Jugando con Electrones (Óptica de Microondas - V -)

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Anilandro
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Re: Jugando con Electrones (Reciclando radio a transistores)

#41 Mensaje por Anilandro »

- Reciclando materiales de una vieja radio a transistores -
MATEO EA6WU dijo:
Yo procuro antes de llevar algún vídeo, receptor o TV antiguo a reciclar, quitarle todo lo que creo que me pueda servir alguna vez para mis experimentos.
Una experiencia chula fue una vez que, en la fuente de alimentación de un amplificador autoconstruido, vi explotar en directo un condensador electrolítico de segunda mano, primero se fue hinchando y luego de repente explotó, lanzando al aire trocitos de plástico que parecía que habian echado confeti por toda la mesa. Pero enseguida con el soldador lo sustituí por otro condensador usado y el amplificador sigue funcionando perfectamente.
Saludos a todos.
XBaroman dijo:
Por mi parte aún recuerdo que con un OC-45 "descubrí" e hice mi primera célula fotovoltaica, con resultados de menos de un voltio y unos pocos µA.
Que te explote un condensador electrolítico de los antiguos, de los que no llevaban válvula de seguridad ni marcas de ruptura, es en efecto una experiencia única. En directo a mi me sucedió una vez, y me dejó de pie sobre la silla, pero de entre los aparatos que me trajeron al taller con este problema recuerdo unos cuantos con condensadores reventados, y lo difícil que era luego limpiar de restos los chasis, los circuitos impresos y hasta el interior del mueble.

Otro condensador cargado a 350 Volts, también me dejó un buen recuerdo. Estaba montado en una fuente de alimentación de una pequeña emisora, sobre un chasis metálico en forma de "U" invertida, sin tapas laterales y con un enorme transformador y la correspondiente válvula rectificadora. Pues el caso es que había desenchufado el aparato hacía al menos media hora, pero el condensador no llevaba resistencia de purga, y cuando cogí el chasis con las dos manos, la yema del dedo corazón de la mano izquierda, al doblarse hacia adentro me tocó el terminal central del condensador.

...Después del aullido por el calambrazo, y del daño que me produje al caérseme la fuente sobre el pié izquierdo, me miré el dedo, cuyo tamaño era ya casi el doble que los demás. En la yema, que era como un tomate maduro, habían aparecido cinco o seis marcas negras de un milímetro de diámetro, y en la unión de la última y penúltima falange un agujero de casi medio centímetro y de forma cónica que me llegaba hasta el hueso... Estuve casi una semana sin poder ir en moto, y después un par más conduciendo con el dedo rígido hacia adelante, como señalando hacia donde iba a girar...

En fin, uno esos descuidos que te sirven de escuela para no repetirlo... :shock: Y eso que el condensador era sólo de 200 microFaradios. No me imagino que puede pasarte con alguno de los condensadores que tengo ahora para experiencias y que llegan a los 20.000.

Un saludo
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Re: Jugando con Electrones (Reciclando radio a transistores)

#42 Mensaje por Anilandro »

- Reciclando materiales de una vieja radio a transistores -
SSTC dijo: hola gente, si es cierto lo que dice asegade, pero mas allá de eso datos como que los componentes del año 60 están muy deteriorados, digo que los componentes de esa época ayuda en el aprendizaje porque muchos de los libros que tengo como diagramas dice y nombran tales componentes (ejemplo AC128) por eso me parece bien que allá otros que sigan el caminos como yo, que tengo una pagina en facebook, google y una pequeño segmento en FOROSDEELECTRONICA.COM
FELICITACIONES anilardro arrancaste con un buen tema este año.

vuelvo a repetir para que quede en pocas palabra. El reciclado de equipos antiguos es usado para realizar prácticos de libros de estudios mediado de los años 70 u 80 en adelante donde ayudaban mucho y mencionan mucho estos componentes...
_Graviton_ dijo:
Muy interesante y constructivo.
También es cojonudo para aumentar mi faradiofobia :(
Tengo un par de ellas por desarmar.
Gabri dijo:
Hola Anilandro, excelente forma de recuperar componentes y hacer un uso inteligente de aparatos viejos antes que desecharlos por completo. Quisiera saber qué otra ideas de recuperación tienes pues cuento con un par de radios y televisores viejos que estoy pensando en desarmar para aprender un poco y quizás recuperar algunos componentes útiles. De antemano gracias por cualquier información que me puedas dar.
Hola Gabri. ¿Ideas de recuperación?. Pues no lo sé, lo que vaya saliendo y se pueda aprovechar, aunque ahora no tengo demasiados proyectos en mente en este aspecto. De todas formas, lo que sí tengo es un problema de saturación en casa, en mi cuarto de trastear ya no cabe un alfiler, y hasta he dejado de recoger placas de monitores TRC del trabajo, porque tengo seis enormes cajas llenas en un almacén que al final supongo que acabaré tirando.

Saludos a todos
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Re: Jugando con Electrones (Receptor Superheterodino de OM)

#43 Mensaje por Anilandro »

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- Receptor Superheterodino para Onda Media -

Entre los genios que permitieron la popularización de la radio figura por derecho propio el ingeniero estadounidense Edwin Howard Amstrong, que ya siendo estudiante ideó el circuito Regenerativo, que permitía escuchar estaciones lejanas con una sola válvula de radio. Poco después inventaba el Superregenerativo, también muy sencillo y especial para ondas cortas, y con el tiempo fue el padre de la modulación en frecuencia (FM), que mejoraba la calidad del sonido al rechazar los ruidos parásitos... Pero sin duda, de todas sus realizaciones, la más importante fue el llamado Superheterodino, verdadero "Cum Laude" de los receptores de radio, y que en este caso vamos a construir.

A muchas personas el nombre de Superheterodino les puede resultar extrañísimo, y sin embargo, aún sin saberlo, la mayoría de ellas llevan la vida entera utilizando este tipo de receptores o aprovechando sus ventajas, porque las venerables radios de salón de nuestros padres y abuelos ya eran Superheterodinos, como también la parte receptora de los televisores, y los sintonizadores vía satélite, los Wi-Fi y los teléfonos móviles. Y a un nivel más profesional también los son algunas partes de los radioenlaces de voz y datos, de los radares y de la inmensa mayoría de los dispositivos que utilizan ondas electromagnéticas para comunicarse.

¿Pero que hace tan especial el Superheterodino? Pues sencillamente que su circuito soluciona de manera definitiva los principales problemas de la recepción, como son conseguir una muy alta sensibilidad para señales débiles, una excelente selectividad para separar las estaciones próximas y una buena calidad y estabilidad en la recuperación de las señales lanzadas al éter por un emisor. Por estos motivos, los superheterodinos se han impuesto en todos los campos en que se necesita asegurar el funcionamiento de las comunicaciones por radio, como en la radiodifusión comercial, en campos profesionales como la náutica, policía o bomberos, en la telefonía o en Internet, e incluso en las necesidades especiales y bastante exigentes técnicamente de las comunicaciones entre radioaficionados.

