CONSTRUYENDO UNA
RADIO GALENA BASICA
(Crystal
Radio - Cat's-whisker detector)
Por Sergio, CE2CG (antes CE2JNZ)
La Serena, Chile
Una experiencia muy gratificante en el
hobby de la radioafición es construir una radio galena básica (solo para AM). No
solo la construcción es simple y los resultados impresionantes, sino que aquí
están presentes la mayoría de los conceptos básicos que debe manejar un
radioaficionado: resonancia, inductancia, capacitancia, impedancia, antena,
diodo, etcétera. Comprender con claridad la operación de uno de estos
receptores es una de las mejores formas de aprender, tal como me ha ocurrido a
mí.
Afortunadamente en el desarrollo de
este proyecto he contado con el apoyo de mi buen amigo don Patricio, CE2VYP,
quien me ha ayudado en una variedad de proyectos.
Aunque es redundante, señalo que existe
abundante literatura en internet acerca de este tipo de radio (tío Wiki sabe
mucho de esto), y además, que la presente es una experiencia que resultará
interesante solo para los principiantes o aspirantes a radioaficionados.
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El
corazón de este receptor de galena básico es un diodo, el que convierte una
señal de corriente alterna (la radiofrecuencia que llega por la antena) en
corriente directa o continua des distinta amplitud, la que puede ser
interpretada por un audífono apropiado. Originalmente,
en lugar de un diodo moderno se usaba una pequeña piedra de galena, sobre la
cual hacía contacto la punta de una aguja metálica (bigote de gato o
catwhisker), como se ilustra a la derecha. Para
esto, se debe conseguir un diodo de germanio 1N34A, que es el sustituto
moderno del bigote de gato. A
la derecha también se muestran varios diodos modernos de este tipo. Gracias
a Carlos XQ2RPC por comentarios aclaratorios. |
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1.- Los elementos necesarios
La Antena: De más está decir que la
antena es un elemento clave. La banda estándar de AM se encuentra en el rango
de 0,530 y 1,6 Mhz, lo que corresponde aproximadamente a una onda de 145
metros. Una antena de media onda sería de unos 72 metros de largo si fuera un
dipolo. Una posibilidad es construir una antena de ¼ de onda, con 4 estacas
para formar un cuadrado de unos 8 metros por lado. Pero mejor aún, si Ud. tiene
antena de HF en su shack, ya sea para las bandas de 40 u 80 metros, problema
resuelto.
La Tierra: Este es otro elemento
clave. Puede conectarse a una llave de agua, o a la red de tierra de su
estación de radio. O hacer una tierra con una barra cooper, o algo más
sofisticado.
Los Audífonos: Aquí tenemos el único desafío
importante de este proyecto. El audífono debe tener idealmente 2.000 ohms. Se
trata de esos audífonos de teléfonos antiguos, que son muy sensibles. En mi
caso tengo uno de 200 ohms y funciona bien. Intenté con uno de esos audífonos
modernos de computador de 4 ahms o de teléfono celular, y el desempeño es muy
malo, ya que el volumen que entregan es demasiado bajo.
El condensador variable: Se obtiene de una radio AM
antigua. Debe ser de 365pF. Quedan muchas de esas radios en talleres de
electrónica antiguos. Estor normalmente tienen dos cuerpos, y en principio se
usa solo uno de ellos.
La Bobina: Se construye como se
indica más adelante.
2. El Circuito
A continuación se comentan los 3
circuitos elementales (con menos componentes). Partiendo del más básico le
vamos agregando elementos para llegar a un receptor aceptable. Los gráficos
básicos y buena parte de la siguiente discusión pueden encontrarse en http://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_radio.
Algunas modificaciones simplificadoras son hechas por el suscrito.
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Circuito 1). El circuito más simple
se muestra a la derecha, y consiste solamente de una antena, una
tierra, el diodo 1N34A y los audífonos. Este
receptor no tiene elementos que permitan seleccionar una frecuencia
específica, y rechazar las transmisiones no deseadas, de modo que aparecerán
todas las estaciones a la vez, y la que llegue más fuerte tapará a las demás. Este
receptor funcionaba bien en los inicios de las radios, ya que había solamente
1 radioemisora disponible (y no era necesario ‘separar’ las radios). |
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En la foto de abajo se muestra la forma
en que se implementa. El alambre de la izquierda conecta a la antena, y el de
la derecha conecta la tierra. Arriba está el diodo 1N34A, y abajo el audífono.
En mi caso, en La Serena, a 2 km de
distancia tengo una emisora AM que me llega muy fuerte (Radio Agricultura), y
que tapa a las otras dos radios AM locales. Este circuito me ha funcionado
sorprendentemente bien para esa radio. Fé de esto puede dar Mauricio, CE2WUI,
quien pudo verificarlo en persona.
Dos problemas y dos
soluciones:
Sin embargo, debido a que el diodo
1N34A tiene baja resistencia, esto amortigua las oscilaciones del circuito
oscilante anterior, y reduce su Q (le da
un gran ancho de banda). Una forma de resolver este problema es conectar el
circuito del diodo-audífono solo a una fracción de vueltas de una bobina, reduciendo así la
impedancia del circuito y adaptándola con el diodo.
