INSTITUTO
POLITÉCNICO NACIONAL
Escuela
Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad
Zacatenco
Ingeniería
en Comunicaciones y Electrónica
Ondas Electromagnéticas Guiadas
Profesor:
Brito Rodríguez Rolando
Avance Proyecto
(Radio de Galena)
Integrantes:
Almeida
Rodríguez David
Mejía
Fragoso Max Gabriel
Grupo:
4CM10
Objetivo
El
objetivo del proyecto es crear un radio receptor sin baterías es decir que este
únicamente se alimentara con las ondas que emiten las emisoras y así poder
escuchar los programas de radio, con unos audífonos de alta impedancia.
Fundamentación Teórica
¿Qué es?
Una radio a galena es un
receptor de radio AM que empleaba un cristal semiconductor de sulfuro de plomo
para "detectar" (rectificar) las señales de radio en amplitud
modulada (AM) en la banda de onda media (530 a 1700 kHz) u onda corta
(diferentes bandas entre 2 y 26 MHz).
¿Cómo Funciona?
La radio a galena recibe la
energía necesaria para la demodulación de las propias ondas de radio, por lo
que no requiere una fuente adicional de energía para alimentarla. Este hecho
conlleva una baja intensidad de la señal auditiva, ya que carece de
amplificación. El proceso que se sigue desde que se recibe la señal hasta que
se convierte en ondas sonoras, implica los siguientes pasos:
Recepción:
Las
ondas de radio que llegan a la antena generan en esta (mediante el fenómeno de
la inducción electromagnética) una tensión que recorre el devanado primario del
transformador, y que induce en el devanado secundario otra tensión con la misma
forma de onda. Dicho transformador está conectado en paralelo al condensador
variable.
Sintonización:
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
este condensador, es posible variar la frecuencia de resonancia del conjunto,
haciéndola coincidir con la 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. En
los diseños que carecen de esta segunda bobina y de condensador variable, la sintonización
se consigue utilizando la propia bobina como resonador. Para ello, se modifica
la longitud del segundo circuito, variando el punto de la bobina en el que se
conecta.
Detección:
La
onda electromagnética modulada que se recibe necesita ser detectada (es decir,
como en todos los aparatos receptores, para transformar las ondas
electromagnéticas en ondas sonoras, es necesario eliminar de la señal alterna
las semi-ondas de un signo dado, ya que en caso contrario las oscilaciones de
distinto signo se neutralizan entre sí al intentar mover la membrana del
auricular, y no se genera sonido alguno). Mediante la detección, el
semiconductor (galena o diodo) transforma la onda en continua pulsante.
Escucha:
Esta
nueva disposición de la energía de las ondas electromagnéticas es capaz de
reproducir en la membrana del auricular los mismos movimientos del micrófono
emisor que lleva la onda portadora, y así se reproduce idénticamente lo
emitido, que se escucha mediante auriculares de alta impedancia (de 2000 ohmios
aproximadamente) dinámicos o piezoeléctricos, a diferencia de los auriculares
estándar (de 8 a 32 ohmios).
Historia
La radio de galena fue
inventada a través de una larga cadena (en parte oscura) de descubrimientos
realizados a finales del siglo XIX. A principios del siglo XX, estos
dispositivos se fueron convirtiendo progresivamente en receptores de radio cada
vez más y más prácticos. El primer uso de las radios de galena fue recibir
señales de radio transmitidas mediante código Morse con emisores de chispa
eléctrica, satisfaciendo la curiosidad de experimentadores aficionados
pioneros. A medida que evolucionó la electrónica, la capacidad de enviar
señales de voz por radio causó una explosión tecnológica alrededor de los años
1920, en los que se sentaron las bases sobre las que se desarrolló la moderna
industria de la radiodifusión.
Los
primeros años
Los primeros sistemas de
radiotelegrafía utilizaban el emisor de chispa (en:spark-gap transmitter) o el
emisor de arco (en:arc transmitter), así como alternadores de alta frecuencia
(high-frequency alternators) funcionando a radiofrecuencia. El cohesor Branley
fue el primer medio para detectar señales de radio. Sin embargo, carecía de la
sensibilidad necesaria para detectar señales débiles.
A principios del siglo XX,
varios investigadores descubrieron que ciertos minerales metálicos, tales como
la galena, podían utilizarse para detectar las señales de radio.27 28
En 1901, Bose presentó una
patente en EE.UU. de "un dispositivo para detectar perturbaciones
eléctricas" que menciona el uso de un cristal de galena; patente que fue
concedida en 1904, con el número #755,840.29 El dispositivo acusaba una gran
variación de la conductancia del semiconductor con la temperatura; por lo que
hoy en día su patente correspondería a la invención de un bolómetro.[cita
requerida] Bose es con frecuencia citado, aunque erróneamente, como el inventor
del detector por rectificado. El 30 de agosto de 1906, Greenleaf Whittier
Pickard presentó la solicitud de una patente para un detector de cristal de
silicio, que le fue concedida el 20 de noviembre de 1906.30
El hallazgo verdaderamente
revolucionario de Pickard fue descubrir que con un alambre de punta fina
conocido como "cat's whisker", en delicado contacto con la superficie
de determinados minerales, se puede obtener el mejor efecto del material como
semiconductor (es decir, como rectificador).