Edwin H. Amstrong, en una conferencia pronunciada ante el Radio Club of America

Imagen


El sistema inventado por Amstrong se basa en mezclar dos señales, la procedente de la antena y la generada en el interior del receptor por un circuito denominado "Oscilador Local", la cual es algo distinta en frecuencia a la anterior. Por el efecto denominado "heterodino" el resultante de dicha mezcla son dos señales más; una de ellas la suma de las dos anteriores, y la otra su resta.

Para explicarlo mejor imaginemos que la señal de la frecuencia de recepción es de 1 Megahercio, es decir, 1.000 Kilohercios (Khz), mientras que el oscilador local es de 1.450 Khz. Las suma de ambas será de 1.000+1.450 = 2.450, mientras que la resta será 1.450-1.000 = 450 Khz. A la vez, estas señales resultantes serán en amplitud el producto de las dos señales originales, y ya que la señal de antena variará con la intensidad puntual de la estación que recibimos, sus sumas y restas también harán lo mismo.

Bien ¿Y ahora que hacemos con estas dos señales? Pues pasarlas a través de un filtro selector, que denominaremos de Frecuencia Intermedia (F.I.), que seleccionará una de ellas y eliminará la otra. Normalmente elegiremos seleccionar la más baja, en este caso de 450 Khz, y el motivo es que a estas frecuencias la selectividad o "ancho de banda" que el filtro dejará pasar es más "estrecha" en valores absolutos dados en kilohercios, es decir, con un receptor de este tipo podremos separar mucho mejor las emisoras próximas que en uno de Sintonía Directa o incluso que en un Regenerativo, sumando la ventaja sobre este último que el funcionamiento del Superheterodino añade a la señal recibida un ruido muy inferior.

Diagrama de bloques de un receptor Superheterodino

Imagen


Naturalmente, un circuito capaz de realizar estas funciones será sensiblemente más complejo que otros tipos de receptores, pero dicha complicación sale a cuenta por el resultado que se consigue, de tal manera que, como ya hemos dicho con otras palabras, este tipo de circuitos han acabado representando el 99,9 % de todos los sistemas actuales de recepción.

Radio Superheterodino de lámparas Adwater Kent de 1935, un excelente representante de esta época

Imagen


Dos receptores Superheterodinos a transistores, un Sony Multibanda Earth-Orbiter, y un Sanyo de principios de los 60

Imagen


En esta ocasión nos decantaremos por un montaje Superheterodino clásico pero con algunas soluciones experimentales para simplificar partes no esenciales. Después de algunos bocetos he dado forma al siguiente circuito, en el cual podemos distinguir una serie de elementos:

Circuito de nuestro receptor Superheterodino para Onda Media que montaremos con el N-ieP

Imagen


1) El transistor de entrada T1, situado más a la izquierda, del tipo BF-198, realiza tres funciones distintas:

A) Por una parte, a través de la bobina L2, de sólo ocho espiras, recoge la señal de antena de las emisoras que queremos recibir, y que ya han sido sintonizadas y seleccionadas por el filtro resonante que forma la bobina L1, los condensadores asociados y naturalmente el núcleo de ferrita, que con su notable permeabilidad, muy superior a la del hierro, consigue captar con muy bajas pérdidas el componente magnético de las ondas de radio, que traduce en corriente eléctricas de alta frecuencia y que acaban en L2.

B) La bobina L3 es parte principal del llamado Oscilador Local, una especie de pequeño emisor de radio cuya señal prácticamente no sale del circuito, y que está calculado de manera que siempre oscile a una frecuencia 450 Khz más alta que la que tengamos sintonizada en L1. El condensador variable CV, cuyas dos partes se mueven al unísono por estar montadas sobre el mismo eje, tienen una relación de valores que permite que dicha diferencia (450 Khz) se mantenga en todo el margen de sintonía.

C) A la vez, como ambas señales, la de antena y la del oscilador local circulan a través del mismo transistor, se mezclan (se heterodinan) creando dos frecuencias resultantes que son precisamente la suma y la resta de ambas. Y esta segunda, la resta de 450 Khz, es precisamente la que va al transformador de frecuencia intermedia Tr1, sintonizado a este valor, y que por tanto pasa esta señal al siguiente circuito y rechaza todas las demás que sean más altas o más bajas de este valor.

2) El transistor T2 de Frecuencia Intermedia es también del tipo BF-198, que utilizo normalmente para radiofrecuencia en los montajes, y está conectado en una configuración clásica de emisor común. Esta etapa se caracteriza por trabajar a una frecuencia fija de 450 Khz e independiente de la señal que estemos recibiendo, y su principal función es añadir más "selectividad" al receptor, es decir, mayor capacidad de discriminar una emisora de otra que esté muy próxima, lo cual se consigue mediante los dos transformadores de FI, el Tr1 y el Tr2, ambos sintonizados a 450 Khz.
En un superheterodino normal, esta selectividad se concreta en un cierto "Ancho de Banda", que suele ser de +/- 4 ó 5 Khz sobre la frecuencia central (es decir, de 8 a 10 Khz en total), lo cual permite separar bien las emisoras y a la vez reproducir la voz y la música con buena calidad. Un receptor de comunicaciones destinado solamente a recibir voz necesitaría +/- 3 Khz, si fuera para recibir modulación de Banda Lateral Unica (BLU) este valor quedaría reducido a 1,5 Khz y para recibir señales de Morse sin modulación, es decir, onda continua, podría ser incluso tan estrecha como de 0,1 Khz, aunque entonces esta parte del circuito ya sería mucho más compleja y además de filtros basados en bobinas y condensadores precisaría de resonadores de cuarzo que para un aficionado no son fáciles de conseguir.

3) A la salida de Tr2 y antes del potenciómetro de volumen de 10 K vemos el diodo detector de germanio, que rectifica la señal alterna de alta frecuencia. El condensador de 10 nF filtra la componente para recuperar la señal de modulación, es decir, la que contiene el sonido y la música.

4) La parte amplificadora de baja frecuencia (BF), llamada tabién AF por "audiofrecuencia", está formada por dos etapas en serie con transistores BC-547. El primero de ellos es el preamplificador y el segundo la etapa final que ataca los dos altavoces de media impedancia. Ambos transistores trabajan en Clase A, y en el final utilizamos el truco de limitar la corriente con una resistencia de 330 Ohms y desacoplarla luego para la señal de alterna con un condensador electrolítico, con lo cual conseguimos un volumen aceptable con un bajo consumo (20 mA), aunque sea a costa de añadir una pizca de distorsión.

