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Taller de radio en el colegio internacional SEK Santa Isabel

11 Diciembre, 2017

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Como llevamos haciendo desde hace varios años, hemos impartido en esta ocasión  un Taller de Radio en el Colegio Internacional SEK Santa Isabel

El objetivo de nuestros talleres es mostrar la importancia de la radio y de las telecomunicaciones, con una explicación sencilla de su funcionamiento y demostraciones practicas de diversos equipos.

La clase,  para unos 30 alumnos ( hemos juntado dos clases) se imparte en el MakerSpace del colegio y la profesora Noelia nos ayuda con los preparativos.

Un día antes Noelia ha pasado a los alumnos unas presentaciones en power point en que se hablaba de los científicos que hicieron posible la radio y del principio su de funcionamiento.

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Comenzamos hablando de las ondas de radio y de la energía electromagnética.

Ha modo de ejemplo, hago encender unas bombillas fluorescentes sin conexión con una bobina Tesla, algo que impresiono mucho a los alumnos.

Les explico que la señal que se quiere transmitir, ya sea voz, musica, o datos se pone sobre esa energía electromagnética y que eso es lo que se llama un transmisor o una emisora.

El Receptor de radio:

Para recibir necesitamos elegir la frecuencia que queremos escuchar.

En los receptores mas simple se consigue con un circuito LC (bobina y condensador en resonancia)

Los alumnos pueden ver y tocar las bobinas y los condensadores de una radio, así como una Piedra de Galena usado como detector en las primeras radios, las que usaban nuestros abuelos.

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Uno de los alumnos con un condensador variable.

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Receptor de sintonía directa.

Sobre un sencillo receptor de sintonía directa, parecido a una radio de galena, les muestro en un osciloscopio la señal de radio y la modulación de voz y musica.

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Vemos como variando la capacidad del condensador variable se pueden sintonizar las distintas emisoras.

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Sencilla radio usada por los alumnos, con la antena / bobina montada sobre una forma impresa en 3D

Para finalizar y no hacer la explicación muy extensa.

Repartimos entre grupos de alumnos varias sencillas radios para que las utilicen, montando ellos la antena y sintonizando emisoras.

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Ajustando una de las radios con los alumnos.

Muy interesados probando las radios.
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Una imagen del material utilizado, una bobina Tesla, un condensador variable de gran tamaño, un receptor de sintonía directa, un osciloscopio, radios para los alumnos.
Lo que mas les gusto:
- La bobina Tesla encendiendo como por arte de magia las bombillas.
- Los receptores de radio.
Un grupo de alumnos ha decidido como proyecto hacer una sencilla radio, les ayudaremos.
Por ultimo agradecer a Noelia, su apoyo y entusiasmo para poder realizar la actividad y al colegio Colegio Internacional SEK Santa Isabel por confiar en nosotros y brindarnos sus instalaciones.
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Noelia, la profesora del MakerSpace, probando la bobina Tesla después del taller.
< Imágenes Noelia Cava y Juan Pascual>

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Resonancia de un circuito de Sintonia LC

13 Febrero, 2016

En el vídeo se puede ver en un analizador de espectro HP 3589A que hemos reparado en el laboratorio, la señales durante el proceso de sintonía de un circuito resonante paralelo LC.

El circuito resonate esta formado por:

Una bobina sobre una barra de ferrita, el bobinado esta realizado con hilo de litz que hace que el factor de calidad o Q sea mucho mejor sobre todo en bajas frecuencias.

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Es importante dejar un espacio entre el hilo y la ferrita para disminuir las capacidades parásitas y ( aunque en la foto no es así ) dejar un espaciado de la mitad de la sección del hilo para disminuir la capacidad entre espiras.

El hilo de lintz ha de ser del mayor numero de hebras posible, los hay hasta de 600 hebras.

El condensador en este caso variable es un condensador con dieléctrico al aire lo que también aumenta su factor de calidad.

Factor de calidad del circuito LC en resonancia:

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Dependiendo del factor de calidad del circuito LC se obtienen las distintas curvas.

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Los factores de calidad de la bobina y el condensador de penden de su construcción

Rc y Rl representan las perdidas aun así este es un circuito con una representación simplificada.

Cuanto mejor es el Q (más elevado) del circuito resonante, más afilada es la curva,  tenemos una mayor tensión de salida y una mejor selectividad frente a señales ayacentes.

El factor de calidad del circuito LC es elevado y la curva de selectividad se estrecha.

En esta imagen podemos ver como el Q del circuito LC a bajado con respecto a la imagen anterior y la curva de selectividad se ha extendido.

( Para la obtención de estas dos curvas se hace uso del generador de arrastre del analizador de espectro, la señal se radia con una espira que se puede ver en primer plano.)

