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MI PRIMERA EMISORA A LÁMPARAS
(Segunda entrega de Arqueología Técnica Personal)
Lámparas, choques y resistencias
Hoy en día, a los quince años uno piensa en muchas cosas, en chicas, naturalmente, pero si te gusta la técnica lo más normal es que además te apasione la informática, y en tener una moto a escape más que menos libre y el indispensable teléfono móvil que te permita pasarte miles de SMS para localizar y que te localicen en todo momento los de tu panda.
A mis quince años, hace de esto 38, las cosas eran algo distintas, excepto en las motos, que hacían tanto ruido como las de ahora, las chicas no llevaban piercings ni el ombligo al aire, de hecho iban con falda plisada y su mano era la única epidermis con que podíamos soñar. Dejemos por lo tanto estos asuntos y pasemos a la parte técnica: la informática no existía, es posible que de vez en cuando en televisión se hablase de las "computadoras" de la NASA, pero te imaginabas una caja gris del tamaño de un edificio de apartamentos, llena de luces parpadeantes y que entre un sinfín de ruidos galácticos eructaban una inacabable cinta de papel perforado que sólo los escribas del cuneiforme asirio debían ser capaces de entender.
En aquella época, la electrónica era lo más cercano a la ciencia y a la tecnificación que nos prometía el futuro: había transistores, especialmente de germanio, con el que podías hacer un pequeño amplificador de audio o un "signal tracer" con un multivibrador astable para ayudarte en las reparaciones, o si eras más atrevido un receptor "reflex" para escuchar las estaciones locales. Pero el rey de todos los montajes seguía siendo "La Emisora", esta caja misteriosa llena de diales que recogía tu voz y después de electrificarla mediante oscuros procedimientos la lanzaba al éter a través de un hilo tendido en el tejado. Y para construir emisoras serias, nuestra única alternativa eran las lámparas de radio.
Componentes típicos utilizados en 1960-70
El famoso transistor de germanio de alta frecuencia AF116, como oscilador, apenas daban "chicha" para unas decenas de metros, unos pocos milivatios de RF cuando lo que nuestra juventud necesitaba eran vatios y más vatios para llegar lejos y que los amigos nos oyeran claro y fuerte desde sus casas en sus "musiqueros" de salón.
Entonces, después de haber construido un par de transceptores transistorizados que a duras penas alcanzaban de un lado al otro del comedor, para acometer mi primer proyecto inalámbrico serio acudí a la biblioteca de la Caja de Ahorros. Le pregunté a la señora encargada dónde podía encontrar un libro sobre el tema. Y ella, con una voz seca que sólo había oído en las ocasiones en que aumentaban los murmullos y nos hacía callar, me respondió: "Ciencias Aplicadas, Electricidad... segundo estante a la derecha", y después, supongo que para aprovechar la tregua que le brindé al dirigirme a ella, me ofreció abrir una Libreta de Ahorros, en donde el director del banco, raza de listos donde los haya, depositaría la friolera de 100 pesetas a mi nombre, a condición, naturalmente, que me convirtiera en un cliente fiel y la cuenta fuera engordando con el tiempo.
Allí encontré un libro de radioafición. Sería del año veintipocos y mostraba circuitos en que los condensadores aún se medían en centímetros, las válvulas tenían caperuza y las antenas eran unos rombos sostenidos por dos maderas en cruz.
Ahora, al proponerme rescatar este proyecto de la memoria, me encuentro con el problema de que la biblioteca ya no existe (el banco naturalmente sí), y por tanto es imposible disponer del mismo libro y de la documentación original. Pero, para que os hagáis una idea del contenido, he revisado un volumen semejante que tengo en mi casa: la "Guía del Radio Aficionado", escrita por Agustín Riu en 1929, en cuyas hojas de guarda aparecen anuncios como estos:
Anuncios en el libro de radioafición de la década de los 20
En tales páginas también pueden descubrirse circuitos varios de emisores y de receptores arcaicos, y una relación de símbolos que habitualmente contenían los esquemas electrónicos de aquella época.
Símbolos de componentes electrónicos al uso
Lo que sí recuerdo es que en el libro original, los circuitos eran aún más antediluvianos, con componentes que en 1969, año el que el Apolo XI se posó sobre la Luna, ya no era posible encontrar en tienda alguna. Sin embargo, me fijé en un montaje que prometía por su sencillez: dos triodos en contrafase que eran a la vez oscilador y etapa final. Según su autor, podía trasmitir en onda corta con una potencia de 15 vatios en fonía con modulación de amplitud.