La lista de materiales para este montaje es la siguiente:

Lista de materiales para este montaje:

1 Bobina doble de 50 y 8 espiras, con núcleo de ferrita
2 Transistores BF-198 NPN
2 Transistores BC-547
1 Diodo de Germanio OA95 - OA85
2 Resistencias de 220 Ohms
1 Resistencia de 330 Ohms
2 Resistencias de 470 Ohms
1 Resistencia de 2,7 K
1 Resistencia de 1 K
1 Resistencia de 10 K
1 Resistencia de 22 K
1 Resistencia de 47 K
3 Resistencias de 100 K
1 Resistencia de 470 K
2 Condensadores de 50 pF
1 Condensador de 470 pF
2 Condensadores de 560 pF
4 Condensadores de 10 nF
3 Condensadores de 47 nF
2 Condensadores de 1 uF
3 Condensadores electrolíticos de 47 uF
1 Condensador de 330 uF
1 Condensador de 470 uF
1 Condensador variable "Tandem" de 430+430 pF
2 Condensadores "Trimers" de 15-35 pF
1 Potenciómetro 10 K Lin (fijo en panel)
2 Altavoces de 62 Ohms (fijos en panel)
1 Antena de ferrita cilíndrica de 1 x 16 cm.
1 Bobina Oscilador Local de Lavis 767
2 Transformadores de FI de Lavis 767

A igual que ocurre con el circuito teórico, el montaje real ocupa una mayor extensión sobre el tablero N-ieP. La disposición sigue en lo posible un esquema "lineal" de izquierda a derecha, para que sean visibles las distintas partes. Para ello utilizaremos 36 contactos clip/muelle removibles y 13 fijos. En cuanto a los componentes propios del tablero, solamente usaremos uno de los potenciómetros de 10 K para control de volumen y los dos altavoces de media impedancia, que en esta ocasión irán conectados en serie.

Plano de montaje del radio-receptor Superheterodino de cuatro transistores, para Onda media

Imagen


Pese a disponer de una idea del montaje, un circuito de estas características no puede abordarse al buen tun-tún, colocando los componentes y las conexiones, y esperando que salga andando a la primera, porque a diferencia de otros proyectos realizados hasta ahora con el N-ieP, el resultado final exige que varios módulos que funcionan bien por separado lo hagan también de forma coordinada. Especialmente las partes de radiofrecuencia como son el módulo de Frecuencia Intermedia y la etapa sintonizadora-osciladora-conversora.

En pocas palabras; en este caso es necesario ir por partes y no pasar a la siguiente antes de haber dejado lista la anterior. Comenzaremos por tanto montando el amplificador de baja frecuencia (BF), de dos transistores BC-547, uno de ellos trabajando como preamplificador, y el otro como paso de salida en clase A. Se podría argumentar que estos transistores son más bien "de señal" que no "de potencia", pero para conseguir un mínimo de 200 mW. con que atacar los altavoces, el BC-547 va sobrado y ni siquiera se calienta lo más mínimo mientras se mantenga a un volumen razonable.

Las dos siguientes imágenes muestran el amplificador de audio y la etapa de frecuencia intermedia, que se distingue por los dos filtros pasabanda, llamados también "transformadores de F.I.", en forma de pequeños cubos de aluminio con un tornillo de ajuste en la parte superior. Dicho tornillo sirve para variar la inductancia de la bobina interna, lo cual unido al condensador externo, que en este caso es de 560 pF, permite sintonizar el conjunto a una frecuencia alrededor de los 450 Khz.

Estos "transformadores" no son componentes que puedan improvisarse ni que puedan encontrarse en tiendas actuales de recambios, así que para conseguirlos la forma más fácil será a partir del reciclado de viejas placas. En este caso han salido de una radio Lavis 767 muy estropeada y con la caja rota que desguacé unas semanas antes de este montaje. De esta radio y de su circuito he aprovechado también los condensadores de 560 pF asociados a estos filtros y algunos elementos más que iremos viendo, aunque he de decir que no utilizo los "Transformadores de FI" tal como indica el esquema del Lavis, en donde van montados dos a dos y con acoplo capacitivo entre ambos, sino cada uno en solitario y usando solamente el acoplo inductivo interno entre el primario, que está sintonizado y es de media impedancia, y el secundario, que no está sintonizado y es de baja impedancia.

Primeras fases del montaje, el amplificador de baja frecuencia, la detección y la etapa de Frecuencia Intermedia

Imagen


Detalle de la etapa de Frecuencia intermedia, con los dos transformadores sintonizados y el transistor BF 198

Imagen


Una vez nos hemos asegurado que el conexionado del circuito es correcto y las polarizaciones están bien establecidas, ajustaremos nuestro generador de radiofrecuencia a 450 Khz y lo conectaremos la entrada del circuito de FI. Seguidamente daremos tensión al circuito y observando la señal con el osciloscopio, y con un pequeño destornillador (mejor si es especial de ajuste, con punta de material plástico para que el metal no efecte a la inductancia) iremos reajustando los núcleos de ambos transformadores para que la señal a la salida sea máxima, lo cual ocurrirá cuando los dos estén alineados entre ellos y a la frecuencia de 450 Khz.

La siguiente imagen muestra la pantalla del osciloscopio conectado a las salida de la etapa de FI, y puede verse perfectamente la radiofrecuencia amplificada, en este caso modulada al 60% por una señal sonora de 1000 Hz. En este caso, además, he comparado las señales de entrada y salida, y aplicando la fórmula:

Ganancia de tensión en Decibelios (db) = 20 x Log (V2/V1)

... Y siendo V2 la tensión de salida y V1 la de entrada he averiguado que con esta etapa obtengo una ganancia de 21 dB (unas 11,2 veces). Naturalmente, en caso que la de salida fuera menor que la de entrada, el resultado final no reflejaría una "ganancia" sino una "atenuación".

Una vez alineadas las Frecuencias Intermedias a 450 Khz con el generador
de RF, comprobamos su ganancia con una señal modulada al 60%


Imagen


Aquí puede ocurrir que alguien intente este montaje sin disponer de Generador de Radiofrecuencia ni de Osciloscopio, lo cual puede complicar bastante el proceso. Pero incluso así hay maneras más directas de efectuar este ajuste, aunque tal vez no consigamos tan buenos resultados. Sea como fuere, para el ajuste deberemos utilizar algún tipo de señal de entrada, con lo cual será necesario tener algo de paciencia y esperar a tener montado el resto del circuito.

Bien, ahora nos tocará montar la parte más compleja, formada por el circuito de antena, el oscilador local y parte mezcladora:

El circuito de antena estará formado por la antena de ferrita y la bobina que también hemos obtenido del desguace del Lavis y un condensador variable de 300 pF que conectaremos sobre el tablero como si fuera un componente más.

A este respecto, vamos a decir que los Superheterodinos básicos de recepción de Onda Media y Corta llevan un condensador variable doble (llamado "tandem"), en que el mismo eje mueve ambas partes a la vez, y el motivo es que para sintonizar las emisoras necesitaremos ir variando al unísono dos elementos distintos: la frecuencia de sintonía de antena y la frecuencia del oscilador local, pero como la segunda es superior en 450 Khz a la primera, las dos partes del condensador no puede ser eléctricamente iguales, porque aún modificando la bobina osciladora, esta relación no se mantendría. Por este motivo, en los antiguos catálogos de radio se ofrecían también valores asimétricos de por ejemplo 400 + 200 pF o similares. Pero como esto complicaba la fabricación y la estandarización de modelos, la mayoría de las veces se construían iguales y luego se utilizaba un condensador fijo (llamado "padder") en serie con la parte variable del oscilador local, para conseguir que su capacidad máxima efectiva fuera casi la mitad de la de antena.