La impedancia en los extremos de un circuito sintonizado paralelo es máxima a la frecuencia de resonancia ( Infinita en el caso de componentes ideales ) y tiende a cero según nos alejamos de la frecuencia de resonancia.

EL RECEPTOR:

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El receptor es parecido al del esquema pero con algunas modificaciones:

No es necesaria la utilización de una antena, incluso en ambientes con ruido eléctrico es perjudicial.

Imagen del receptor de sintonía directa.

La barra de ferrita nos proporciona la señal de la parte magenética de la onda de radio.

Con el fin de no cargar el circuito resonante y de ese modo tener una perdida importante de señal y una perdida de selectividad, se utiliza un detector de alta impedancia con un FET.

Si el circuito resonante es perturbado por la impedancia del circuito detector, el factor de calidad se ve muy afectado y como consecuencia:

Disminuirá el nivel de las estaciones de radio escuchadas, las más débiles no se podrán oír.

Disminuirá la selectividad mezclándose las estaciones que estén muy próximas en frecuencia.

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Método de medida

Con el fin de no cargar el circuito resonante de sintonía, la medida se hace mediante unas espiras de cobre unidas a un cable coaxial que conectaremos a la entrada del analizador.

Las espiras no ha de estar muy acopladas, ya que si fuera así, disminuiríamos drásticamente el factor de calidad del circuito sintonizado.

Seleccionando la frecuencia de inicio y parada del analizador y girando el eje del condensador variable podemos ver en la pantalla los distintos niveles de la señal recibida. (puede verse en el vídeo)

También podemos observar la selectividad de nuestro circuito resonante ante señales de emisoras adyacentes.

< Imágenes Electrónica Pascual >

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Reparar Grundig Satellit 750

29 Agosto, 2014

Hemos reparado un receptor de comunicaciones marca Grundig  Satellit 750.

Lo compro nuestro amigo y colaborador Gustavo de segunda mano en ebay, a muy buen precio.

El anunciante decía que el equipo tenia una avería, ya que en un descuido le puso la alimentación exterior invertida en polaridad.

Trato de repararlo una vez, pero el equipo venia sin funcionar.

Este receptor no tiene protección contra inversión de polaridad, un fallo de diseño que subsanamos al reparar el equipo.

Al examinarlo el receptor de comunicaciones presenta 2 Averías.

Lo primero que tenemos que hacer es abrir el receptor y localizar la avería.

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El receptor esta dividido en una serie de secciones:

- Placa de audio con control de tono y de volumen y reguladores de tensión.

- Placa de radiofrecuencia: Amplificadores de entrada de RF,etapas de frecuencia intermedia, osciladores sintetizados, etapas demoduladoras (AM,FM y SSB) en esta etapa hay un convertidor DC/DC.

- Placa de selección y visualización (justo detrás del panel frontal)

PRIMERA  AVERÍA

Comenzamos por la placa por donde entra la tensión de baterías y la tensión del conector de alimentación exterior.

Esta en la misma placa que el amplificador de audio , el control de tono. control de volumen y encendido.

En esta placa hay un regulador de tensión como del topo  4VCW que suministra una tensión regulada de 4V a varias secciones de la placa de radio frecuencia.

En el receptor de Gustavo, ese regulador esta dañado por la inversión de polaridad.

El 4VCW es un regulador de voltaje LDO, regulador de voltaje lineal que puede funcionar con un muy pequeño voltaje diferencial de entrada-salida.

Utilizan un regulador LDO ya que la alimentación de las baterías es de 6V a plena carga, y un regulador convencional necesita al menos 2V por encima de la tensión a regular para que regule bien.

Si la tensión de batería baja por debajo de los 6V lo que seria normal cuando se descarguen un poco, con un regulador convencional NO funcionaria bien.

El regulador 4VCW es difícil de encontrar en el mercado, nosotros no lo encontramos.

Es importante para que el receptor funcione bien, sobre todo en onda corta que esa tensión sea de 4V.

Ya que si se aplica una tensión superior disminuye la sensibilidad de recepción y aumenta el ruido (algo que no ocurre en la banda de radio difusión en FM)

Nuestra solución:

Fabricarnos nuestro propio LDO con salida de tensión ajustable.

Para ello hemos utilizado un regulador LDO TL431.

La configuración es muy similar a la de este esquema, con sus correspondientes condensadores de filtrado.

Los condensadores electrolíticos evitan que se desestabilice el regulador cuando el volumen de sonido en el receptor es alta y hay caídas de tensión en la entrada de alimentación por el consumo del amplificador de potencia de audio.

