Ondas Electromagneticas Guiadas: julio 2015

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior De Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

“Ondas de Electromagnéticas Guiadas”

“Radio Galena”

Profesor: Rolando Brito

Nombre: Ortega Sánchez Jessica Viridiana

Grupo: 4CV9

Objetivo

Elaborar una radio que sintonice estaciones en AM (amplitud modulada) sin necesidad de ninguna fuente de alimentación.

Equipo y material

· Un diodo de germanio

· Cable esmaltado de 0.2 mm (15 m)

· Un tubo de papel de baño

· Cable (4 m)

· Una antena

· Un sistema de audio (amplificador y bocinas)

· Cautin

· Soldadura

· Una placa fenólica perforada

Introducción teórica

Una radio a galena es un receptor de radio AM que empleaba un cristal semiconductor de sulfuro de plomo, también llamado galena para "detectar o captar" las señales de radio en Amplitud Modulada o AM en la banda de Onda Media (530 a 1700 kHz) u Onda Corta (diferentes bandas entre 2 y 26 MHz).

El diodo detector (D1) estaba constituido inicialmente por una pequeña piedra de galena sobre la que hacía contacto un fino hilo metálico a manera de aguja punzante, al que se denominaba "barba de gato" o "bigote de gato" (catwhisker). Este componente es el antecesor inmediato de los diodos de germanio o silicio utilizados actualmente.

El funcionamiento de este receptor es como sigue: las ondas electromagnéticas que llegan a la antena generan en ésta, mediante la inducción electromagnética. Una fuerza electromotriz es aplicada por el devanado primario del transformador T1 y que induce en el secundario otra tensión con la misma forma de onda. Dicho transformador está conectado en paralelo al un condensador variable (CV). A causa del fenómeno de resonancia se produce un máximo de tensión para la frecuencia de resonancia del circuito paralelo formado por el devanado secundario y el condensador variable. Precisamente por el hecho de ser variable el condensador CV, es posible variar la frecuencia de resonancia del conjunto, haciéndola coincidir con las de las distintas emisoras que en cada momento se desea recibir. El circuito de resonancia paralelo debe estar diseñado para que abarque la gama existente de señales de radiodifusión de amplitud modulada.

Finalmente, al estar las señales moduladas en amplitud, el nivel de la onda portadora de alta frecuencia variará en función de la señal de audio "impresa", que es moduladora de baja frecuencia (voz, música, etc.) que se transmite, con lo que a la salida del diodo D1 se obtiene una tensión (recortada o semionda, para fines de reducir la radiofrecuencia u ondas indeseables), que variará de la misma forma que la moduladora y por tanto reproducirá la señal original, con lo que podremos oírla en los auriculares, que son del tipo de alta impedancia, dinámicos o piezoeléctricos a diferencia de los auriculares estándar. La radio a galena recibe toda la energía necesaria para la demodulación de las propias ondas de radio, por lo cual no requiere una fuente adicional de energía para alimentarlo. Esto lleva, sin embargo, a una baja intensidad de la señal auditiva, ya que carece de amplificación.

Desarrollo

Hoy en día cualquier persona podría construir una radio de galena, aunque este mineral de plomo (sulfuro de plomo) difícil de conseguir en la actualidad, puede ser simulado sustituyéndolo por otro componente que se puede adquirir en cualquier comercio de electrónica. El siguiente esquema ilustra un diseño de radio de galena muy simple para su construcción.

Consta de los siguientes componentes:

Una antena. En la práctica es un simple hilo de cobre de varios metros de longitud