Continua en el siguiente mensaje...
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Re: Jugando con Electrones (Receptor Superheterodino de OM)

#44 Mensaje por Anilandro »

...Continua desde el mensaje anterior

- Receptor Superheterodino para Onda Media - II -

De momento nosotros no vamos a plantearnos este problema y para las primeras pruebas utilizaremos dos condensadores variables distintos; el que ya hemos citado de 300 pF que añadiremos con clips sobre el tablero N-ieP, y el propio integrado en el tablero y que ya hemos utilizado en otros montajes.

Tanto el circuito como la disposición de elementos de esta etapa ya se han visto en sus gráficos correspondientes. Entonces los montaremos como se ve en la siguiente imagen, observando los elementos que más destacan, como son la antena de ferrita, el condensador variable que hemos añadido y la bobina del oscilador local.

Detalle del primer montaje de la etapa osciladora-mezcladora, con la bobina
de ferrita y utilizando dos condensadores variables para facilitar el ajuste


Imagen


La bobina del Oscilador Local también la he obtenido del desguace del Lavis. Está dividida entre un primario sintonizado, con tres conexiones de salida (masa, punto caliente y salida de señal de baja impedancia) y un secundario de realimentación con dos conexiones que lo intercalan entre la salida del transistor y el primer transformador de F.I. Para poderla manejar esta bobina con más comodidad sin que se rompan los delgados hilos de Litz, la he fijado sobre un pequeño cuadrado de circuito impreso, de donde parten después los hilos de conexión al resto del N-ieP.

Bobina del Oscilador Local aprovechada del Lavis 767, su montaje
e identificación de los terminales respecto al circuito


Imagen


Al acabar de montar el circuito procederemos a su ajuste siguiendo esta secuencia:

1) Al darle al interruptor de alimentación, la primera cosa de que debemos cercionarnos es del consumo total. Para ello intercalaremos un miliamperímetro en el puente superior, el situado cerca del interruptor, y comprobar que no sube de los 35-40 mA. Realizo la prueba y veo que el consumo está en 32 mA, lo cual es más que correcto.

2) Seguidamente comprobaremos que el oscilador local está trabajando. Para ello acercaremos una radio de transistores común a nuestro montaje, y la sintonizaremos en Onda Media sobre los 1.300 Khz. Después colocaremos el mando del condensador variable de nuestro Oscilador Local en el extremo bajo, de menor frecuencia, y comenzaremos a girarlo lentamente hacia el tope alto de la banda. En algún momento hemos de escuchar en la radio el paso de la onda portadora. Si llegamos al final de la banda y no hemos oído nada, podemos afirmar que no oscila. Esto será normalmente un problema de conexionado, así que intercambiaremos las dos conexiones del secundario de realimentación y volveremos a hacer la prueba.

3) Ahora aumentamos hasta el tope el potenciómetro de volumen, colocamos el mando del condensador en del Oscilador Local en la zona media y comenzamos a mover el condensador variable de sintonía de antena hasta que notemos algún pequeño aumento de ruido.
Sobre esto debemos decir que si tenemos los transformadores de Frecuencia Internedia totalmente desalineados entre ellos, será muy difícil que oigamos nada, pero si hemos obtenido los transformadores de un aparato que más o menos funcionaba, y sobre todo si los núcleos de ajuste aparecen con su cera de sellado intacta, debemos suponer que están bien ajustados, probablemente no a 450 Khz, sino a 455 Khz, valor más frecuente en los aparatos de transistores y que nunca he entendido el porqué de su elección. Pues bien, no importa demasiado si están unos Kilohercios más arriba o más abajo, ya que lo determinante es su alineación.

4) En todo caso, por poca cosa que oigamos, como una estación en forma muy débil o un aumento del ruido de fondo, ya nos podría servir para alinear los transformadores de FI, dejaremos el primero como está y con nuestro destornillador de ajuste iremos girando muy lentamente el núcleo del segundo hasta conseguir la máxima intensidad.

5) Ahora probemos de sintonizar alguna emisora, moviendo el condensador del Oscilador Local y a la vez reajustando con el de sintonía de antena. Recorramos la banda de Onda media de un extremo a otro, comprobando que siempre podemos encontrar el punto de máxima intensidad de la señal actuando sobre le de sintonía.


Si hemos hemos obtenido los resultados anteriores ya podemos decir que tenemos un receptor Superheterodino funcionando, aunque está claro que tener que ir moviendo dos mandos para buscar las emisoras no es lo ideal. Aquí es donde deberemos encontrar un condensador variable doble que podamos utilizar.

Al principio de construir el tablero N-ieP, monté uno doble, pero al ser un material aprovechado que tenía guardado en cajas desde hacía más ce 40 años, resultó que no estaba en condiciones, hacía mucho ruido la girarlo y hasta en una zona se comunicaba las placas entre sí, lo cual indicaba que la lámina aislante de plástico estaba rota.
Lo desmonté y después de luchar con las pinzas y la lupa durante un par de horas, de dos malos, conseguí hacer uno bueno. Así que el condensador que tengo fijo en el tablero ahora es de más capacidad pero ya no es un "tandem" que pueda utilizar en este caso. Entonces, ya que para este montaje he echado mano de algunos elementos de radiofrecuencia rescatados de la placa del viejo Lavis, también puedo usar el excelente "tandem" de dieléctrico de aire que equipaba.

Condensador "tandem" de 430+430 pF de dieléctrico de aire, aprovechado de un
viejo transistor Lavis 767, y algunos elementos soldados a sus soportes


Imagen


En la imagen anterior se ven además dos pequeños condensadores variables de ajuste tipo "trimer", de 15-35 pF (también del Lavis), que he soldado directamente a los terminales del principal, y que servirán para conseguir una buena concordancia antena-oscilador al variar la sintonía.
En este caso, las dos partes de este condensador son iguales, con una capacidad que según el esquema del Lavis es de 410+410 pF, pero que medidas con un capacímetro dan 430+430. Por tanto, la parte destinada al Oscilador Local deberá tener un condensador fijo en serie para reducir su capacidad total. Veo en el esquema que el valor de este "padder" es de 560 pF. que también he soldado al condensador variable principal

Tras una hora de pruebas el receptor ha quedado listo. En realidad, conseguir la concordancia ha resultado más fácil de lo que me temía. El proceso de ajuste ha sido el siguiente:

1) Con los dos "trimers" a mitad de su capacidad y el condensador variable a la máxima, desplazo la bobina de antena sobre la ferrita para encontrar el punto en que el ruido de fondo sea máximo.

2) Voy abriendo lentamente el condensador variable hasta sintonizar una emisora, reajusto la bobina de antena

3) Abro casi todo el condensador variable, sintonizando una emisora fuerte. Reajusto el "trimer" de antena (el situado más a la derecha) para conseguir el mayor volumen.

