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.

 

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.

CatWhisker.jpg

 

diodo_germanio2.jpg

 

 

 

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.

 

        

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).

424px-Simplest_crystal_radio_circuit.svg.jpg

 

         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.

 

DSCF2038.jpg

 

         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.

 

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.

3.JPG

 

        

 

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

677px-Crystal_radio_with_impedance_matching. 22.JPG

 

         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.

 

DSCF2010.jpg  DSCF2012.jpg

 

         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.

 

DSCF2016.jpg  DSCF2020.jpg

 

         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.

 

DSCF2021.jpg  DSCF2024.jpg

 

         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.

 

taps.JPG

 

         El circuito de abajo muestra los taps en la bobina, y en la foto de la derecha se muestra el resultado final.

xtalckt2.JPG

DSCF2032.jpg

 

         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.

 

DSCF2035.jpg

 

         Ahora explicamos las conexiones a partir de los 4 taps que se usan de la bobina:

·       El tap inferior de la bobina va a la regleta de la tierra.

·       El tap siguiente va a la regleta de la antena.

·       El tap siguiente va al diodo.

·       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

 

 

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