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