Mes: julio 2018

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El transmisor FM de Radio Prisma (Experimental)

(My simple, cheap and old homebrew FM transmitter)

Era el año 2001. Cursaba mi 3er año de enseñanza media. Con muchas ganas de poner una radioemisora en Guacarhue, no tenía equipos de transmisión ni mucho menos la autorización del ente regulador. Decidí intentarlo, construyendo por mi mismo lo que necesitaba y luego hacer las gestiones para obtener la concesión de radio comunitaria (cosa que no hice pues era menor de edad).

Utilizando materiales de desecho (radios viejas), y la valiosa orientación de don Juan Guzmán CE4YE (radioaficionado de San Vicente de Tagua Tagua), logré  construir mi primer kit transmisor FM artesanal. Incluía el transmisor como tal, una pequeña mezcladora de audio, antena (dipolo vertical montado sobre un palo de eucaliptus de unos 6 metros de altura) y su respectiva línea de transmisión (cable coaxial RG-59 de 75 Ohmios, fácil de conseguir, barato y adaptado en impedancia del dipolo), un micrófono electret (puesto en una carcasa de micrófono dinámico, para darle un aspecto “profesional”) y un “personal stereo” (¡ochentero!) desde el cual sacábamos el audio de la música (con los clásicos cassettes). Aprovechamos a concho la muy bien nutrida colección musical de mi hermano Hugo, sacando al aire clásicos del rock progresivo como Jethro Tull y King Crimson. El primer tema sacado al aire fue “cover my eyes” de Marrillion.

Estuvimos poco más de un mes al aire, sin fines de lucro y con todo el personal trabajando en forma voluntaria – éramos tod@s adolescentes sin grandes obligaciones financieras -. El estudio estaba en el patio de la casa de mis padres, y se llenaba de gente casi todos los días.  Los perros, gatos y gallinas también salían al aire de vez en cuando, pues el micrófono electret era muy sensible. Con los 200mW o 300mW de potencia y nuestra antena dipolo sobre el mástil de eucaliptus, cubríamos con calidad aceptable todo el pueblo. Sin embargo, al no contar con la autorización para operar (concesión), nuestra radioemisora fue clausurada por la autoridad. Se sorprendieron al conocer nuestras artesanales instalaciones.

Si bien no tengo un registro de aquella época, construí varias copias del transmisor y gracias a ello recuerdo muy bien la electrónica. Estaba basado en los transistores BJT – NPN 2N3904, de uso general, encapsulado TO-92, y contaba con 3 etapas: oscilador controlado por voltaje, amplificador de señal y amplificador de potencia, las que describiré brevemente a continuación.

Circuito utilizado como transmisor FM en Radio Prisma de Guacarhue. Sólo para uso experimental. Haz click en la imagen para ver detalles.

Q1 – oscilador controlado por voltaje. Es un amplificador en configuración base – común, realimentado por el capacitor C6 desde colector a emisor. El circuito resonante paralelo define la frecuencia de oscilación (formado por L1, C4, C5 y D1, además de capacitancias parásitas del PCB y Q1). Si el circuito se instala apantallado, con alimentación muy bien regulada y filtrada, la frecuencia de oscilación se mantiene aceptablemente estable. Operacionalmente, con el capacitor variable C4 se define la frecuencia de oscilación, y con el resistor variable R5 se hace la sintonía fina (y también sirve para hacer las correcciones de frecuencia en caso de corrimientos). Para modular en frecuencia, se aplica el audio – junto a la componente DC de sintonía fina – polarizando inversamente el diodo varicap. Dependiendo de la posición de R5, se debe ajustar el nivel de audio con que se modula.

Q2 – amplificador de señal. La función de este amplificador en configuración emisor – común es conectar adecuadamente la etapa osciladora (con una muy alta impedancia de salida) con el amplificador de potencia (impendancia de entrada varios órdenes de magnitud mas baja). El sentido común dice que debiéramos poner un capacitor en paralelo a R10 para llevar a masa el emisor de Q2 y así desacoplar de la carga dicha resistencia, y por lo mismo así era originalmente el circuito. No obstante, al hacer esto se reduce significativamente la impedancia de entrada de esta etapa amplificadora, afectando la estabilidad del oscilador. De casualidad, noté que esta configuación (sin un condensador en paralelo con R10) anda bastante bien. Para otra oportunidad en que construya el circuito, he pensado en probar una configuración colector – común (o seguidor de emisor).

Q3 – amplificador final de potencia. Esta etapa, en configuración emisor – común, cuenta con un circuito adaptador de impedancia de entrada (red L conformada por C12 y L5) y de salida (red formada por L6, C19, C18 y C20). R14 estabiliza térmicamente Q3, pues ante incrementos de la corriente de emisor (ocasionados por el aumento de la temperatura), permite reducir el voltaje base-emisor y con ello la corriente de base, y por lo mismo la corriente de colector y emisor. C16 desacopla de la carga a R14, maximizando la potencia de salida. C19 y C20 se ajustan para adaptar adecuadamente la impedancia de salida del amplificador a la línea de transmisión (cable coaxial de 75 Ohmios en nuestro caso – cable RG-59 -).