Imagen reconstruida del transmisor de 15 w. con dos triodos en push-pull
Creo recordar, aunque no estoy muy seguro, que las dos válvulas osciladoras eran del tipo Philips DA 04/05, y la rectificadora, tambien Philips, tal vez una 375. El circuito, que representaba un oscilador del tipo Hartley realimentado por reja, era más o menos el siguiente:
Circuito del emisor a push-pull autoecitado
Era sencillo. Dos triodos montados en contrafase, cuyas placas atacaban los puntos opuestos de un circuito tanque de 12 espiras, con toma media que iba directamente a la fuente de alimentación. La realimentación se efectuaba mediante un segundo bobinado, también con toma media, de dos espiras por rama, el cual excitaba en fase a las rejas de control de sus respectivas lámparas.
La radiofrecuencia era extraída del oscilador hacia la antena mediante un tercer bobinado de sólo 2 espiras, en el cual estaban insertados un par de elementos particulares. De una parte un amperímetro térmico, que mediante un pequeño termopar, medía la intensidad de la corriente de alta frecuencia que circulaba por la salida, permitiendo de esta manera un mejor ajuste. Y de la otra, un micrófono de carbón, que modulaba con sus variaciones de resistencia la radiofrecuencia de salida.
Este procedimiento de modulación ya había sido usado en los tiempos heroicos de la radio, cuando en 1906 Reginald A. Fessenden realizó las primeras pruebas de transmisión de voz desde Brant Rock. El sistema era simple y fácil de implantar, pero de muy bajo rendimiento, ya que el valor de la resistencia era muy inestable, el micrófono se calentaba al disipar una buena parte de la energía y era necesario además que la corriente de radiofrecuencia circulase por el interior del cable del micrófono.
Y hablando de ajustes, el transmisor original solamente tenía dos: el condensador variable de sintonía y la posibilidad de desplazar las dos bobinas pequeñas con respecto a la mayor, variando por lo tanto el acoplo y la excitación del propio oscilador.
Un vistazo rápido me indicó además que este circuito no sería una maravilla de estabilidad, puesto que el paso oscilador era la vez el de salida, y la carga de antena influiría por lo tanto en la frecuencia de oscilación: parecía un circuito diseñado expresamente para trabajar con receptores de galena, en que la banda de paso es tan, tan ancha, que el desplazamiento de sintonía carece de relevancia.
El montaje mecánico no supondría ningún problema, ya que disponía de abundante material procedente de desguaces: chasis de radios antiguas, cajas metálicas de diferentes tamaños, transformadores de alimentación, condensadores de filtro y de papel (antecesores del poliester), trimers de mica, condensadores variables de aire y zócalos tanto de válvulas Rimlock como de las más modernas Noval.
Encontrar las lámparas especificadas en el circuito fue en cambio imposible. Por tanto, no tuve otra opción que adaptar modelos existentes. Para ello elegí la EZ80 como rectificadora de la fuente de alimentación, y como emisoras la famosa válvula de potencia de audio denominada EL84, un todo-terreno de la época, capaz de dar hasta 6 vatios a una tensión de alimentación de 250 volts. Esta válvula podía encontrarse además como su equivalente americana 6BQ5 o en equipos militares como la 7189.
Imagen de la famosa EL 84, y diagrama en su configuración en BF, extraído del Radio Tubes, de Aisberg
La única diferencia importante era que las DA 04/05 eran triodos, pero en cambio la EL84 era un pentodo. Se lo comenté a un amigo "experto" y me respondió que no había problema en conectar la válvula como si fuera un triodo, uniendo la rejilla pantalla (la situada en el dibujo inmediatamente sobre la de control) directamente a la placa.
Triodos, tetrodos, pentodos, eptodos... etc
Por aquel entonces, yo no entendía demasiado bien el motivo por el cual se añadían tantos electrodos a la válvulas si después podían ignorarse alegremente. Sabía por ejemplo que las rectificadoras eran diodos, de dos electrodos, y que había tetrodos, de 4, y hasta héptodos y óctodos, e incluso extrañas combinaciones como triodo-héptodos, utilizadas en los receptores superheterodinos como oscilador local y mezclador de antena.
Para salir de dudas volví a visitar la biblioteca, y en un libro de electrónica más generalista encontré el motivo de tal aparente derroche. Resulta que el triodo va bien, pero que tiene el problema de presentar una alta capacidad entre la reja de control y la placa. Esta capacidad, en altas frecuencias, puede provocar fenómenos de oscilaciones parásitas. Para intentar minimizar este efecto existe la llamada neutralización, en que a través de un condensador ajustable externo se suministra a la reja de control una señal de igual amplitud pero de fase opuesta a la que pueda acoplarse por la capacidad parásita, para provocar su anulación.
