Radio în galena

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Un exemplu modern de radio galena

Radioul Galena este un tip simplu de receptor radio . Nu are nevoie de baterii sau alte surse de alimentare, cu excepția undelor radio primite datorită unei antene externe lungi.

Introducere

Firul litz

Un tip de conductor numit sârmă litz (din limba germană Litzendraht , sârmă împletită) este utilizat pentru a reduce efectul pielii pentru frecvențe de la câțiva k Hz la aproximativ 1 M Hz. Este format din numeroase fire izolate unele de altele prin emailare și acoperite cu bumbac. A fost utilizat în principal pentru a face bobine folosind sârmă litz înfășurată în funcție de un anumit tip de geometrie numit fagure, astfel încât câmpul magnetic are același efect asupra tuturor firelor individuale ale bobinei . Cablul Litz este adesea utilizat în transformatoarele de înaltă frecvență pentru a le crește eficiența.
Chiar și transformatoarele mari de putere pot folosi cabluri de tip litz .
În alte aplicații, conductorii nu au secțiune completă, ci au o structură tubulară: rezistența pe care o manifestă la frecvențe înalte este aceeași, dar sunt mai ușoare.
Conductoarele de secțiune solide sau goale pot fi, de asemenea, placate cu argint (acoperite cu un strat subțire de argint ). Acest metal are, de fapt, o rezistivitate mai mică decât cea a cuprului . La frecvențe înalte ( VHF și cuptor cu microunde ) grosimea aplicată este suficientă pentru a conține grosimea δ a efectului pielii.

Citiți intrarea

Radiourile Galena constau în general dintr-o antenă de sârmă, un inductor de cupru , un demodulator și căști . Deoarece astfel de radiouri sunt receptoare pasive , ele diferă în mai multe privințe de radiourile obișnuite, care conțin amplificatoare alimentate de o sursă de energie. Radiourile Galena, de fapt, trebuie să primească și să păstreze cât mai multă energie electrică posibilă din antenă, transformând-o în sunet, în timp ce dispozitivele obișnuite amplifică conținutul de energie slab al semnalului transmis de undele radio. Deși radiourile galena au astăzi o semnificație mai mult istorică decât practică, ele sunt folosite ca hobby ca provocare pentru recepția semnalelor radio slabe și îndepărtate fără amplificare.

Radiourile Galena pot fi proiectate pentru a recepționa posturi care difuzează practic pe toate frecvențele radio utilizate în mod obișnuit. În majoritatea cazurilor, acestea sunt totuși concepute pentru a primi unde scurte internaționale (49 metri) în AM , deoarece semnalele sunt mai puternice în aceste benzi în condiții de propagare favorabile. Radiourile timpurii primeau de obicei semnale de la emițătoare de scânteie care funcționau la aproximativ 350 kHz. [1] Cu toate acestea, radiourile galena proiectate pentru banda AM primesc de obicei destul de bine chiar și FM în jur de 100 MHz, pe care reușesc să le demoduleze datorită unui fenomen fizic numit detectarea pantei .

Există grupuri de entuziaști și site-uri web [2] dedicate construcției dispozitivelor în cauză. Se desfășoară competiții și concursuri în care sunt comparate performanțele și proiectele diferitelor sisteme. Conform unor teorii, diodele moderne, inductoarele ultra subțiri „cu sârmă litz” (vezi caseta din lateral) și condensatoarele cu dispersie redusă împing performanța mult dincolo de cea a receptoarelor primitive. [3]

Operațiune

Desen tehnic care ilustrează diferitele componente ale unui radio galena.

Un radio primește emisiuni de la un post de radio , care convertește sunetul în unde radio (unde electromagnetice). Aceste unde trec tot timpul prin antena radio galena. Undele radio determină curgerea electricității între cablul antenei și firul de masă . Radioul Galena folosește un tuner pentru a-și „ regla ” caracteristicile, astfel încât să preia un singur post.

Tunerul poate consta dintr-un inductor glisant simplu care rezonează schimbându-i caracteristicile și care, prin urmare, acționează și ca condensator , formând un circuit rezonant paralel. Un detector extrage ulterior informațiile utile (semnal sonor) din unda purtătoare (semnalul primit).

Detectorul este format dintr-un cristal de galena (sulfură de plumb), de unde și denumirea, uneori plasată într-un tub special de sticlă; un mic fir metalic care se termină într-un punct este pus în contact cu cristalul ( mustața pisicii ), constituind astfel o diodă . De fapt, se știe că unele cristale (cum ar fi sulfura de plumb) au această proprietate; cu toate acestea, direcția diodei astfel constituite nu este fixă ​​și, în plus, este necesară deplasarea periodică a punctului de contact, deoarece dezintegrarea cristalului și oxidarea modifică caracteristicile contactului. Toate acestea au constituit un sistem pentru realizarea unei diode foarte economic, dar cu fiabilitate redusă.