Otro problema es que las antenas de
menos de media onda poseen reactancia capacitiva. Si tenemos una antena (corta)
de 20 m de largo a 6 m de altura, en la banda de AM deseada, la antena actuará
como un condensador de solamente unos 250 pF. Además, la antena tiene una baja
impedancia relativa (50 ohms, o algo más), y en cambio el circuito resonante
tiene muy alta impedancia en la frecuencia de resonancia (de varios miles de
ohms). Idealmente ambas impedancias deben ser iguales. Con una bobina se puede elegir el punto de contacto de la bobina
con la antena, para adaptar la antena al circuito.
La solución de ambos problemas se logra
incluyendo una bobina con ‘taps’
para elegir el punto de contacto de mejor ajuste, como se explica a
continuación.
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Circuito 2). Al circuito de la
derecha se le ha agregado una bobina (pero aún le falta el condensador). Nótese
que una punta de la bobina termina en tierra, y la otra punta simplemente no
se usa (queda sin ser conectada a nada). Si
bien este circuito mejora el desempeño en términos de calidad de la recepción,
su selectividad es aún muy baja. |
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Circuito 3. Este circuito es
idéntico al anterior, con la diferencia de que se le ha agregado un
condensador variable. Con
esto se logra aumentar sustancialmente la selectividad del receptor, ya que
al variar la capacitancia del condensador variará la frecuencia de resonancia
claramente. Nótese
que la bobina tiene 4 conexiones: -
superior, con el condensador variable -
inferior, a tierra -
con la antena a través de un tap -
con el diodo 1N34A a través de otro tap |
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Se puede comentar que sobre este último
circuito se pueden incorporar varias adiciones, incluyendo otro condensador
variable en la antena, o una bobina acoplada inductivamente a la bobina
principal para adaptar la antena. También se pueden agregar un condensador fijo
y una resistencia entre la entrada y la salida del audífono.
3.- Construcción
A continuación entrego algunas
indicaciones para una radio que opera bien en el rango 0,530 y 1,6 Mhz.
El
primer paso fue preparar una madera de 15x20 cm para soportar los elementos.
La bobina ha sido construida usando un
tupo de PVC de 40 mm de diámetro, y de 12 cm de largo. Envolviendo un papel he
marcado un círculo a 2 cm del final del tubo, y procedí a hacerle dos cortes
como se indica en la foto de abajo, para hacer dos lengüetas que permitan fijar
este tubo a la madera soporte. Para abrir las lengüetas he usado un soplete, y
calentarlo con mucho cuidado para que no se queme. A medida que se ablanda,
empujar con una madera para que quede bien abierta, como se muestra en la foto
de abajo.
Luego, he hecho dos hoyos para
atornillar el tupo a la madera, y además una serie de pares de hoyos para que
pase el alambre esmaltado y no se desarme la bobina.
La bobina es construida con 65 vueltas
en el tubo, partiendo de la base, y usando alambre esmaltado tipo 22 AWG de
0.64 mm de diámetro. En La Serena se encuentra en la casa comercial Zocobra de
calle Brasil. El alambre esmaltado 18 AWG de 1 mm es demasiado grueso, ya que
la bobina queda muy larga.
Aquí viene el detalle importante. Hay
que hacer taps con el alambre
a medida de que se van dando las vueltas para la bobina. Los taps son simplemente
giros en el alambre, los que permitirán poner ahí un contacto. Se recomienda un
tap al inicio de la bobina (con cero vueltas), otro a las 6 vueltas, a las 18
vueltas, a las 30 y al final, en la vuelta 65. La idea es hacer bastantes taps
para tener opciones para las pruebas como se muestra en el dibujo de abajo.
El circuito de abajo muestra los taps
en la bobina, y en la foto de la derecha se muestra el resultado final.
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Puesto que el alambre está esmaltado
(barnizado), hay que quitarle este esmalte para que se pueda hacer un buen
contacto. Lo que hice fue quemar el barnizado de cada uno de los taps con un
soplete. Luego se saca la laca quemada del tap con un poco de lija muy fina.
Luego, las estañé con un cautín.
El último paso es montar todos los
elementos, como se muestra en la foto de abajo. He puesto dos regletas de
bronce que tenía disponibles, una a la izquierda para la antena, y otra a la
derecha para la tierra. Abajo a la izquierda está el condensador variable, y
abajo a la derecha hay un conector para el audífono.
Ahora explicamos las conexiones a
partir de los 4 taps que se usan de la bobina:
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El tap inferior de la bobina va a la regleta de la tierra.
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El tap siguiente va a la regleta de la antena.
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El tap siguiente va al diodo.
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El tap superior va al condensador variable. Este condensador tiene dos
cuerpos, y se usará solamente uno. La salida del condensador va a tierra.
Finalmente, la otra punta del diodo
1N34A va al conector del audífono, y el otro conector del audífono va a tierra.
Eso es todo. Solo falta variar las
conexiones entre los diferentes taps, buscando la combinación que arroje mejor
señal en el micrófono, a la vez que girando el condensador variable se pueden
seleccionar las estaciones.
Aquí, circuito de una Mecánica Popular del año 60
(gracias Herman, CE3HYV de LAMPA).
Aquí, artículo de la revista "El
Hobby de la Radio".
Aquí, lección sobre radios galenas de
fuente desconocida.
Como siempre, comentarios y sugerencias
se agradecen.
Saludos, desde el Cerro Grande de La
Serena.
CE2CG, Abril de 2011