El problema es que esto disminuye la ganancia total del circuito, y que su ajuste no está exento de dificultades cuando cambia la frecuencia de funcionamiento o el punto de ajuste de polarización.
Para evitar este inconveniente, los ingenieros añadieron un cuarto electrodo también en forma de rejilla entre la existente de control y la propia placa. Este elemento se conecta a una tensión mayor que la placa y hace de blindaje "electrostático", ya que al ser más positivo "oculta" la presencia de la propia placa. La consecuencia directa es que disminuye la capacidad parásita y por tanto evita sus efectos y el tener que "neutralizarla" mediante el circuito externo. Por otra parte, al ser una reja y tener poca superficie, no afecta demasiado al flujo de electrones acelerados, los cuales pasan fácilmente a su través hasta llegar a la placa.
Pero la cosa no acaba aquí, porque después se encontraron que el tetrodo presentaba un nuevo problema imprevisto. En ciertos casos, los electrones que alcanzan la placa con alta velocidad producen en ésta el desprendimiento de otros electrones "secundarios". En el triodo son repelidos por la reja negativa de control y se reintegran a la placa, pero en en caso del tetrodo son absorbidos por la reja pantalla, reduciendo la corriente de placa y por tanto la señal de salida. Esta válvula, por otra parte, presenta en su margen de funcionamiento una zona llamada de "pendiente negativa", en que, contra todo pronóstico, al aumentar la tensión de control disminuye la corriente de placa, y viceversa. Tal zona es inestable de por sí, y genera distorsiones en la señal de salida, aparte de oscilaciones muy difíciles de evitar.
Para superar este nuevo escollo se añadió un quinto electrodo en forma de reja, entre la pantalla y la placa. La nueva reja estaba conectada al cátodo, y por tanto a potencial negativo respecto a la placa. Su acción era repeler los electrones secundarios para que volvieran a la placa sin caer sobre la pantalla.
Y en aquel punto me encontré al querer quería construir una emisora. Sin pensarlo dos veces hice caso al amigo "experto" y atrase 50 años la tecnología de la válvula de vacío. Por otra parte, fiel a mi tendencia a intentar mejorar las cosas (meta que sólo consigo en algunas ocasiones), cambié un poco el circuito original para que, además de fonía, también pudiera trasmitir en grafía, utilizando el código morse.
Para conseguir esto, cambié la resistencia de cátodos de 100 Ohms por un potenciómetro bobinado de 200, y lo conecté de tal manera que una salida de jack impidiera el contacto con masa. Entonces, al conectar un manipulador Morse a dicho jack solamente pasaría corriente a través de la resistencia en el momento de apretar el pulsador, iniciando la oscilación. Paralelamente, un interruptor conectaba directamente el punto activo de la base jack a masa. Con lo que daba igual que el manipulador estuviera pulsado o no, y permitía el funcionamiento de la emisora en fonía.
El potenciómetro serviría además para poder ajustar el punto de polarización del oscilador, y por tanto su potencia de salida y pureza senoidal de la onda resultante.
Otro cambio importante tenía que ver con el circuito de antena. El micrófono ya no estaría conectado permanentemente, pudiendo además ser puenteado con un interruptor, especialmente para efectuar los ajustes, o poder trasmitir en grafía con toda la potencia del oscilador. Y el amperímetro térmico, también imposible de encontrar, lo sustituí por una simple lamparita de linterna de 1,5 volts, puenteada con un potenciómetro de ajuste 27 Ohms. Esto permitiría regular con su brillo la máxima potencia de salida.
Un segundo interruptor convertía la salida de antena de simétrica en asimétrica, para poder utilizar cable coaxial de subida y configuraciones de aquella diferentes al dipolo.
Mi circuito modificado, con las EL 84 y otros cambios que permitieron mejorar la versatilidad
La bobina osciladora era la parte más aparente del montaje, ya que iba montada sobre el chasis interno, al aire y en posición vertical. Sus medidas eran de 18 cm. de altura por 10 cm. de diámetro y la realicé sobre una forma hecha con cuatro reglas de plástico, del mismo tipo que utilizaba en la escuela. Estaba formada por tres devanados separados. El primero era la bobina del circuito tanque principal, de 12 espiras, con toma media. Debajo de él había un bobinado de cuatro espiras, también con toma media, para la realimentación de reja, y encima, dos únicas espiras que eran el acoplo de baja impedancia destinado a la antena.
Vista muy ajustada de cómo quedó el montaje práctico
El montaje en una caja metálica me causó algunos problemas, pero al final fueron solucionados. Los mandos eran todos frontales, con cuatro interruptores que correspondían, de izquierda a derecha, al puenteo del pulsador Morse (A), interruptor principal de alimentación, al puenteo del micro (B) y a la conmutación del tipo de antena (simétrico-asimétrico) (C). De las dos bases jack, la de la izquierda era para conectar el pulsador Morse, y la de la derecha para el micro.