4) Recorremos de nuevo toda la banda, comprobando que de forma razonable se mantiene el mejor ajuste de antena.

Estos componentes y valores son procedentes del Lavis, y por tanto también deberían funcionar aquí sin problemas, y sin embargo el circuito que he utilizado no es exactamente igual ni tampoco lo es la base de montaje respecto a su circuito impreso original, con lo cual su comportamiento final puede variar en un margen bastante amplio. Si con estos sencillos pasos no podemos conseguir un buen ajuste de antena en toda la gama, el truco está en variar ligeramente el ajuste del núcleo de la bobina osciladora, y repetir el proceso. Normalmente notaremos un aumento o disminución de la concordancia, los cual nos dará la pista del sentido correcto que hemos de dar al ajuste.

Sin duda, tal como me ocurrió a mí, tras unas cuantas repeticiones se va a conseguir un buen resultado.

Montaje definitivo del Superheterodino de cuatro transistores, ya equipado con el condensador variable en tandem de 430+430 pF

Imagen


Tras este ajuste ya podemos darnos por satisfechos. El receptor Superheterodino N-ieP tiene la mejor sensibilidad y selectividad de todos cuanto he hecho hasta ahora. Durante el día capta muy bien unas diez emisoras lejanas (en mi ciudad no hay locales), que aumentan a más de cuarenta en la noche. La estabilidad de frecuencia también es muy buena, permaneciendo en el mismo punto durante horas sin necesidad de reajustar el mando de sintonía, y el consumo y la distorsión se mantienen muy bajos, y el volumen de audio es suficiente para una habitación mediana.

Etapa osciladora-mezcladora. Observar los dos condensadores "trimer" de ajuste soldados en el lateral del condensador variable principal

Imagen


En resumen, creo que ha sido un montaje muy interesante para aprender los fundamentos de este tipo de receptores y a la vez practicar con ajustes de frecuencia que no habíamos tenido oportunidad de realizar en los montajes anteriores.

Para acabar, veamos una corta filmación del funcionamiento del Superheterodino:

- Vídeo del funcionamiento del Receptor Superheterodino -


Saludos a todos
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Re: Jugando con Electrones (Receptor Superheterodino de OM)

#45 Mensaje por Anilandro »

- Receptor Superheterodino para Onda Media - III -
Aalbea dijo:
Una preguntita... ¿se puede sacar algo en FM con un montaje sencillo?
Gracias y un saludo.
Hola Aalbea

Para hacer algo en FM, como por ejemplo un receptor, el problema no sería de un circuito más o menos sencillo, sino de las limitaciones del propio sistema de montaje en cuanto a la longitud de los conductores que lo forman. Fíjate que las frecuencias de la Onda Media van de 0,5 a 1,5 Megaciclos, y en cambio las de FM de 88 a 108 Megaciclos, es decir, una media de 100 veces más altas, y esto implica que cualquier hilo de conexión que en la frecuencia baja se porta sólo como eso, en FM se convierte en una verdadera bobina de algunos microHenrios que puede afectar de forma determinante al funcionamiento, ya que radía y recoge señal de cualquier otro hilo que tenga cerca, o también por el efecto de la capacidad entre ambos, que a lo sumo sería de pocos picoFaradios y para Onda Media igualmente insignificante, para FM podría ser un acoplo que traspasase la señal de un sitio a otro no deseado o la perdiera hacia masa.

Dicho de otra forma, para FM importa mucho que las conexiones entre componentes sean lo más cortas posible para evitar el efecto de su capacidad e inductancia, y también que se estudien muy bien los blindajes y las líneas de masa para apantallar conductores y que no se acoplen entre ellos. Y pienso que eso sería complicado de conseguir con el tablero N-ieP.

Por todos estos motivos, no tenía pensado hacer nada en FM, pero ya que lo has citado, me has despertado la curiosidad y cuando tenga lista la página del receptor actual y de otro también Superheterodino mucho más sencillo que éste con escucha por auricular, miraré a ver si es posible hacer algo en FM. Tal vez podría ser que un receptor de estructura muy simple, por ejemplo de tipo Superregenerativo, en que la parte de radiofrecuencia es muy reducida, y quien sabe si podría funcionar, ...aunque probablemente algunos elementos como la bobina y el condensador de sintonía no deberían ir unidos al resto mediante el sistema de clip y muelle, sino soldados directamente sobre las patas del transistor de entrada.

Un saludo
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Re: Jugando con Electrones (Receptor Superheterodino de OM)

#46 Mensaje por Anilandro »

- Receptor Superheterodino para Onda Media - IV -
Batricio dijo:
Anilandro.
Para mi la electrónica que partió en mi infancia como una pasión, lo sigue siendo hoy en dia ya que se convirtió en mi profesion.
Te agradezco todo el esfuerzo que significa escribir desde lo mas basico a lo mas avanzado y adjuntando fotografías, lo cual es un trabajo que lleva varios minutos, y que sumando y sumando significan varias horas de trabajo completamente desinteresadas.

Reitero mis felicitaciones, y también me has servido muchísimo como fuente de inspiración, para emprender algunos proyectos que por tiempo no los he podido realizar.
Siempre me ha gustado la radio, y he realizado varios circuitos de RF, con algunos watts de potencia con control pll entre otras cosas, con modulación en AM y algunas cosillas en FM. No me considero en absoluto experto en esas materias, sino un simple experimentador, pero jamas he trabajado en un receptor, aunque conozco bien la teoria nunca la he llevado a la practica.
Y por la cosas de la vida, cuando niño tenia mucho ímpetu en ello, pero no tenia los medios económicos e instrumentales. Ahora, con el paso del tiempo tengo el instrumental y algo de medios económicos, pero no el tiempo. Entonces con tu aporte, has logrado despertar en mi el niño que yacía dormido.
Muchas gracias y espero seguir leyendo tus aportes.

Saludos!
Hola Batricio. Gracias por tus palabras.
Cierto que estas cosas llevan trabajo, y mucho más el documentar los trabajos que el realizarlos. Este tema concreto de los dos Superheterodinos, los circuitos prácticamente los monté y probé en tres días, pero escribir el tema y conseguir las imágenes, darles formato y especialmente los gráficos del esquema y la distribución de componentes, me ha llevado semana y media. Pero bueno, así queda más claro y siempre apetece más meterse en ello.

Con este sistema del N-ieP, cuya idea habrás visto que viene del Ingeniero Electrónico Philips de mi adolescencia, pienso ir armando otras cosas de radiofrecuencia, pero no puedo meterme ni con potencias medias ni con la FM por las propias limitaciones que impone el tablero, fuente de alimentación a pilas, hilos demasiado largos, capacidades parásitas, etc. Además, intento que los circuitos tengan todos una filosofía experimental que permita ir probando valores y nuevas configuraciones pero siempre primando la sencillez. En fin, más que nada para que quienes tengan verdadero interés en el tema, decidan lanzarse.