Astăzi, este de preferat să folosiți o diodă de germaniu pentru acest tip de receptor, care funcționează foarte stabil și nu necesită niciun fel de reglare. La fel de adecvată este și o diodă Schottky, siliciu. Pe de altă parte, dioda de siliciu comună nu poate fi utilizată datorită tensiunii sale de prag mai mari.

Receptorul este completat de căști, care trebuie să aibă o impedanță ridicată, care într-un fel constituie interfața cu care urechea umană poate percepe în cele din urmă sunetul. Aceste căști pot fi de tip magnetic (telefon), cu o impedanță de aproximativ 2000 ohmi sau de tip piezoelectric (căști de cristal). În prezent, căștile moderne cu impedanță redusă pot fi utilizate și prin interpunerea unui transformator adaptor adecvat.

Istorie

Radioul Galena a fost inventat în urma unui lanț de descoperiri la sfârșitul secolului al XIX-lea , rezultând un rafinament treptat al receptorilor din ce în ce mai practici în secolul al XX-lea , în zorii electronicii . Prima utilizare practică a radioului Galena a avut ca scop recepționarea semnalelor radio cu cod Morse transmise de radioamatori pionieri cu emițătoare puternice de scânteie.

Primii ani

Radio în galena (1915) - Muzeul Radio - Monteceneri (Elveția)
Schema de cablare a brevetului industrial american nr. 836.531 de Greenleaf Whittier Pickard "Mijloace pentru primirea informațiilor comunicate prin unde electrice"

Telegrafia radio timpurie a folosit emițătoare de scânteie și convertoare de arc, precum și alternatoare de înaltă frecvență care funcționează în gama de unde radio. Un modulator esențial, numit Branley Coherer , a fost folosit pentru a detecta prezența (sau absența) semnalelor radio. Cu toate acestea, aceste aparate arhaice nu aveau sensibilitatea necesară pentru a converti un semnal slab.

În jurul anului 1906 , cercetătorii au descoperit că anumite minerale metalice, cum ar fi galena, ar putea fi utilizate pentru a detecta semnalul. Aceste dispozitive au fost numite detectoare de cristal . Greenleaf Whittier Pickard , la 30 august 1906 , a solicitat un brevet pentru un detector de cristale de siliciu , obținând înregistrarea pe 20 noiembrie următor. Modulatorul Pickard a fost revoluționar prin faptul că a descoperit că un fir subțire ascuțit numit „mustață de pisică” în contact ușor cu un mineral a produs cel mai bun efect semiconductor .

Un detector de cristale cuprinde „cristalul”, un cablu special subțire care conectează cristalul și suportul care ține componentele la locul lor. După cum am spus, galena este cel mai utilizat tip de cristal în acest scop. Cu toate acestea, mai multe alte minerale ar fi la fel de potrivite. Un alt avantaj al cristalelor a fost faptul că acestea puteau demodula semnalele AM . Această formă de transmisie a fost utilizată în radiotelefoane și pentru a transmite voce și muzică pentru ascultarea publică. Dispozitivele de cristal reprezentau o metodă ieftină și simplă din punct de vedere tehnologic de a primi aceste semnale într-o epocă în care industria radio era la început.

În 1922 , Biroul de Standarde al SUA a lansat o publicație intitulată Construirea și funcționarea unui costum simplu de casă de recepție radio . [4] Articolul a arătat cum practic fiecare familie care include o persoană cu abilități manuale elementare ar putea construi un radio cu care să primească informații despre cele mai dispar subiecte de actualitate și cultură. Acest document reprezintă un fel de reper în abordarea dispozitivelor radio de către utilizatorii generali. NBS a urmat în același an o versiune mai rafinată, Construcția și funcționarea unui echipament de recepție radio cu două circuite cu detector de cristal , [5] cu un dispozitiv cu două circuite.

