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Transmissão -
Recepção
Rádio Galena
Iniciação aos fenômenos ondulatórios
[Recomendado
para 8a série e iniciantes em eletrônica]
Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br
Parte Experimental
Nas partes anteriores vimos de modo
bastante simples de que modo podem ser produzidas as ondas
eletromagnéticas e sua propagação pelo espaço. Nada melhor para
fixar este aprendizado do que realizar algumas experiências simples
com ondas de rádio, tanto na transmissão como na recepção.
Iniciamos com dois projetos bastante elementares de transmissores,
servindo inclusive de base para Trabalhos Escolares e Feira de
Ciências.
Introdução
Antes de existirem transistores ou válvulas, as ondas de rádio eram
produzidas por técnicas que, à primeira vista, pode parecer
estranhos aos alunos/leitores. Um deles era a
bobina de centelha ou
Bobina
de Rumkorff, cujo aspecto é mostrado a seguir, em (a) e
seu circuito esquemático, em (b):
Esta bobina consiste, na realidade, num
transformador de alta tensão, de núcleo aberto, dotado de um
vibrador acionado pelo magnetismo do próprio núcleo. Seu primário
tem poucas espiras, mas seu secundário consta de milhares de voltas
de fio, produzindo assim tensões muito altas. A menos do vibrador,
isso que estamos descrevendo é exatamente a bobina de ignição
automotiva (no caso, o vibrador é substituído pelo platinado do
veículo).
Quando ligada a uma bateria, a bobina
produz faíscas de alta tensão que, aplicadas a um circuito
ressonante e de antena, produz ondas de rádio.
É claro que essas ondas não levavam
informação alguma, pois são ondas contínuas (Continuous Waves --
CW), mas podem propagar-se a distâncias enormes.
Interrompendo em intervalos regulares
estas ondas, pode-se estabelecer uma comunicação codificada através
do código Morse. Marconi, Hertz e
outros pesquisadores da era do rádio utilizaram este tipo de
configuração para experiências de transmissão de ondas de rádio. Há
uma variante desses transmissores na nossa Sala 15;
clique
aqui.
É claro que, com o desenvolvimento de novas técnicas, o advento das
válvulas e depois dos transistores, a bobina de centelha para a
produção de sinais de rádio se tornou peça de museu, mas nada impede
que tenhamos uma configuração semelhante em nosso laboratório para
algumas experiências.
Projeto 1
Transmissor de faíscas
O projeto que apresentamos é puramente experimental/didático, de
modo que seu alcance não ultrapassa alguns metros, e sua freqüência
não é bem controlada, o que significa que não deve ser aplicado em
qualquer tipo de comunicação a longa distância. Abaixo segue o
circuito esquemático:
O “centelhador” é na realidade um
vibrador que rapidamente interrompe e estabelece a corrente que
circula pelo circuito. Esta corrente excita a bobina e o capacitor
que formam o circuito “ressonante”, produzindo assim a oscilação que
se propaga pelo espaço na forma de ondas eletromagnéticas.
O manipulador nada mais é do que um interruptor (botão de campainha)
que permite ligar e desligar a corrente no circuito, de modo a se
enviar mensagens em código telegráfico (Morse). Para experimentações
a 'técnica da lima' (substituir o interruptor por um fio esfregando
numa lima) funciona muito bem.
A bobina L1 consiste de 100 voltas de
fio comum (cabinho 22) num bastão de ferrite, e o capacitor variável
é do tipo comum (1 secção) aproveitado de algum velho rádio.
Para colocar em funcionamento, ligue nas proximidades do transmissor
um rádio de AM sintonizado em freqüência livre.
Aperte o manipulador e ajuste o vibrador para que ele entre em
funcionamento (vibração) produzindo uma pequena centelha entre seus
contatos. Neste ponto, um forte
zumbido deve ser ouvido no rádio colocado nas proximidades,
atestando seu funcionamento. Ajuste CV para a melhor recepção.
Nota: Observe que o sinal “se espalha”
por boa parte da faixa de ondas médias. Este problema é que impede
que o transmissor tenha aplicações diferentes das experimentais,
pois interferiria em outras emissões.
Projeto 2
Microtransmissor transistorizado
Uma versão moderna, de freqüência
estável, pode ser montada com apenas um transistor, conforme a
esquematização a seguir:
A montagem, em ponte de terminais, é a
ilustrada abaixo.
A bobina L1 consiste de 80 voltas de
fio, comum ou esmaltado (#22 ou #24), enroladas num bastão de
ferrite de 10 a 15 cm de comprimento, 1,0 cm de diâmetro, com tomada
na 40a espira. O
transistor pode ser o BC548 ou qualquer equivalente de uso
geral.
O variável pode ser aproveitado de um rádio transistorizado fora de
uso.
Para ajustar o transmissor, que opera
emitindo onda continua (CW), basta apertar o manipulador e ajustar
CV para que seu sinal seja captado num radinho nas proximidades,
sintonizado num ponto livre da faixa de ondas médias.
Lista de material
Q1 -
BC548 ou equivalente - transistor de uso geral
L1 - descrita acima
CV - descrito acima
C1 - 22 nF - capacitor cerâmico
C2 - 100 nF - capacitor cerâmico
R1 - 10k, 1/8W - resistor (marrom, preto, laranja)
S1 - Manipulador ou interruptor de pressão
B1 - 3V ou 6V - 2 ou 4 pilhas pequenas
Diversos: fios, bastão de ferrite, suporte de pilhas, ponte de
terminais, base de montagem etc.