Un saludo
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Re: Jugando con Electrones (Receptor Superheterodino de OM)

#47 Mensaje por Anilandro »

- Receptor Superheterodino para Onda Media - V -
Batricio dijo:
Muchas gracias Anilandro por tu respuesta.
Estoy muy atento leyendo y viendo tus esquemas, me parecen excelentes. En cuando al diseño de circuitos bajo la modalidad N-ieP, me da la impresión que es mejor este sistema para trabajar en el rango de frecuencias de radiodifusión AM que utilizando protoboards?. Me imagino que la capacidad entre los terminales de un protoboard, seria ineficaz a la hora de trabajar con algo de RF, no se que impresión me puedes dar con respecto a eso. Claro, obviamente al trabajar en el rango FM asi como lo indicas, practicamente se requiere trabajar con PCB's.

OTra duda Anilandro: en mi caso me es casi imposible acudir a deshuesaderos electrónicos en mi ciudad, y en especial lo que a FI's se refiere. Lo que si quiero consultarte ademas, es el calculo de un choque de rf, para adaptación de impedancias entre las etapas. No se como conseguir esa información. Y en el caso de los receptores que has diseñado, en como elegir el valor adecuado para el funcionamiento ideal de las etapas.

Saludos
Hola Batricio. Nunca he tenido bases de montaje de la marca ProtoBoard, pero sí las tuve de tipo parecido y las capacidades entre pistas eran notables. Además se complicaba el hecho que no puedes aislar los puntos de conexión ya que como mínimo están interconectados toda la línea, lo cual complica los circuitos y los hace poco visibles.

Para conseguir materiales del tipo usado en el N-ieP no es necesario tener acceso a un punto de reciclaje electrónico, basta con desguazar algunos aparatos domésticos de los que hoy en día se tiran a montones, y que a buen seguro algún familiar tendrá para desechar, como es una vieja radio a transistores y un televisor de tubo o un monitor de ordenador, para conseguir casi todos los componentes que se necesitan.

Sobre el cálculo de los valores de adaptación entre etapas, la verdad es que no me preocupo demasiado, ya que todos estos circuitos son experimentales, y en ellos tampoco buscamos la excelencia ni unas perfectas características, sino simplemente que funcionen, y eso nos brinda grandes márgenes en el valor de los componentes. Por ejemplo, normalmente, cuando queremos encontrar los valores de polarización correctos es más fácil poner una resistencia variable de ajuste e ir probando el punto óptimo, que pegarnos una tarde de cálculos diferenciales con componentes de los que apenas conocemos cuatro detalles y que a buen seguro, a causa de las tolerancias, luego tendremos que modificar.

Por este motivo es más interesante partir de los "valores tipo" que se conocen por experiencia, y si es necesario efectuar después pequeñas variaciones para mejorar el comportamiento o para adaptarnos a los valores reales de los componentes de que disponemos.

Un saludo
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Re: Jugando con Electrones (Receptor Superheterodino de OM)

#48 Mensaje por Anilandro »

- Receptor Superheterodino para Onda Media - VI -
Batricio dijo:
Muchas gracias Anilandro por tu respuesta. Mi duda por la adaptación de impedancia pasa por lo que es transmisión de radio, en etapas amplificadoras y que requieren unirse hasta lograr la etapa final y allí adaptar impedancia de antena.
Comparto plenamente tu filosofia de experimentar, asi que lo hare tambien.
Gracias Anilandro por tu aporte!
En las etapas de señal tal vez no sea tan importante adaptar impedancias al ohmio, aunque siempre se ha de seguir el principio que una impedancia de salida no ataque a otra menor de entrada. Además, a veces la desadaptación se busca para cambiar una banda pasante o influir menos en la etapa anterior.

En etapas de salida de radiofrecuencia de emisores, en cambio, la perfecta adaptación de impedancias es necesaria, ya que al pretender una buena transferencia de potencia desde la última etapa a la carga que representa la antena, ésta sólo se consigue con igualdad de impedancia. Hay varios circuitos de salida que adaptan las impedancias, desde el sencillo transformador con dos bobinas acopladas (cada una de ellas con el número de espiras correctas para la relación de impedancias entre la salida y la carga), hasta el más usado de ellos que es el "PI" (la letra griega), ya que tiene la forma de la siguiente imagen:

Imagen

Aquí, la frecuencia de sintonía será F = 1/(2 x Pi x (Raiz (L x (C1 + C2))))
Y la relación de transformación de impedancias es C1/C2 , siendo a capacidad menor, más alta impedancia y viceversa.

El circuito en PI es muy cómodo de usar porque adapta perfectamente impedancias muy distintas y en una amplísima gama de frecuencias, siendo el circuito utilizado en muchos adaptadores de antena.

La forma de ajustar este circuito, (siempre en baja potencia para no afectar al paso de salida), es ajustar C2 a una capacidad relativamente alta y con C1 se busca el punto de sintonía, el cual se detecta normalmente por una caída de consumo en la etapa final (indicado por un miliamperímetro). Después se va disminuyendo o aumentando C2 y retocando C1 a cada cambio para mantener la sintonía, siempre buscando mejorar la caída de consumo, el cual obtendremos con una cierta relación C1/C2, que como hemos dicho corresponderá a la relación de impedancias entre el paso de salida y la carga, es decir la antena.

Si disponemos de un medidor de estacionarias y nos guiamos por sus indicaciones, el ajuste será mucho más fácil y preciso. Y una vez hemos encontrado el punto correcto de ajuste de C1 y C2, ya podremos subir la potencia a su valor nominal.

Un saludo
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Re: Jugando con Electrones (Receptor Superheterodino de OM)

#49 Mensaje por Anilandro »

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Re: Jugando con Electrones (Circuitos con bombillas de Hg)

#50 Mensaje por Anilandro »

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- Dos circuitos experimentales con bombillas de vapor de mercurio -

A partir de la idea de un tal Fogonazo, que nuestro amigo César colgó en el foro, sobre utilizar una lámpara se iluminación de mercurio de alta presión para producir ultravioletas, realicé algunas experiencias alimentándola con reactancias electrónicas de fluorescentes de emergencia. Pero el caso, es que la primera vez que tuve una de estas lámparas de mercurio en la mano, su forma ya me sugirió otras posibles utilidades.

Las lámparas de mercurio de alta presión son en esencia tubos de cátodo frío, como las bombilitas de neón, los tubos Nixie indicadores de números y caracteres, los estabilizadores de tensión de efecto corona y también los tubos Geiger, y a esta extensa familia también pertenecen los llamados tubos disparadores. Los tubos de cátodo frío nacieron a mediados del siglo XIX, sesenta años antes que las primeras válvulas termoiónicas, y a partir de 1930 pasaron de ser casi una curiosidad de laboratorio a utilizarse para muchas funciones industriales, como elementos de control para automatismos, estabilizadores de tensión, detectores de partículas, sensores, pilotos indicadores, displays numéricos, contadores de décadas y conmutadores de señal. Puesto que para estas funciones tenía dos grandes ventajas sobre las válvulas de vacío: que no necesitaban caldeo de filamento (con el gran consumo que ello implicaba) y que fabricarlos costaba una pequeña fracción del precio de aquellas. Tanto la firma inglesa Mullard como la holandesa Philips o la suiza Cerberus produjeron millones de estos dispositivos, e incluso en la Unión Soviética, muchas calculadoras y registradoras de sobremesa basaban su funcionamiento en tubos de este tipo.