Anii douăzeci și treizeci

Brevetul SUA 1.748.435, „Aparat radio de cristal”, 1930. H. Adam

La începutul secolului al XX-lea , echipamentele radio nu se aflau la îndemâna economică a publicului larg, astfel încât oamenii interesați le-au construit folosind materiale improvizate, chiar și materiale singulare, cum ar fi lilieci de baseball , cutii, ziare vechi etc. [6] Cu toate acestea, unii istorici consideră toamna anului 1920 ca începutul emisiunilor radio în scopuri de divertisment. [ Citație necesară ] Pittsburgh ( Pennsylvania ) - stația KDKA deținută de Westinghouse - a primit o licență din partea Departamentului de Comerț al Statelor Unite pentru a transmite alegerile prezidențiale din Statele Unite ale Americii din 1920 . În plus față de cronica evenimentelor speciale, diseminarea prețurilor culturilor către fermieri a fost un adevărat serviciu de utilități publice în zorii radioului.

În 1921 , aparatele de radio fabricate industrial erau încă foarte scumpe. Dacă comparați cu puterea de cumpărare actuală a dolarului, unii ar fi avut un preț de aproximativ 2.000 de dolari [ este necesară citarea ] . Întrucât familiile mai puțin înstărite nu-și puteau permite astfel de cheltuieli, presa era plină de sfaturi despre cum să construiască aparate de radio galena din materialele care se găsesc în mod obișnuit în case. Pentru a reduce costurile, multe proiecte au sugerat înfășurarea bobinei de reglare pe recipiente goale, cum ar fi cutiile de cereale, care au devenit un element comun al radiourilor de casă.

Amplificare non-electrică

Deoarece iluminatul pe gaz și lampa cu kerosen au fost utilizate cu mult înainte de adoptarea energiei electrice , flacăra lor a fost utilizată pentru amplificarea sunetului. A fost introdus un con de ceramică cu o gaură mică în centrul flăcării și un capac a fost atașat la fundul deschis al conului, etanș la etanșare. Aceasta a funcționat ca o pompă mică, aspirând periodic amestecul combustibil în semionda negativă și proiectându-l înapoi în semionda pozitivă.

Amplificarea pompei de aer a fost folosită pentru prima dată în telefoane , [7] unde o pompă a fost acționată de același motor cu arc ca platanul rotativ. Un tub pneumatic de mărime a fost plasat în spatele unei membrane acustice, care acționa ca o supapă pneumatică și modulează fluxul de aer, amplificând sunetul. Această metodă a fost ușor convertită și pentru aparatele de radio galena.

Amplificatoare fără valori

Amplificatorul de carbon, format dintr-un microfon din carbon și un căști electromagnetice care au o membrană și o carcasă comune, a fost utilizat în industria telefonică și în aparatele auditive aproape de la inventarea ambelor componente și cu mult înainte de supapele termionice . Poate fi cumpărat sau adaptat cu ușurință din piesele de schimb telefonice pentru a fi utilizate în aparatele de radio galena. Spre deosebire de tuburile termionice, acesta putea funcționa și pe baterie (de la o mașină, sau chiar cele pentru o lanternă) și putea funcționa practic pentru totdeauna.

Cristadina

La începutul anilor 1920 , Rusia , devastată de războiul civil , tânărul om de știință Oleg Losev experimenta aplicarea variațiilor potențialului electric diferitelor tipuri de cristale pentru a rafina recepția. Rezultatul a fost surprinzător - cu un cristal de zincită ( oxid de zinc ) a obținut amplificarea. A fost fenomenul rezistenței negative , cu zeci de ani înainte de dioda cu efect de tunel . După primele experimente, el a construit receptoare regenerative și superheterodine , precum și emițătoare. Cu toate acestea, această descoperire nu a fost apreciată de autorități și a căzut rapid în uitare; nu a existat o producție în masă, ci doar câteva prototipuri create pentru cercetare.

De fapt, Uniunea Sovietică lupta împotriva libertății de informare: a înregistrat toate aparatele radio până în 1962 , mașini de scris și fotocopiatoare până în ultima zi a regimului. Cristadina a fost produsă în condiții primordiale, putând fi construită cu tehnici rurale, spre deosebire de supapele termionice și dispozitivele moderne echipate cu semiconductori. Prin urmare, a fost o descoperire nedorită pentru autorități și a fost deliberat trecută în tăcere. Oleg Losev a murit în 1943 , în Leningradul asediat , abandonat și aproape uitat.

Anii patruzeci

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Castelli Romani în timpul celui de-al doilea război mondial § Debarcarea și bătălia de la Anzio .

Când Aliații au suferit un obstacol [8] la Anzio (primăvara anului 1944 ), radiourile portabile personale erau strict interzise pentru a le împiedica să fie folosite de partizani pentru a primi instrucțiuni pe teren.