Projeto 3
Como construir
um rádio "galena"
Os elementos necessários para a montagem de um rádio galena
(seguindo o circuito da figura anterior) são simples e fáceis de
serem encontrados nas lojas especializadas. São basicamente os
seguintes:
1. Fio de cobre esmaltado para o
enrolamento da bobina. Vamos precisar de 20 metros de fio # 24
(lojas de enrolamentos e consertos de motores);
2. Um tubo de PVC, ou mesmo, de papelão
duro, para enrolar a bobina. Para se ter uma idéia grosseira desse
tubo, basta dizer, que é possível substituí-lo pelo tubo de papelão
no qual vem enrolando o papel higiênico. Esse tubo de material bom
isolante elétrico tem comprimento de 10 a 12 cm e diâmetro entre 2,5
e 3,0 cm.
3. Um capacitor fixo. Seu valor é algo
como 78 pF (leia 78 picofarad), disco ou cerâmico.
4. Um diodo de germânio para RF. Serve o
tipo OA-90 ou equivalente (1N34 etc.)
5. Um fone de ouvido (cristal). Obtido
de antigos rádios à pilha (os atuais fones de 8 ohms não servem!).
6. Fios longos para serem usados como
antena e como “Fio-terra’’. Uns 20 metros de cabinho # 22 devem ser
suficientes.
É claro, necessitamos das especificações
técnicas de cada um destes elementos, pois do contrário, nenhuma
loja poderá nos fornecer o material adequado. Damos estas
especificações, acima, junto com a lista dos materiais. É possível
que você não entenda exatamente o que elas significam; mas, pode
estar certo de que, o homem da loja, ao ler a especificação, saberá,
com exatidão, o que está sendo pedido.
Em linhas gerais, a montagem de um rádio
galena pode ser resumida nos itens abaixo.
1. Enrolar o fio esmaltado #24, no tubo,
para obter uma bobina com núcleo de ar. Deixar 15 cm livre em cada
extremidade e lixar essas extremidades para retirar o esmalte
protetor (detalhe acima à esquerda).
2. A seguir, os diferentes elementos
deverão ser ligados como mostra a figura acima. Seu professor ou um
amigo técnico em eletrônica poderá auxilia-lo nessa etapa.
Eis duas montagens caseiras:
Projeto 4
Transmissor e
Receptor Mínimos
Esse projeto já se encontra descrito na
Sala 15 - Eletrônica sob o título: Transmissor/Receptor Elementar 2.
Para se transferir para lá,
clique
aqui.
Projeto 5
Galena - versão 2
Como se sabe, um
rádio galena (também denominado 'receptor de germânio', pelo
fato do diodo de germânio substituir o cristal de galena) não
necessita de fonte de alimentação própria para seu funcionamento;
uma simples antena e uma boa tomada de terra asseguram seu
rendimento.
A antena pode ter um comprimento de 20 a 30 m, dependendo de quão
afastado você está da emissora de 'broadcasting'; ela poderá ser do
tipo L ou T. A tomada de terra pode ser a torneira do
cavalete do 'relógio da água' que faz parte da canalização urbana;
também poderá ser realizada enterrando-se uma vareta revestida de
cobre (obtida em casas especializadas de material elétrico) em local
bem umedecido.
A bobina de sintonia pode ser feita com
um tubo de PVC de 3,0 cm de diâmetro. Para sintonizar as rádios de
ondas médias (tradicional OM), o enrolamento L1 comportará 40
espiras juntas e L2 com 120 espiras juntas, com tomada na 45a
espira a contar da extremidade de terra. L1 e L2 são enrolados no
mesmo sentido e o espaçamento entre os dois enrolamentos deve ser de
3 mm. Ambos os enrolamentos usam fio de cobre esmaltado de diâmetro
0,2 mm.
Para receber ondas longas, L1 terá 80 espiras e L2 terá 220 espiras,
com tomada na 80a contadas a partir da extremidade que
vai ligada em terra.
O capacitor variável (CV) poderá estar
compreendido entre 400 pF e 500 pF; podendo-se usar tanto o tipo de
dielétrico de ar como o de mica. O capacitor (C1) que vai em
paralelo com os fones de ouvido (filtro para a rádio-freqüência) é
de 1500 pF, cerâmico.
O diodo (D1) é do tipo de germânio e
poderá ser um OA79, OA85, 1N34 etc. Os fones de ouvido devem ser de
alta impedância; 2000 ohms ou mais.
A seletividade desse receptor não é
muito alta, mas atende perfeitamente nossos motivos didáticos. Sua
apresentação (e discussão) em Feira de Ciências é altamente
recomendada, não só por esclarecer os princípios da rádio-difusão,
mas por tratar-se de uma aplicação totalmente ecológica e sem o
consumo de nenhuma energia extra (a não ser aquela já transportada
pela própria onda eletromagnética).
Projetos de Consulentes
do Feira de Ciências
Do jovem João Gerônimo, tive a satisfação de receber um e-mail com a
seguinte contribuição:
Criei um circuito de Radio Galena, com base em
vários estudos. Achei diversos tipos de circuitos de Radio Galena,
uns até usando válvulas!
Mas estudei mais o circuito do Prof. Léo. O meu tem algumas
modificações, como:
- Em vez de usar um capacitor variável, uso um Resistor variável de
1k5;
- Mudei o valor do capacitor, de 78 pF para 150 pF;
- Em vez de usar o galena uso o diodo de silício.
Essas modificações fizeram com que meu "galeninha", como gosto de
chamá-lo, funcionar com um volume relativamente alto! Isso graças ao
FEIRA DE CIÊNCIAS!
Só tenho 13 anos de idade e, meus vizinhos não acreditam no que
faço. Eis as fotos:
Só
digo uma coisa:
Quem se dedica, estuda e testa todas as alternativas para fazer algo
dar certo, sempre se da BEM NA VIDA!
QUEM QUER DE VERDADE, CONSEGUE!
João
Geronimo Bracht
Parabéns João,
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Parte E.
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