Imagen

Imagen


Hoy en día sus aplicaciones industriales se han reducido notablemente, pero en sus distintas configuraciones siguen utilizándose aún como protectores de líneas eléctricas, como lámparas de flash y como detectores de radiaciones. En nuestras casas, tenemos además sin saberlo una numerosa representación de tubos de gas en forma de fluorescentes y bombillas de bajo consumo. De igual forma, en publicidad se mantienen los tradicionales rótulos de neón, y en espacios públicos, como calles, plazas o carreteras, la iluminación sigue siendo mediante lámparas de vapor de mercurio y de sodio de alta presión.

Para profundizar en el tema veamos primero un poco de teoría:

Conductores y aislantes

Todos los elementos están formados por átomos, y éstos formados a su vez por un núcleo y una envoltura de electrones. Los electrones ocupan una serie de capas u órbitas alrededor del núcleo, y de su distribución depende la mayoría de las características químicas y eléctricas de los elementos. El hecho de que algo sea conductor o aislante tiene que ver con la última capa de electrones y la facilidad que tengan para abandonarla, creando en su movimiento hacia otros átomos lo que llamamos corriente eléctrica. De esta forma, los elementos de baja Energía de Extracción de electrones, como los metales, son buenos conductores, con resistencias específicas de milésimas de ohmio, en cambio en si este parámetro es alto su resistencia puede alcanzar decenas o centenares de megaohmios, valores que para la mayoría de los usos ya consideramos aislantes.

Con lo dicho hasta ahora podríamos pensar que estas características son siempre lineales, como en la famosa Ley de Ohm, con una resistencia constante y una intensidad que varía proporcionalmente a la tensión aplicada. Pero nada más lejos de la realidad, porque existen numerosos fenómenos que pueden modificarlas, de hecho, los gases, que en condiciones normales son prácticamente aislantes, se convierten en buenos conductores por efecto de la ionización, lo cual explica su insólito comportamiento y permite el funcionamiento de los tubos que tratamos en este tema.

======================================================================

Tubos de cátodo frío y tubos disparadores

Hemos dicho que los gases son normalmente aislantes, pero si en condiciones de baja presión introducimos dos electrodos y los sometemos a un campo eléctrico suficientemente intenso, algunos electrones son arrancados de sus órbitas y se dirigirán hacia el electrodo positivo, mientras que el resto del átomo (ahora convertidos en un ión positivo por haber perdido electrones), se dirigirá hacia el electrodo negativo. Esta disociación da origen a un estado especial llamado "plasma", que los físicos consideran como el cuarto estado de la materia.

Tres tubos de cátodo frío de neón a baja presión, de apenas centímetro y medio de longitud:
(A) tubo disparador de tres electrodos, (B) diodo, (C) lamparita piloto de alterna


Imagen


Los movimientos de las partículas del plasma tampoco son regulares. Para empezar, los electrones tiene mucha más movilidad al ser su masa miles de veces más reducida que la del núcleo, y por otra parte, en su movimiento adquieren energía cinética que pueden descargar al chocar contra otros átomos, arrancando más electrones en una progresión en forma de avalancha exponencial que en fracciones de segundo multiplican la intensidad desde pocos picoamperios hasta valores que en algunos tubos pueden superar las decenas de amperios. A la vez, tanto los electrones como los iones positivos pueden también arrancar electrones secundarios al chocar contra sus respectivos electrodos, o formar "nubes de carga espacial" que modifican la distancia "eléctrica" entre electrodos y por su efecto barrera dificultan el paso de nuevas cargas.

Con tales interacciones, y como podemos ver en la imagen siguiente de la izquierda, la curva de tensión-intensidad en el seno de un gas es realmente compleja, con muchos estado definidos que pueden generarse en rápida sucesión, aunque la mayoría de los tubos trabajaban en la región denominada de "luminiscencia normal" y unos pocos en zona de descarga de arco. Al observar la gráfica debemos tener en cuenta que la coordenada X de este gráfico es de tipo logarítmico, porque en caso contrario la parte inicial, como la Zona de Townsend, no sería distinguible.

Curva tensión-intensidad de los diferentes estados de un tubo de cátodo frío

Imagen


Distribución de la luminiscencia en un típico tubo de cátodo frío

Imagen


En la imagen anterior derecha se representa la luminosidad de una típica descarga de luminiscencia normal, aunque puede variar considerablemente al cambiar la presión del gas o la forma de los electrodos, con una débil luminiscencia junto al cátodo provocada por el bombardeo de los iones positivos, seguido del llamado Espacio Oscuro de Crookes en que se condensa la mayor parte de la caída de potencial. Dicho espacio es la zona es que se produce la disociación iónica y es mayor cuando más baja es la presión del gas. La zona más luminosa es la columna positiva, donde los electrones, en su camino acelerado hacia el ánodo, chocan de forma más frecuente con las moléculas gaseosas.

Los gases más frecuentemente utilizados en los tubos de cátodo frío suelen ser el neón y el argón, o bien las mezclas de Penning, que combinan ambos en distintas proporciones y cuyas Energías de Extracción son más bajas que con los gases puros.

Tensión de cebado dependiendo del producto de la distancia por la presión de
llenado, en función de diversos gases puros o en mezclas de Penning


Imagen


Los tubos utilizados en lámparas de iluminación son sensiblemente distintos, ya que excepto para las letras de los rótulos de neón, normalmente se utilizan como gases los vapores de ciertos metales, como el sodio o el mercurio. En el primero de ellos la luz tiene un fuerte componente amarillo, aunque su espectro se ha suavizado notablemente en las versiones más modernas. En los tubos de mercurio, la mayor parte de la radiación luminosa emitida está en cambio en el rango del ultravioleta, y por tanto invisible, debiendo contener en su interior alguna sustancia fluorescente que la convierta al espectro visible.

En la muchos tubos de cátodo frío diferenciamos un ánodo y un cátodo por la sencilla razón que la mayoría trabajan con corriente continua, casi siempre de tipo pulsante, pero en los de iluminación lo normal es trabajar con corriente alterna industrial y por tanto el ánodo y cátodo intercambian sus funciones a cada ciclo, a razón de 50 veces por segundo.