Unul dintre aparatele de radio artizanale din galena utilizate în față de către aliați

Unii "GI" ingenioși au descoperit că ar putea asambla un radio de cristal cu o "recuperare" a firului bobinei, o lamă de ras ruginită și un fir de creion ca diodă. Prin alunecarea grafitului (atingere) de la cele mai puțin ruginite la cele mai oxidate puncte, acestea au format ceea ce se numește o diodă de punct de contact și, astfel, semnalul „rectificat” putea fi auzit în căștile radioului improvizat Galena. A fost, fără îndoială, o idee foarte reușită, extinsă imediat la toate fronturile în care au funcționat aliații și, la scurt timp, și la societatea civilă, cu rădăcini ferme în așa-numita „cultură populară”. Aceste dispozitive au fost denumite receptoare de găuri de vulpe (traduse aproximativ ca „radio de tranșee ”) de presa populară și au devenit parte a folclorului celui de-al doilea război mondial .

Animație care arată evoluția teritorială europeană în timpul conflictului

În unele țări pe care le ocupaseră, naziștii au confiscat radiourile cetățenilor. Acest lucru i-a determinat pe unii ascultători de radio deosebit de hotărâți să-și producă propriile „radiouri clandestine”, adesea puțin mai mult decât aparatele de radio galena de cel mai simplu tip. Trebuie reamintit faptul că acest comportament a expus riscul de a fi închis (dacă nu ucis), fără a menționa că în cea mai mare parte a Europei semnalul BBC (sau al altui post de radiodifuziune „aliat”) nu a fost suficient de puternic pentru a fi luat instrumente.deci sărac. Cu toate acestea, au fost zone (cum ar fi Insulele Canalului ) în care recepția a fost posibilă.

Următorii ani

Chiar dacă, intuitiv, nu ar putea recâștiga niciodată popularitatea și vasta utilizare înregistrată la începuturile sale, circuitul despre care vorbim este folosit și astăzi. Cercetașii băieți (destinați să se stabilească ca păstrători neoficiali ai tradiției radio din Galena) aveau în vedere construirea dispozitivului „nostru” în programele lor de instruire încă din anii 1920 . Între anii cincizeci și șaizeci s-au răspândit o mulțime de gadgeturi sau „truse de asamblare” elementare, atât de mult încât nenumărați copii intrigați de electronică au realizat un radio Galena cu propriile mâini.

Între anii douăzeci și cincizeci, construcția de aparate de radio în galena a fost un adevărat succes în masă. Mai recent, entuziaștii s-au angajat să facă aparate mai sofisticate. Există o mare fervoare a inițiativelor atât la nivel pur estetic, cât și la nivelul performanței, care uneori ating nivele surprinzătoare. Există raliuri și competiții anuale care permit entuziaștilor să își compare rezultatele respective într-o atmosferă de competiție sportivă și tehnică sănătoasă.

Încearcă să recupereze puterea ca operator de transport RF

Un radio galena acordat la o stație locală puternică poate fi utilizat doar ca sursă de energie pentru un alt receptor amplificat eficient din punct de vedere energetic (mai des un receptor regenerativ ) în raport cu stațiile îndepărtate care nu ar putea fi recepționate niciodată cu un radio galena „obișnuit”. [9] Există o lungă istorie a încercărilor nereușite și a lăudării cu privire la recuperarea puterii în purtătorul semnalului primit în sine. Aparatele tradiționale folosesc redresoare cu jumătate de undă . Deoarece semnalele AM ​​au un factor de modulație doar 30% tensiune de vârf [ fără sursă ] , nu mai mult de 9% din puterea semnalului primit ( ) Sunt informații audio adevărate, în timp ce restul de 91% este doar în tensiune curent continuu „ajustat” (sau redresat, dacă preferați). S-au depus eforturi considerabile în încercarea de a converti această tensiune continuă în energie semnal. Printre primele încercări, unele (în 1966 ) au implicat utilizarea unui amplificator cu tranzistor . [10] Astăzi povestea continuă, cu modele de „aparat de comutare inversat cu două unde” [11] e amplificatoare de punte [ fără sursă ] .

Construcție și exploatare

Importanța conexiunii la pământ

Antenele lungi cu cablu utilizate adesea cu radiourile galena sunt antene monopol . Pentru a primi semnale de la acest tip de antenă, aveți nevoie de o masă care să permită electricității din semnal să treacă prin antenă și să iasă din ea. Întrucât radiourile galena au ca singură sursă de energie electricitatea captată de antenă, urmează necesitatea unei „împământări” mult mai bune decât cea a unui dispozitiv obișnuit. Conceptul este ușor de înțeles de către cei familiarizați cu aparatele de radio amplificate. De fapt, neavând sursă de alimentare electrică externă, radioul Galena trebuie să profite la maximum de energia electrică indusă în antenă: prin urmare, există un ddp (diferență de potențial) mai mare dacă există o antenă bună și o împământare bună. [ motivul lipsește ]

Circuitul naiv

Acest circuit nu este practic pentru recepționarea transmisiunilor AM.

