SIMULANDO EL APARATO DE HERTZ.

En la figura 6 podemos ver que el circuito se ha simplificado bastante y a pesar de ser todo valores estimados, excepto la inductancia y capacitancia de las varillas y sus cargas terminales que han sido calculados. Los resultados son sorprendentes por el tamaño de las cifras.

Durante la carga del condensador de antena circulan un promedio de 5 A de CC durante 1,5 milésimas de segundo, mientras que durante la descarga circulan +/- 2 kA sobre Rr, produciéndose una potencia instantánea de 170 MW, todo el tren de ondas amortiguadas dura unos 2 u segundos.

(ver figura 7), la frecuencia es 58 Mhz.

No es de extrañar que el sabio Hertz recibiera chispas en un circuito sintonizado, a unas decenas de metros y pudiera hacer experimentos cuasi ópticos con las ondas.. Su primitivo instrumento no fue superado hasta 1902 como generador de Ondas de Radio, pero eso ya es otra historia.

CONSTRUCCIÓN CASERA DE UN TRANSMISOR POR DESCARGA DE CONDENSADOR.

En contra de lo que pudiera parecer, no son necesarias altas tensiones y peligrosos aparatos que, aun y cuando pueden utilizarse, pero con el debido respeto.

Por fortuna la sensibilidad de nuestros receptores actuales es tan alta que (con la debida antena) puede detectarse señales con una mil millonésima parte de la energía de la que utilizo Hertz. Así que, para estos experimentos, utilizaremos pilas secas o una fuente de alimentación, preferiblemente regulable.

En la figura 8, puede verse el esquema de partida. La frecuencia escogida es la de 10-11 metros, para ello la bobina puede ser una sola espira de hilo plateado de 1 mm de grueso y 10 cm de diámetro. El condensador debe tener 100 pF y debe ser de alto voltaje. Puede valer el recurso de poner varios en serie o en paralelo. Se aconseja utilizar condensadores MKT, de mica plateada o estiroflex. Evitar los condensadores cerámicos viejos. Yo utilice 10 condensadores de 10 pF / 400 V dispuestos en paralelo, como puede verse en la figura 9.

El relé, de un circuito, puede ser de cualquier tipo aunque es mejor que sea robusto. Cuando esta en reposo el contacto móvil cierra el circuito de alimentación del propio relé, que se activa momentáneamente y hace que el circuito oscilador de AF se cierre a masa.. El valor de C1 reduce la frecuencia de oscilación del relé y minimiza las chispas.

Cuando se conecta la sonda del osciloscopio (x 10) es posible ver las ondas producidas, de unos 10 Vpp (ver figura 10).

A 12 V, consume 1,5 mA. La potencia de salida esta limitada a la energía que es capaz de manejar un condensador de 100pF cuya carga es igual a : ½ C * V^2, lo que nos da 7200 pico Julios que dividido por el tiempo que dura la descarga, 1uS según el simulador, nos da la potencia del impulso que es de 7,2 mW.

RESULTADOS Y MEJORAS.

Poco se puede mejorar un aparato tan minimalista, simplemente me di cuenta de que no hacían falta tantos condensadores en paralelo. Un solo condensador de 100p, es suficiente. (no cerámico).

Con una antena de media onda acortada para interior de unos 4 metros el transmisor parecía funcionar perfectamente, sin chisporroteo apreciable.

El mejor receptor para esta maquina es un radio galena sintonizado a 10 metros, que puede construirse fácilmente siguiendo el esquema de la figura11.

La bobina consiste en 10 espiras de hilo sobre toroide T37-6. Con un eslabón de 1 espira puede conectarse una antena dipolo. El condensador de 100p puede ser de cualquier tipo. Los auriculares deben ser de alta impedancia (> 1000 Ω ).

Con la antena receptora en el tejado y la emisora en el taller, a mas de 30 metros, se oye una fantástica señal, un ronco rugido de unos 200 Hz, nada musical pero perfectamente distinguible que sigue el ritmo de la manipulación: VVV DE EA3FXF.

Con un moderno Scaner portátil salí a dar una vuelta por el barrio y pude ver que en las inmediaciones de mi casa las bandas de 12 a 6 metros resultaban interferidas, por lo que decidí desconectar la antena y, en adelante, trabajar solo con carga artificial.

Uno de los inconvenientes, ya conocido, de estos aparatos es el gran ancho de banda ocupado por sus transmisiones y que llevo de cabeza a Marconi y sus colegas hasta que se invento la onda continua en 1902.

Si alguien tiene alguna duda o quiere compartir experiencias, puede escribirme a ea3fxf@lleida.org

kuyftruk

2011-12-14T12:23:00.001-08:00

kjhgñk

DEL AURICULAR Y EL OIDO

2011-12-14T04:36:00.001-08:00

Guglielmo Marconi - the Wizard of the Waves

2011-12-05T10:10:00.001-08:00

Guglielmo Marconi - the Wizard of the Waves

http://www.youtube.com/watch?v=x7bOF5faSAM

pruebas capitan jackson ...

2011-12-05T09:02:00.000-08:00

este es el modelo electrico del transmisor para comunicaciones en un barco de 1987

filtro multibanda minimalista

2011-10-29T09:46:00.001-07:00

filtro multibanda minimalista

http://ea3ghs.qrp.cat/ctrafo.php?f=14000&L=1.5&Qu=200&Rin=50&Rout=1000000&o=Calcular

-- Joan, EA3FXF --

2011-10-29T09:17:00.001-07:00

2011-10-29T09:14:00.000-07:00

Libro del laboratorio de EA3FXF
http://sites.google.com/site/ea3fxf/

links

2011-10-29T09:07:00.000-07:00

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PULGARCITO

2011-10-29T09:06:00.001-07:00

A pesar de la ayuda de Lluis, EA3WX, no pudimos poner el PULGARCITO en marcha.

TRX-SSB-20metros

2011-10-29T08:54:00.001-07:00

Sencillo equipo de 20 metros que resulta satisfactorio pero un poco duro de oido.

Se puede mejorar mas de 20 dB utilizando un transformador en el drenador del detector.

generador dbl

2011-10-29T08:08:00.001-07:00

circuito generador de doble banda lateral