Para una sensibilidad óptima en onda corta:

Se ajusta la salida de tensión a unos 4,2V aplicando a la entrada de antena una señal con un generador de radio frecuencia sintetizado. ( repetir el ajuste promediándolo en distintas bandas)

Solucionada esta avería, continuamos con la segunda avería.

SEGUNDA AVERÍA

Esta se localiza en la placa de control de selección y display.

Como consecuencia :

La pantalla que nos muestra la frecuencia no se enciende,  no se pueden seleccionar los modos de operación, no se enciende el reloj y fallan algunas otras funciones.

Ampliando un poco más la imagen de la parte posterior de la placa, podemos ver otro regulador 4VCW que es el que alimenta el procesador.

Por la misma causa (inversión de polaridad) este regulador también esta dañado.

Como esta tensión no es tan critica, decidimos utilizar un regulador LM7805 junto con 2 diodos 1N4148 para obtener una tensión de 4V.

En una imagen más ampliada podemos ver con detalle como se ha colocado el regulador,

El condensador que se ve al lado del encoder de sintonía, es un condensador de ultra alta capacidad que se utiliza para guardar las memorias, mientras se cambian las baterías.

Gustavo el dueño del equipo durante el proceso de reparación.

Imagen de la placa con las secciones de radio frecuencia:

Amplificadores de entrada de RF,etapas de frecuencia intermedia, osciladores sintetizados, etapas demoduladoras (AM,FM y SSB) en esta etapa hay un convertidor DC/DC.

Durante las pruebas se utilizaron:

- Dos fuentes de alimentación de laboratorio HP

- Un generador de radio frecuencia Anritsu MG442A Synthesized Level Generator

- Un generador de radio frecuencia Marconi

- Un osciloscopio Tektronic 2465B (400Mhz)

El ultimo paso en nuestra reparación es subsanar la causa de la avería para que no se vuelva a repetir.

Para evitar la inversión de polaridad cuando se utiliza una entrada de alimentación externa, colocamos un Rele polarizado en el camino de paso de dicha tensión.

De esta manera si la tensión esta invertida, el Rele no se acciona y no la deja pasar al receptor.

Usamos un rele de 5V para tener una mínima caída de tensión.

Realizamos pruebas de sensibilidad en todas las bandas con resultados óptimos.

El equipo después de bastante trabajo ha quedado reparado y listo para disfrutarlo.

< Imágenes de la reparación Electrónica Pascual >

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Calibrando DIAMOND SX 200 SWR/Power-Meter

26 Agosto, 2014

Hemos estado calibrando para nuestro amigo y colaborador Gustavo un medidor de potencia y de ondas estacionarias de la marca Diamond modelo SX200.

Algunas de las características de este instrumento de medida son las siguientes:

Rango de frecuencias  1,8-200 Mhz

Rango de potencias:  5W/20W/200W

Mínima potencia para realizar la medida: 1

Rango de medida de potencia reflejada SWR: 1,0 – ∞

Perdida de inserción: 0,15db

Impedancia: 50Ω

Para realizar las pruebas hemos utilizado unos transmisores de los que previamente habíamos medido sus potencias de salida con un watimetro Rohde & Schwarz calibrado.

En principio el  SX200 funciona bien en las escalas de 5W y 20W.

Fallando en la escala de 200W, en la que al aplicar una potencia de tan solo 1W el instrumento sobrepasa el fondo de escala.

Para poder solucionar el problema abrimos el equipo.

Como las medidas de potencia en las escalas de 5 y 20W son correctas suponemos que el fallo esta en el adaptador de escala del rango de 200W.

Podemos ver en la imagen, el instrumento de medida y en la placa de circuito impreso (abajo a la derecha) los potenciómetros de ajuste de las distintas escalas.

Realizamos una medida ohmica sobre el potenciómetro y repasamos una de las soldaduras de sus terminales que no estaba en buen estado.

Repetimos las medidas en la escala de 200W y ya estaba dentro de los rangos de escala del galvanómetro.

Ajustamos el potenciómetro para obtener una lectura correcta.

Como teníamos el ZX 200 desmontado: decidimos abrir el blindaje donde se encuentran situados los transformadores de banda ancha utilizados en el proceso de medida.

Una foto del dueño del equipo ya ajustado y reparado, comprobando la salida de potencia de un walky de 144Mhz.

ENLACES

ROE y Líneas de Transmisión articulo de Daniel Pérez LW1ECP en qsl.net donde se describe el funcionamiento de los medidores SWR  y los principios de la adaptacion de impedancia en antenas.

Monitor de RF con un medidor de SWR Diamond SX-200 articulo en el que Daniel – EA4FFI realiza unas modificaciones sobre un ZX200.

< Imágenes Electrónica Pascual >

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