Circuitul radio de bază ilustrat aici este adesea propus naiv pentru a se acorda emisiunilor AM; este format dintr-o bobină fixă ​​cu un condensator variabil în paralel , formând astfel un circuit rezonant și conectat direct cu antena și împământarea. Acesta este doar un circuit de principiu, deoarece nu permite să recepționeze întreaga bandă de difuzare AM.

Motivul este următorul.

O antenă eficientă tipică pentru recepția radio cu unde medii poate consta dintr-un fir lung de 20 de metri plasat la o înălțime de 6 metri și se va comporta ca un condensator de aproximativ 250-300 pF (toate antenele au capacitate, inductanță și rezistență, dar o antenă de acest tip în val mediu va avea în principal un comportament capacitiv).

Presupunând atunci că antena reprezintă o capacitate suplimentară de 300 pF, cu un condensator variabil de 500 pF, va fi necesară o inductanță de aproximativ 100 µH pentru a ajunge la capătul inferior al benzii (în jur de 540 kHz); cu toate acestea, capacitatea antenei nu ar permite să ajungă la capătul superior al benzii de 1600 kHz deoarece, chiar presupunând că are un condensator variabil cu o capacitate reziduală foarte mică (de exemplu, 5 pF), circuitul ar rezona la aproximativ 910 kHz.

Acest condensator ar avea, de asemenea, un raport de capacitate de 100: 1, care este foarte greu de realizat; condensatoarele variabile utilizate în mod obișnuit au o capacitate reziduală de aproximativ 15 pF, astfel încât raportul de excursie în acest caz este de aproximativ 33: 1 și circuitul ar rezona la frecvența maximă de 898 kHz.

Drept urmare, proiectanții cu experiență evită să utilizeze acest circuit, care în schimb poate funcționa satisfăcător pentru o singură frecvență. Limitarea benzii reglabile poate fi depășită prin utilizarea unei inductanțe variabile în locul condensatorului variabil sau prin realizarea unor robinete intermediare pe bobină (inductanță), astfel încât să împărțim întreaga bandă în mai multe porțiuni. De asemenea, este convenabil să cuplați antena și masa la circuitul rezonant printr-o inductanță auxiliară, cu mai puține spire, cuplate la inductanța principală pentru a adapta mai bine transferul de energie de frecvență radio și pentru a reduce efectul capacității antenei.

Cu toate acestea, posibilitatea de a primi o singură frecvență face utilizarea acestui receptor justificată, deoarece sensibilitatea redusă combinată cu selectivitatea slabă permite de obicei doar recepția stației locale de transmisie în unde medii.

Brevete SUA

Notă

  1. ^ (RO) Ce este un transmițător Spark-Gap? , pe tech-faq.com , www.tech-faq.com. Adus 27-02-2008 .
  2. ^ Midnightscience.com . Accesat la 27 februarie 2008 (arhivat din original la 5 martie 2008) .
  3. ^ Bellsouth.net , pe bellsouthpwp2.net. Accesat la 27 februarie 2008 (arhivat din original la 13 mai 2008) .
  4. ^ Crystalradio.net
  5. ^ Crystalradio.net
  6. ^ Victor Bondi, American Decades: 1930-1939
  7. ^ Phonogalerie.com Arhivat 20 noiembrie 2008 la Internet Archive .
  8. ^ Obiectivul unei cuceriri rapide a capitalei, care îi determinase pe aliați să planifice debarcarea, nu a fost atins. Roma , situată la doar cincizeci de kilometri distanță, sau puțin mai mult, a fost eliberată de fapt doar patru luni și jumătate mai târziu, la 4 iunie 1944 .
  9. ^ ( RU ) Polyakov, VT, Receptoare simple pentru semnale AM , ISBN 5-94074-056-1
  10. ^ Radio-Electronică, 1966, №2
  11. ^ Polyakov, op. cit.

Bibliografie

Alte proiecte

linkuri externe

  • Fiorenzo Stevanato - Redescoperirea radioului de cristal din galena - pag 6-9- în La Radiospecola- 02/2007. Istorie, teorie și fotografii ale unui model din anii 1920. [1]
Controlul autorității LCCN (EN) sh85034489 · GND (DE) 4149213-4
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Radio_a_galena&oldid=118323970 ”