Los ajustes centrales, igualmente de izquierda a derecha: El potenciómetro de ajuste de la polarización de las lámparas, el dial principal de sintonía acoplado al condensador variable (ambos aprovechados de un viejo receptor) y el potenciómetro de shunt de la lamparita indicadora de salida.
Sobre estos, y en igual sentido, el piloto on-off del equipo y la lamparita indicadora de salida.
El día de la prueba, conecté la salida de antena a un hilo improvisado hacia el tendedero de mi madre, y la toma de tierra a un tubo de hierro de conducción de agua que bajaba pegado a la fachada. Puse la fuente en marcha y esperé a que las lámparas se caldeasen. El modo de funcionamiento en grafía era con el primer interruptor (A) abierto y el tercero (B) cerrado. El tercero (C) también estaba cerrado, de acuerdo a la antena asimétrica que estaba utilizando.
Bajé el pulsador Morse y al instante se iluminó débilmente la bombilla del Aro de Hertz. Retoqué el potenciómetro de polarización de las lámparas hasta encontrar el punto de máximo brillo.
A diez manzanas de mi casa, mi amigo Fernando estaba atento a la señal, con el oído pegado al receptor y explorando la onda corta de arriba a abajo. Al poco, me llamó por teléfono diciéndome que en varios sitios escuchaba perfectamente los tres puntos seguidos de la letra "S" que yo estaba emitiendo. La señal no era fuerte, ya que el receptor no tenía oscilador de batido, pero en cambio tenía la "ventaja" de que salía por seis o siete puntos distintos del dial.
Esto me preocupó un poco, ya que era indicativo que estaba emitiendo muchos armónicos que con semejante circuito eran imposibles de evitar.
Después invertí la posición de los interruptores A y B, anulando el pulsador morse y activando el micro. El brillo de la lamparita disminuyó sensiblemente, aunque al hablar fluctuaba de forma visible, indicándome por lo tanto que se estaba produciendo la deseada modulación de amplitud.
Fernando me llamó otra vez diciendo que ahora sí se escuchaba mi voz alto y fuerte. El problema fue que también me dijo lo mismo la vecina de arriba gritando a través del patio de luces. En efecto, pude comprobar como mi voz salía muy amplificada y perfectamente reconocible a través de su televisor, arruinándole su programa preferido.
Otro inconveniente fue que al emitir, muchas veces recibía quemaduras de radiofrecuencia en los labios, ya que el micro metálico (proveniente de un teléfono normal), y pese a estar con el cuerpo conectado a masa, conducía la corriente alterna a través de su caja, haciéndome dar un respingo cada vez que me olvidaba de mantener las distancias. Para evitarlo, primero lo envolví con esparadrapo hasta que pareció una momia, y más tarde llegué incluso a meterlo en una bolsa de plástico antes de hablar, aunque entonces la voz se tornaba grave y el micro se calentaba tanto que en algunas ocasiones temí que acabara ardiendo.
La inusual configuración del emisor, también cumplió con su promesa de inestabilidad. Si hablaba un rato, las lámparas también se calentaban más de lo habitual, hasta el punto en que sus placas se ponían al rojo-cereza y el cristal se teñía de azul por la corriente de electrones. En estas condiciones, la frecuencia iba aumentando de forma inevitable, llegando incluso a los 100 khz. de variación y obligando a quien me escuchaba a estar retocando la sintonía cada pocos segundos para que no se perdiera la señal.
En resumen, mi primera emisora seria cumplió con las expectativas electrónicas (que por entonces no eran muchas). Con una antena improvisada y sin saber aún qué eran las misteriosas ondas estacionarias, tenía un alcance de un par de kilómetros, y a esta distancia era audible en tres o cuatro puntos de la onda corta, siendo el más fuerte sobre los 7-8 megaciclos. Nunca llegué a averiguar cual era su frecuencia real de salida, ya que creaba tantas interferencias que tuve que reducir su uso a horas en que la dichosa vecina no tuviera la tele encendida.
Con el tiempo, los componentes de este equipo fueron reciclados en otras emisoras más sofisticadas y estables, como las que construía con cuatro lámparas y el famoso rectificador de silicio BY127, y que alojaba en las socorridas cajas metálicas de Cola-Cao.
Sin embargo, la fuente de estos esquemas ya no era el libro del año 20, sino la prestigiosa revista Radiolectricidad, que muchos recordaréis y de la que guardo aún algunos ejemplares. Pero esto ya serán historias para otra ocasión.