1920
y 1930
En 1922, el (entonces
llamado) US Bureau of Standards lanzó una publicación titulada Construcción y
Operación de un Radio Receptor Sencillo Fabricado en Casa.31 En este artículo
se muestra cómo casi cualquier familia con un miembro mínimamente hábil, usando
herramientas simples podría construir una radio, lo que les permitiría recibir
instantáneamente toda clase de información sonora: sobre los precios de los
cultivos, sobre el tiempo, así como boletines de noticias o la ópera. Este
diseño fue significativo para acercar la radio al público en general. El NBS
continuó con una versión un poco más sofisticada de dos circuitos: Construcción
y Operación de un Equipo Receptor de Radio de Dos Circuitos con Cristal
Detector,32 manual que fue publicado ese mismo año. El montaje descrito en este
manual todavía es construido con frecuencia hoy en día por los entusiastas de
la electrónica casera.
A comienzos del siglo XX, la
radio tuvo poco uso comercial, y la experimentación con las ondas era un hobby
para muchos aficionados.33 Algunos historiadores consideran el otoño de 1920
como el comienzo de la radiodifusión comercial con fines de entretenimiento. La
estación KDKA de Pittsburgh, propiedad de la Westinghouse, recibió su licencia
del Departamento de Comercio de los Estados Unidos justo a tiempo para
transmitir los resultados de las Elecciones Presidenciales entre Harding y Cox.
Además de informar sobre eventos especiales, transmitir a los agricultores los
informes de precios de los cultivos fue un importante servicio público en los
primeros días de la radio.
En 1921, las radios
fabricadas por los talleres eléctricos eran todavía muy caras. Dado que las
familias menos pudientes no podían permitirse el lujo de poseer una, los
periódicos y las revistas publicaron artículos sobre la manera de construir una
radio de galena con elementos comunes fácilmente asequibles. Para minimizar el
coste, muchas de las instrucciones de montaje sugerían enrollar la bobina de
sintonía en envases de cartón vacíos, tales como cajas de harina de avena,
elemento que se convirtió en un elemento común de muchas radios caseras en los
Estados Unidos.
Años
posteriores
A pesar de que nunca
recuperó la popularidad y el uso general que disfrutó en sus comienzos, el
circuito de las radios de galena se sigue utilizando. Los Boy Scouts han
mantenido la construcción de un aparato de radio en su programa desde la década
de 1920. Un gran número de innovadores artículos prefabricados y kits de
montaje simples fueron muy populares en los años 1950 y 1960, y muchos niños
con interés en la electrónica construyeron alguno.
La construcción de radios de
galena fue una especie de fiebre en la década de 1920, y de nuevo en la década
de 1950, manteniéndose posteriormente como una actividad popular con sus
propios aficionados (cuya afición recibe el nombre de Diexismo), con concursos
anuales sobre la recepción de larga distancia y sobre la construcción de
receptores, que permiten a los propietarios de estos dispositivos competir
entre sí y formar una comunidad de personas interesadas en el tema.
Radio
a galena en FM
Las radios de galena
normalmente reciben señales de amplitud modulada (AM), aunque pueden ser
diseñadas para recibir casi cualquier banda de radiofrecuencia, pero la mayoría
utilizan la onda media.38 Son raros los modelos que reciben la banda de onda
corta, porque se requieren señales muy fuertes
También son capaces de
demodular las transmisiones en FM debido a un fenómeno llamado detección de
pendiente. El circuito convierte las variaciones de frecuencia de la FM en una
señal de AM que luego es demodulada por el detector, convirtiéndola así en una
señal audible.
Lista
de Material
Antena
Una
Toma de Tierra
Una
bobina en sintonía (400 vueltas de hilo de cobre esmaltado de 0.2 mm en un
soporte cilíndrico de 3 cm x 10 cm)
Un
condensador variable 500 pico-faradios
Un
diodo detector de la señal de radiofrecuencia OA90
Auriculares
de alta impedancia
Soldadura
Cautín
Cable
para circuitos
Un
transformador de 220 voltios de entrada con 3 o 6 voltios de salida y 200
miliamperios de corriente
Costos de Material
v Antena
- $5.00
v Bobina
- $ 43.00
Costo Total de Material
v Condensador
– $ 4.50
Total = $ 528.50
v Diodo
- $7.00
v Auriculares
Philips - $ 199.00
v Soldadura
- $ 5.00
v Cautín
- $ 180.00
v Cable
para circuitos - $ 5.00
v Transformador
220v - $ 80.00
Desarrollo
Circuito
Impreso
Imagen 1. Circuito Tablilla
Bibliografía:
Libro: Evolución de los receptores de las
lámparas y antenas, guía práctica
Autor: Gustavo Docampo Otero
