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Fig.1 Vistas de bobinas de baja frecuencia
Un inductor con núcleo de aire es simplemente un arreglo de espiras que no pueden ponerse en cortocircuito entre si. Su inductancia por lo general es baja, salvo que la bobina sea enorme debido a que el aire no tiene propiedades magnéticas. El flujo magnético de una espira es probable que no llegue a las otras con toda su intensidad y entonces el dispositivo pierde efectividad.
Los derivados del hierro llamados ferrites (combinación de hierro u óxidos de hierro y cerámicas o resinas epoxis) concentran las líneas de campo magnético y permiten construir bobinas mucho mas pequeñas, por ejemplo las mostradas en la fotografía anterior tienen un perímetro de 10 x 10 mm y suplantan a la bobina de núcleo de aire de nuestro primer receptor.
En la figura 2 se puede observar una bobina de baja frecuencia desarmada en explosión en donde se observan 5 piezas sin incluir el bobinado y el capacitor de sintonía.
Fig.2 Despiece de una bobina de baja frecuencia
En la imagen se observa que el carretel de ferrite se debe colocar sobre la base pegado con un adhesivo permanente (térmico o para nuestro caso en donde posiblemente tengamos que desarmar la bobina varias veces, con cera de una vela).
En una producción normal el carretel se pega ya bobinado, en nuestro caso se lo pega virgen y luego se toma la bobina por la base para bobinarlo. Sobre el carretel bobinado se coloca el blindaje metálico que en su interior tiene colocado la guía roscada y la cazoleta.
En principio observe que la traba del blindaje se encuentra sobre las patas del mismo.
Fig.3 Preparación para el desarme de una bobina de baja frecuencia
La permeabilidad de un núcleo es ferrite varía de acuerdo al fabricante y al modelo del mismo. En nuestro caso si recuperamos una bobina no tenemos ninguna posibilidad de conocer el correspondiente parámetro. Solo podemos trabajar en forma aproximada con un dato medio y luego modificar el proyecto de acuerdo al resultado práctico.
Para realizar este trabajo con precisión se debe utilizar un instrumento electrónico llamado Qmetro que nos permite medir la bobina haciéndola resonar con un capacitor variable interno al instrumento ajustado a la capacidad de nuestro tánden.
El modo de trabajar es el siguiente.
Para el que desee realizar el calculo matemáticamente le indicamos que la formula a utilizar es L2/L1 = (N2/N1)2 = n2 en donde L1 es la inductancia para 50 espiras y L2 la inductancia incógnita. Esto significa que: n = √ L2/L1
Así obtenemos el valor mas importante que es la cantidad de vueltas del primario como de 100 espiras. También de la entrega anterior obtenemos la derivación de antena que era de 2% y la derivación de base que era del 4%. En nuestro caso las cuentas son redondas se requieren 2 espiras para la antena y 4 para la base pero en muchos casos el número no es entero y debe elegirse la pata de comienzo y la de derivación para realizar una aproximación mayor.
El primario de la bobina de colector es idéntico al de antena porque tienen el mismo capacitor de sintonía y el secundario elegido para la simulación fue de 10% de las espiras totales es decir 10 espiras.
En la figura 4 se puede observar un resumen de las bobinas con la cantidad de espiras en cada bobinado.
Fig.4 Resumen de la cantidad de espiras de las bobinas T1 y T2
Le aconsejamos al lector, que no pueda realizar la medición de la bobina de 50 espiras, que tome los valores indicados, arme el receptor con las núcleos ajustados en la mitad del recorrido.
Lo primero es conseguir el alambre esmaltado. Todas estas bobinas se construyen con alambre de cobre de 0,10 mm de diámetro, esmaltado sintético soldable, que no necesita una limpieza del esmalte previo a la soldadura.
Siempre se comienza con el bobinado secundario sobre el carretel para asegurar un mejor acoplamiento entre bobinados. Y Luego el terminal de masa del primario para que opere como pantalla de masa entre los dos bobinados.
Fig.5 Secuencia de fotos del bobinado de T1
Para fabricar T2 se sigue un procedimiento similar con la única diferencia que el secundario que se bobina primero tiene 10 espiras y que el primario no tiene derivación hacia la pata 2. Realice la misma prueba con el óhmetro.
En algún momento vamos a aprender a diseñar circuitos impresos con el laboratorio virtual LW que es uno de los mas simples de usar. Pero en esta entrega vamos a utilizar una plaqueta universal con forma de matriz de perforaciones con islas tal como se puede observar en la fotografía de la figura 6.
Fig.6 Fotografía de una plaqueta universal
Sobre esta plaqueta es muy fácil armar nuestro receptor de radio de un solo transistor; de modo que se observen claramente todos los componentes involucrados. Las perforaciones están adaptadas a las patas de las bobinas por lo cual lo mas aconsejable es comenzar colocando las dos bobinas y el capacitor variable en tandem. Posteriormente se debe colocar el transistor y por último los capacitores y resistores. Esta secuencia de armado no es la que se utiliza normalmente con las plaquetas diseñadas a medida, en donde se comienza a armar colocando los componentes mas pequeños primero. Si lo hacemos al revés es porque estamos diseñando el circuito impreso a medida que lo vamos armando.
Por lo general se colocan los componentes analizando el cruce de las conexiones y luego se unen los cuadraditos utilizando un fino alambre de cobre estañado soldado sobre cada cuadradito que atraviesa. Si en algún lugar se produce un cruce el mismo se realiza usando un puente de alambre del lado de los materiales.
