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Radio atas semua pesawat (3)

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Universidad de Oriente Núcleo de Anzoátegui Departamento de Electricidad Análisis de Señales y Ruidos Noviembre 2013

Proyecto Académico: Receptor Básico de Radio AM

Realizado por: Pan Yuan, Pérez Corman. Correos Electrónicos:Panchino10@hotmail.com , Cormanjpg@gmail.com

RESUMEN

Los receptores o aparatos de radio interceptan una señal de radio mediante la antena, la amplifican, la demodulan y luego reproducen con la misma modulación (audio) con que fue enviado desde una estación remota. Los distintos modelos difieren en la forma como procesan internamente la señal original y en los circuitos empleados para tales efectos.

La radio AM utiliza la modulación de amplitud de la señal para poder transmitir una información por medio de una onda portadora a través del aire hasta cualquier punto donde sea posible captar dicha señal y demodularla.

Para su construcción son necesarios: un inductor y condensador variable que puedan lograr resonancia, una antena de buena ganancia, un diodo, una corneta o auricular y un sistema de puesta a tierra, todo esto

conectado sobre una tabla de conexión que puede ser protoboard, baquelita o madera.

Funcionamiento: Un receptor de radio consiste en un circuito eléctrico, diseñado de tal forma que permite filtrar o separar una corriente pequeñísima, que se genera en la antena, por efecto de las ondas electromagnéticas (el fenómeno se llama inducción electromagnética) que llegan por el aire normalmente (aunque viajan por cualquier medio, inclusive el vacío) y luego amplificarla selectivamente, miles de veces, para enviarla hacia un elemento con un electroimán, que es el altavoz (o parlante), donde se transforman las ondas eléctricas en sonido.

Palabras Clave: Antena, inductor, capacitor, diodo, auricular.

ABSTRACT

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demodulated, and then the reproduced with the same modulation (audio) that was sent from a remote station. The various models differ in the way the original signal processed internally and the circuits used for such purposes.

AM radio uses amplitude modulation signal to transmit information by a carrier wave through the air to any point where it is possible to capture and demodulate the signal.

For its construction are necessary: an inductor and variable capacitor that can achieve resonance, good gain antenna, a diode , a bugle or headset and a grounding system, all connected on a connection table that can be breadboard , baqueelita or wood.

Operation: A radio receiver consists of an electric circuit designed such that the ability to filter or separate a tiny stream , which is generated in the antenna, effect of the electromagnetic waves (the phenomenon called electromagnetic induction ) arriving by air typically (although traveling by any means , including vacuum ) and then selectively amplify , thousands of times, to send to an element with an electromagnet , which is the speaker (or speaker), where electric waves are converted into sound.

Keywords: antenna, inductor, capacitor, diode, handset.

MÉTODOS, MATERIALES Y ANÁLISIS

Radio AM básica (galena):

Ilustración 2. Fases de Recepción AM

La modulación de altitud (AM) es una técnica utilizada en la comunicación electrónica, más comúnmente para la transmisión de información a través de una onda transversal de televisión. La modulación en altitud (AM) funciona mediante la variación de la amplitud de la señal transmitida en relación con la información que se envía.

(3)

Un receptor de AM, convierte una onda de amplitud modulada nuevamente a la fuente original de información (o sea, demodula la onda AM) cuando se demodula una onda AM, la portadora y la porción de la envolvente que lleva la información (o sea, las bandas laterales) se convierten o se trasladan del espectro de radiofrecuencia a la fuente original de información (Banda Base).

Se muestra en la ilustración 2 un diagrama a bloques para él. Es esencialmente un receptor, de tres etapas, que incluye una etapa de sintonía, una etapa de detección y una etapa de audio. En la etapa de sintonía las ondas electromagnéticas que alcanzan la antena generan en ésta, una fuerza electromotriz que hace recorrer una corriente por la bobina que a su vez también genera un voltaje que hace que circule la corriente por el resto del circuito, a causa del fenómeno de resonancia se produce un máximo de tensión para la frecuencia de resonancia del circuito paralelo formado por la bobina y el condensador variable que permite discriminar una emisora en particular al variar su capacitancia. El

detector (diodo) convierte directamente las señales de sintonización a banda base y la etapa de audio amplifica las señales de información a un nivel donde se puedan utilizar.

Para la realización del receptor se procedió por partes:

La antena: alambre de cobre esmaltado calibre 22 arrollado con núcleo de aire de 8000 vueltas aproximadamente en una distancia de 6 metros de longitud aproximamente unido a una antena de radio prefabricada de 50 cm de longitud.

Ilustración 3. Antena de alambre de cobre

Longitud de la Antena:

Para el cálculo de la longitud de la antena de cobre esmaltado, se utilizó la siguiente expresión:

λ= c

4f

Donde:

(4)

c: velocidad de la luz ( 3108

[

m

seg

]

).

4f: frecuencia de operación [Hz]. (Mayor rendimiento)

Como el rango de frecuencias para la radio difusión sonora AM se encuentre entre 535 a 1605 KHz: Para una fL=535KHz

λL= 140,187 [m]

Para una fH=1605KHz

λH= 46,729 [m]

La longitud de la antena debería estar comprendida entonces entre 46,729 [m] y 140,187 [m].

Bobina: alambre de cobre esmaltado de calibre 22 arrollado sobre un alrededor de un tubo plástico de 5 cm de diámetro, con una inductancia medida de 201 µH.

Ilustración 4. Parámetros de la bobina

Inductancia de la Bobina de Núcleo de aire.