Los tubos disparadores son como los normales, con un cátodo y un ánodo, pero además incorporan este tercer electrodo disparador cerca del primero de ellos. Técnicamente este electrodo es también un ánodo de pequeñas dimensiones, que por su proximidad al cátodo tiene con éste una tensión de cebado mucho menor que la del ánodo principal, de tal forma que si polarizamos dicho electrodo con la necesaria tensión positiva, va a iniciar una pequeña descarga cuyos iones activarán en pocos milisegundos la descarga principal. El electrodo de control tiene además una alta impedancia de entrada, absorbiendo intensidades tan bajas que la ganancia de potencia de este tipo de tubos puede alcanzar valores tan altos como de 10.000/1.

En el aspecto estructural podríamos asociar el tubo de cátodo frío a una válvula termoiónica de tipo triodo, pero en realidad, la semejanza es sólo aparente, puesto que estos tubos de gas carecen de la "progresividad" de los triodos, y una vez disparada la conducción no hay manera de regularla ni interrumpirla a través del electrodo de control. Son dispositivos a "todo o nada" y la conducción sólo se detendrá al disminuir la tensión anódica por debajo del punto de mantenimiento durante un tiempo suficientemente largo (que puede ser de milisegundos) para que se recombinen los iones y el gas se vuelva de nuevo aislante.

Otra característica es que no pueden funcionar a altas frecuencias, porque si bien los electrones van casi tan rápidos como en una válvula termoiónica, los iones positivos se mueven mucho más lentamente. Esta característica, junto a la velocidad de recombinación, depende del tipo de gas y de la presión interna, y permite algunos kilohertzios en el caso del neón pero pocas decenas de ciclos en el caso del vapor de mercurio.

======================================================================

Las bombillas de vapor de mercurio

NOTA IMPORTANTE: Los bulbos de vapor de mercurio, utilizados fuera de sus contenedores habituales, emiten una cantidad considerable de radiación ultravioleta, la cual, por su acción ionizante es perjudicial para los ojos y la piel. Pese a que en estas experiencias se utilizan a muy baja potencia y por tanto con poca emisión, es conveniente limitar la exposición a su luz o cubrirlas con un recipiente de cristal o de material plástico, que habitualmente dejan pasar la parte visible pero son opacos a los ultravioleta.

Bien, y una vez realizada la advertencia previa, continuemos diciendo que hay dos tipos básicos de tubos de vapor de mercurio:

1) Los fluorescentes de toda la vida y las lámparas de bajo consumo son del tipo de baja presión, y la mayoría necesitan de un filamento de caldeo para iniciar el encendido, aunque la propia ionización mantiene después la descarga y el filamento puede apagarse. Tienen normalmente la forma de tubos de cierta longitud, de forma recta o enrollada en diversas formas, y la sustancia fluorescente está depositada directamente en la cara interna del tubo.

2) El otro tipo son las bombillas de alta presión, que suelen consistir en dos ampollas de cristal, la interior, que contiene una pequeña gota de mercurio y los electrodos de activación, es de cuarzo fundido, porque debe poder aguantar la alta temperatura del plasma que se crea y porque ha de ser "transparente" a los ultravioletas. La ampolla exterior es de cristal normal, suele contener argón como refrigerante y la sustancia fluorescente está depositada en sus paredes internas.

Respecto al espectro original de las luces de mercurio, perece ser que las de alta presión tienen más "parte visible" que las de baja, pero también se da el caso que sus ultravioletas se alargan más hacia las longitudes de onda "cortas"

Para las pruebas siguientes he utilizado un par de lámparas de este tipo, cuyo cristal externo se agrietó por exceso de temperatura. Una de ellas tiene incluso una configuración poco usual, ya que se trata de una lámpara tipo "mezcla", que combina la luz de mercurio con un filamento convencional.

Lámpara Philips de vapor de mercurio de alta presión de 80 w.

Imagen


Otra lámpara del mismo tipo, rota por sobrecalentamiento

Imagen


Estos bulbos de mercurio tienen además otra característica especial, ya que disponen de un tercer electrodo de "cebado", situado muy cerca de uno de los dos principales. Dicho electrodo está polarizado con una resistencia limitadora a partir del situado en el otro extremo del tubo, y su misión es aumentar el campo eléctrico y conseguir que la lámpara se encienda con una tensión muy inferior a la de funcionamiento, que es de 230 V. Y este detalle es precisamente lo que lo hace tan especial, ya que se asimila a la estructura de un tubo disparador.

Aprovechando el "fósforo" que convierte los ultravioletas del vapor de mercurio en radiación visible

Imagen

======================================================================

Averiguando sus características

Rebusco en las estanterías de casa hasta encontrar el excelente libro "Tubos de cátodo frío" de J.B. Dance, que compré a principios de los 70. Allí explica muy bien este tipo de componentes, con sus características típicas y formas de aplicación. A partir de aquí construyo una pequeña "tabla de pruebas" para ver que tenemos entre manos. La tensión alterna de entrada proviene de un Variac de 0-240 Volts, lo cual nos permite obtener tensiones continuas entre 0 y 300 volts. No obstante, el Variac es un autotransformador y por tanto no aísla de la fase de red, entonces, para evitar sorpresas desagradables, uno un par de transformadores corrientes de alimentación por su bobinado de baja, de manera que en conjunto actúan como un único transformador de relación 1:1 de extremos aislados. Sin embargo, los transformadores no son iguales y la relación final es mayor que la esperada, elevando la tensión continua, rectificada y filtrada a un tope de 360 Volts.

En la siguiente imagen puede verse el montaje de prueba, incluyendo al fondo los dos transformadores de aislamiento, un rectificador con sus condensadores de filtro, y en primer plano, un interruptor de seguridad tipo pulsador Morse, dos resistencias de carga de 22 K y un potenciómetro con el que regular la tensión del electrodo de disparo. El "tubo disparador" está montado en el centro, en posición vertical. Aparte de ello utilizo dos tésters analógicos y un digital, con los que podré comprobar la tensión de ánodo, la corriente de ánodo y la tensión del electrodo de disparo.

Montaje para averiguar las características eléctricas de la lámpara de vapor de mercurio

Imagen


Primeramente compruebo la tensión de cebado principal, que viene a ser de 330 Volts. La luminosidad de la descarga es la típica de un tubo de Geissler, con la columna luminosa positiva, el espacio oscuro de Faraday y la luminescencia negativa, aunque el espacio oscuro de Crookes, pegado al cátodo, no es visible a causa de la forma puntiaguda de éste. Este estado puede verse en la parte derecha de la siguiente imagen.

En esta prueba pasan unos 7 mA. y la tensión de ánodo desciende hasta los 170 Volts. La tensión de funcionamiento, no obstante, no se mantiene demasiado estable, y va disminuyendo de manera sensible con el pequeño aumento de la temperatura del tubo.

A la izquierda, descarga entre el cátodo y el electrodo disparador. A la derecha, descarga
principal entre ánodo y cátodo, en que se observa la columna luminosa positiva


Imagen


Esta inestabilidad con la temperatura forma parte de la típica "sensibilización" que presentan todos los tubos de cátodo frío, sin embargo, la presencia del vapor de mercurio, cuya presión sube sin duda con la temperatura, hace que este efecto sea mucho más acusado.

...Continua en el siguiente mensaje...
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