El tandem puede montarse sobre la misma plaqueta o colocarse fuera de la misma con conexiones cortas.
Tenga en cuenta al diseñar un circuito impreso que dentro de lo posible es siempre mejor realizar una plaqueta alargada (2 x 1 puede ser un valor adecuado) y que es conveniente llevar una línea de masa en el borde inferior y otra de fuente en el superior. Luego se debe tratar de tener el ingreso de señal por una punta de la plaqueta y la salida por la otra para evitar acoplamientos espúreos de entrada salida.
Es muy común que durante el armado de un dispositivo se cometan errores. Por eso no tiene mayor sentido armar circuitos de los cuales se desconoce su funcionamiento. En nuestro caso el simulador EWB no ayudará enormemente en la tarea de arrancar nuestro receptor. Si nuestra radio funciona inmediatamente escucharemos las emisoras mas potentes por el parlante en cuanto conectemos la batería y sintonicemos con el tandem.
Si no escucha nada deberá proceder a verificar el funcionamiento. Lo primero es siempre una verificación visual componente por componente prestando la mayor atención a los valores de los resistores (si tiene dudas verifíquelos con el óhmetro del tester digital sin desconectarlos del circuito) y recién después proceda a medir las tensiones continuas.
Para conocer las corrientes y las tensiones de nuestro circuito lo mejor es recurrir a la sonda medidora del EWB conectada en lugares muy bien seleccionados para detectar componentes dañados o errores de armado.
Fig.7 Tensiones y corriente continuas
Lo primero que debemos medir es la tensión sobre el capacitor C3. Recuerde siempre que en un circuito analógico tal como un amplificador la tensión continua entre la base y el emisor es siempre de aproximadamente 650 mV que corresponde con una barrera de silicio en directa. En nuestro caso como el emisor esta conectado a masa la tensión en la base del transistor es directamente la tensión entre la base y el emisor. Y como el bobinado secundario de T1 es prácticamente un cortocircuito para la CC; la tensión sobre C3 debe tener el mismo valor que en la base. Observamos que la sonda indica un valor de 693 mV. Los otros valores indicados no son importantes porque o son iguales al medido o están midiendo el ruido del circuito como por ejemplo Vp-p de 165 pV (picovolt).
Si esta tensión es de 9V el transistor tiene la base abierta y si es de 0V tiene un cortocircuito entre la base y el emisor. La sonda también indica valores de corriente; en este caso de 25,2 uA que podría ser un parámetro interesante de medir pero que requiere abrir el circuito de base.
La sonda de colector nos indica 9V con respecto a masa debido a que el colector está indicando directamente la tensión de batería. Esta medición no es muy significativa porque su valor sería el mismo aun con el transistor abierto en la juntura de colector. En este caso es imprescindible levantar el colector del circuito impreso y medir la corriente de colector si se desea conocer el estado del transistor.
Por ultimo tenemos la sonda de la prepolarización. Ud. podría suponer que aun sin prepolarización el diodo detector D1 funciona igual y puede ser cierto pero solo si está cerca de una emisora y solo se podría sintonizar dicha emisora. La prepolarización reduce la distorsión de las emisoras potentes pero ayuda a recibir las mas lejanas que de otro modo quedan enmascaradas debajo de la barrera del diodo.
La tensión sobre C8 es la barrera del diodo y si se mide en el ánodo del mismo se encontrará el mismo valor de tensión.
La falla de un capacitor es mas difícil de encontrar. Si un capacitor se pone en cortocircuito afectará la tensión presente sobre él. Pero los capacitores no electrolíticos suelen tener un escaso historial de fallas y cuando fallan por lo general se abren. En ese caso el circuito quedará afectado en la ganancia, pero seguirá funcionando por lo menos con emisoras muy potentes. Para encontrar un capacitor abierto simplemente conecte otro en paralelo con el sospechoso, si el circuito comienza a funcionar el capacitor está abierto o desvalorizado.
El capacitor variable también puede ponerse en cortocircuito pero si es la sección de colector pondría la fuente en cortocircuito y seguramente lo observaríamos de inmediato. Pero es muy difícil que el capacitor variable se ponga en corto en todo su recorrido, así que debe moverlo y si escucha chasquidos muy fuertes entonces desconéctelo y mídalo con el óhmetro. La sección de antena del tandem es algo mas difícil de detectar porque sobre ella no hay CC pero al girarla también se producirán chasquidos muy fuertes.
Si el receptor funciona seguramente lo hará con poca sensibilidad, debido a que aun no esta ajustado. Sintonice la primer emisora de la banda de su lugar de residencia recordando que las ondas medias pueden tener un alcance de varios miles de Km. Escuche cuando emitan su característica y su frecuencia (es obligatorio que lo hagan por lo menos una ves por hora) y si esta muy dentro de la banda apriete la cazoleta de ambas bobinas y vuelva a sintonizarla hasta que caiga aproximadamente en el lugar correcto. Si la primer emisora sintonizada es en realidad la segunda, tercera, etc significa que debe aflojar las cazoletas de las bobinas y volver a sintonizar.
Cuando la emisora cae en el lugar correcto debe ajustar la bobina T2 y resintonizar, hasta que la señal sea la máxima. Ahora se debe ajustar la parte alta de la banda.
Este ajuste es iterativo. Luego de volver ajustar la parte baja de la banda debe ajustar nuevamente la parte alta hasta que no sea necesario ajustar mas las cazoletas o los trimers, dando así por terminada la prueba y el ajuste.
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