Una toma de tierra. No es más que un cable conectado a una cañería o un somier metálico. Sería ideal si se pudiera disponer de una auténtica toma de tierra, mediante una pica de cobre enterrada en una zona bien húmeda.
Una bobina de sintonía. Es un componente necesario para hacer un circuito resonante que sintonice las emisoras. Para recibir la onda media (OM) modulada en amplitud (AM), se puede construir arrollando 400 vueltas de hilo de cobre esmaltado de 0,2 mm de sección, sobre un soporte cilíndrico de 3 cm. de diámetro y 10 cm. de longitud, dejando una toma al aire cada 50 vueltas, y un pequeño borde de medio centímetro sin arrollar en cada extremo. Para que el hilo no se mueva se puede cubrir con parafina que podemos obtener de una simple vela. El soporte puede ser un tubo de PVC de los utilizados para la conducción de agua. El hilo de cobre esmaltado puede comprarse en cualquier comercio de componentes electrónicos.
Un diodo detector de la señal de radiofrecuencia, que hará las veces de galena. Es un componente necesario para rectificar la corriente de radiofrecuencia y dejar pasar sólo el voltaje de la señal de audio, que se convertirá después en sonidos en los auriculares. Como será difícil conseguir el mineral de galena, compraremos y utilizaremos en su lugar un simple diodo de germanio del tipo OA90, OA79, OA81, OA85 ó cualquier otro equivalente.
Unos auriculares de alta impedancia. Es posible que sea difícil de conseguir en la actualidad este tipo de auriculares, pues no valen los comunes auriculares dinámicos (de 4, 8 ó 16 ohmios), ya que por su baja impedancia la poca energía que captásemos por la antena sería consumida inmediatamente en su propia resistencia interna. Los auriculares aptos para escuchar una radio de galena son los de cristal o con impedancias superiores a los 2.000 ohmios, y salvo para aplicaciones especiales ya no suelen fabricarse. No obstante, podemos solventar este inconveniente complicando ligeramente el circuito, añadiendo un transformador que nos permita disponer una alta impedancia en el primario y una baja impedancia en el secundario. Para ello podemos recurrir a un transformador de los usados habitualmente como alimentador en los pequeños aparatos electrónicos, de 220 voltios de entrada, 3 ó 6 voltios de salida, y 200 ó 300 miliamperios de corriente. Este transformador se instala entre el receptor y los auriculares (éstos pueden ser dinámicos normales de 4, 8 ó 16 ohmios), conectando la salida de 3 ó 6 voltios a los auriculares y la entrada de 220 voltios al circuito del receptor. De esta forma, las impedancias quedan equilibradas y la energía puede llegar a los auriculares con pocas pérdidas, en caso contrario toda ella se disiparía irremediablemente en el bobinado de los auriculares sin ser convertido en ondas sonoras.

Circuito modificado para poder utilizar unos auriculares dinámicos (de baja impedancia), en vez de unos de cristal (de alta impedancia)

El primer circuito propuesto, aunque muy sencillo, podría simplificarse aún más eliminando el condensador variable y, en su lugar, utilizando una ferrita que pudiera desplazarse por el interior del tubo de la bobina. De esta forma, introduciendo más o menos la ferrita, iría variando la resonancia de la bobina de la misma forma que se conseguía al variar el condensador.

Circuito simplificado, en el que el condensador variable ha sido sustituido por una ferrita que puede ser desplazada por el interior del cuerpo de la bobina

Para escuchar las emisoras, una vez conectadas la antena y toma de tierra, no hay más que unir el extremo libre del circuito a una de las tomas libres de la bobina, e ir moviendo el condensador hasta que captemos alguna emisora. Si no se recibe ninguna, cambiaremos a otra toma de la bobina y repetiremos el proceso de girar el condensador. Si se utiliza el circuito simplificado, entonces sólo hay que desplazar la ferrita por el interior del cilindro de la bobina para ir sintonizando las emisoras.

Hay que tener en cuenta que este aparato no dispone de amplificador, ni etapas separadoras de radiofrecuencia, por eso su fidelidad es alta pero no así su selectividad, siendo fácil que dos o más emisoras se solapen una sobre la otra y se escuchen a la vez. Dado que no posee alimentación de corriente externa, toda la energía que llega a los auriculares es la que trae la propia onda electromagnética que entra por la antena, de ahí que no se puedan utilizar altavoces ni auriculares de baja impedancia.

Pasos:

ü Primero se enrolla en el tubo de papel de baño el cable esmaltado para realizar la bobina. Se dieron 35 vueltas con tres taps. El primer tap se hizo en la vuelta 6, el segundo tap en la vuelta 18 y el ultimo tap se realizó en la vuelta 30.

ü Una vez realizada la bobina se toma uno de los extremos que se dejaron y se solda junto con la antena y el diodo de germanio.

ü Al final del diodo se toma un cable para poder conectarlo al sistema de audio.

ü Al otro extemo de la bobina se conecta la otra terminal del sistema de audio y se procede a escuchar la señal sintonizada.

Conclusión:

Esta radio es muy sencilla de construir y los materiales son muy económicos. Además es algo que hasta un niño podría construir, aprender y divertirse.