El valor teórico de la inductancia de la bobina viene dado por la siguiente expresión:

L=N

2

∙ μo∙ μr∙ A l

Donde:

N: número de vueltas o espiras de la bobina

µo: permeabilidad del espacio libre (

4π ∙10−7

[

H

m

]

).

µr: permeabilidad relativa del núcleo de

la bobina (µr ≈ 1).

A: área de la sección transversal de la bobina [m2].

l: longitud de la bobina [m].

Los parámetros de la bobina realizada son:

N:72

[

vueltas

]

; µo:4π10−7

[

H

m

]

;

µr≈1; A:625π10−6

[

m2

]

;

l:0,06

[

m

]

.

Sustituyendo los valores en la expresión, se tiene:

(5)

El valor medido de la inductancia de la bobina con el puente de Wheastone fue de 201 µH.

Capacitor Variable: condensador con una capacitancia variable comprendida entre 48 pF y 464 pF, aproximadamente.

Ilustración 5. Condensador Variable

Valor Máximo y Mínimo del Condensador Variable

Una vez determinado y medido el valor de la inductancia de la bobina a utilizar (L = 201 µH), el siguiente paso es el cálculo del rango de valores capacitivos para la sintonización de las distintas emisoras de radio AM, partiendo de la siguiente ecuación:

f= 1 2π ∙

L∙ C

Despejando “C”, se tiene:

C= 1

L ∙(2π ∙ f)2

Para una fl=535KHz

:

CL= 1

(20110−6

)(2π ∙535103)2

CL=440,29pF

Para una fH=1605KHz

CH= 1

(20110−6

)(2π ∙1605103)2

CH=48,92pF

Como se observa, el valor mínimo del condensador variable debe ser de 48.92 pF, mientras que el máximo sería de 440.29 pF. El capacitor empleado tiene valores entre 48 pF hasta 464 pF por lo que debería de captar todas las frecuencias en el rango de AM.

Diodo: rectificador de germanio 1N060, de 0.2 voltios para operar.

Ilustración 6. Diodo de germanio 1N060.

(6)

Ilustración 7. Cornetas de PC

Conductor a Tierra: conductor de cobre esmaltado de calibre 22, conectado a cualquier punto de tierra. RESULTADOS

Se obtuvo como resultado la recepción una emisora AM, denominada: Unión Radio (640 KHz). Se realizaron diversas pruebas y se obtuvo que en ocasiones se recibia la señal de emisora Unión Radio con interferencias de una o dos emisoras más las cuales se escuchaban con un nivel de sonido menor.

Dependiendo del sistema de puesta a tierra la señal obtenida se percibe con mejor calidad.

La antena utilizada recibió una buena señal, se encuentra colgada de un árbol en el estacionamiento del Departamento de Electricidad formando así una antena vertical perpendicular con respecto al circuito.

CONCLUSIONES

En primer lugar la realización de la radio AM no presenta mayor inconveniente en su construcción y cantidad de materiales para cumplir con su objetivo de captar señales de radiofrecuencia. A pesar de esto, resulto imposible captar claramente más de una emisora de radio AM. Principalmente el problema está en el factor de selectividad (Factor Q), el cual al ser medido con el puente RLC nos indica un valor pequeño (1.82 ), por el efecto de la resistividad del alambre de las bobinas, principalmente, ya que para valores elevados de inductancia se necesitan grandes longitudes de alambre.

Este parámetro mide la relación entre la energía reactiva que almacena y la energía que disipa durante un ciclo completo de la señal. Un alto factor Q indica una tasa baja de pérdida de energía en relación a la energía almacenada por el resonador.

(7)

conectado a tierra para que haya un aterramiento efectivo.

La antena y el sistema de puesta a tierra juegan un papel elemental para la recepción de emisoras en cuanto a la disminución de la relación señal a ruido en el sistema.

El sistema de inductor-capacitor debe tener una buena relación para permitir mayor cantidad de resonancias y así recibir más emisoras.

También, se observa que la capacitancia es inversamente proporcional a la frecuencia de operación, debido a que a mayores frecuencias la capacitancia del condensador es menor, mientras que a menores frecuencias ocurre lo contrario.

REFERENCIAS

Autor desconocido. “Elaboración de paper”. Documento revisado en línea:

http://es.scribd.com/doc/59958522/ ¿Como-se-hace-un-paper. [Consulta: 14 de Noviembre del 2013].

Autor desconocido. “Amplitud modulada” . Documento revisado en línea:

http://es.wikipedia.org/wiki/Amplitud_ modulada. [Consulta: 14 de Noviembre del 2013].

Autor desconocido. “Radio Galena,

conceptos básicos y

construcción”. Documento revisado

en línea:

http://www.forosdeelectronica.com/pr oyectos/radio-galena.htm. [Consulta: 14 de Noviembre del 2013].

Artículo compilado de varios autores no definidos.”Recepción AM”. Documento revisado en línea a través de:

http://www. profesores .frc.utn.edu.ar/el ectronica/ElectronicaAplicadaIII/Aplic ada/Cap04RecepciondeAM.pdf . [Consulta: 14 de Noviembre del 2013].

Autor desconocido. Radio Galena. Documento revisado en línea:

http://es.wikipedia.org/wiki/Radio_a_g alena [Consulta: 14 de Noviembre del 2013].

Autor desconocido. “Radio (Receptor)” . Documento revisado en línea:

http://es.wikipedia.org/wiki/Radio_(rec eptor). [Consulta: 14 de Noviembre del 2013].

Referensi

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