Comenarios sobre la construcción del PCB: cuando trabajamos en alta frecuencia, especialmente desde VHF hacia arriba (30 MHz o más), se vuelve crítico el adecuado diseño del circuito impreso, pues las capacitancias e inductancias parásitas pueden influir fuertemente en cómo funcionará la electrónica. Como en este caso los inductores y capacitores están hechos con componentes discretas, conviene reducir las pistas en el PCB que conectan los puntos «calientes» del circuito (aquellas con señal, no sólo polarización) a su mínima expresión, y privilegiando el uso de planos de tierra amplios.

Si bien este transmisor, tal cual está planteado aquí, no es apto para su uso en radioemisoras; y además los transmisores profesionales están cada vez más baratos, muestro este circuito sólo para fines lúdicos y experimentales. Es un proyecto entretenido, barato y que en su época me dió muchas satisfacciones.

Eso sería por el momento, respecto de este circuito.

Saludos y buen fin de semana,

Emerson Sebastián

Actualización 04/10/2020

¡Encontré una copia de este circuito!, la que construí seguramente el año 2001 o 2002. Estaba entre un montón de cachureos para llevar al reciclaje, en una caja olvidada en casa de mis padres.

Fotografía 1. Una de las copias que hice de mi transmisor de FM. Data del año 2001 aprox.
Fotografía 2. El reverso.

 

Fotografía 3. Codificador estéreo en base al BA1404. No recuerdo si alguna vez funcionó.

Así de simple era el transmisor de Radio Prisma FM 90.5 MHz de Guacarhue, pueblo de tesoros escondidos. Lo pasamos bien.

Saludos

Emerson

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Antena muy simple para 10 y 11 metros (CB)

(Simple antenna for 10 and 11 meters)

En este post quiero compartir el diseño de una antena base muy simple, económica y efectiva para las bandas de 11 y 10 metros, polarización vertical, la que construí como solución temporal a mi necesidad de radio en estas bandas. Es una muy buena alternativa para quienes tenemos poco espacio en casa, donde no es posible instalar antenas con radiales hacia los costados o antenas horizontales. Es la llamada “Antena T2LT”.

Básicamente, es un dipolo polarizado verticalmente. El irradiante superior lo hice con una línea bifilar de 300 ohmios cortocircuitada en ambos extremos, con el objetivo de simular un único conductor de mayor diámetro (lo que influye en el ancho de banda de la antena). Se conecta sólo al conductor interno de la línea coaxial. Como brazo inferior de la antena se utiliza la malla exterior de la línea coaxial de bajada, la que termina en un choque de RF (balún de corriente 1:1 o filtro de modo común), hecho de 5 espiras bien apretadas con el mismo cable coaxial de bajada (RG-58) sobre una forma de 11 cm de diámetro.

Esquema de antena T2LT.

El choque de RF hace las veces de aislación entre el extremo inferior de la antena y la línea coaxial de bajada. Esta cantidad de espiras juntas maximiza la impedancia equivalente en modo común en este punto, es decir, la inductancia de las espiras y la capacitancia entre espiras forman un circuito resonante paralelo cuya impedancia es muy elevada en torno a los 27 MHz. Lo he comprobado, pues la línea coaxial de bajada no presenta corrientes en modo común evidentes, lo que mejora el rendimiento y a la vez reduce la captación de ruidos en su recorrido hacia el transceptor.

Las medida del irradiante y del tramo coaxial que funciona como brazo inferior del dipolo que utilizo es L = 2.58 mts c/u, lo que me entrega excelente R.O.E. en todos los canales CB y por debajo de 1.5 hasta aproximadamente 27.6 MHz, facilitando su uso en los canales aéreos. El montaje lo hice sobre un mástil de fibra de vidrio, pues es muy buen aislante y presenta baja pérdida como dieléctrico a la frecuencia de operación. Pueden probar con un soporte diferente (más barato) incluso de madera, donde recomendaría separarla unos centímetros de los conductores que conforman el dipolo.

Implementación de mi antena T2LT para 10 y 11 metros.

Noto que cuando la humedad relativa del aire está elevada (sobre 80%, cuando llueve), la frecuencia de resonancia de la antena disminuye, por lo cual se eleva la R.O.E. en los canales aéreos. Es cuestión de jugar con la longitud de los brazos del dipolo hasta obtener el que mejor se acomode a la realidad de cada usuario e instalación en particular.

Saludos!! (o 73´s, como se dice en radio)

Emerson Sebastián

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El mejor ingeniero

(The Best Engineer)

Quiero iniciar este blog haciendo un sincero homenaje al mejor ingeniero que he conocido: mi abuelo. No estoy hablando de un ingeniero con títulos y grados, sino de aquel que sin recibir instrucción formal, alcanzó un grado superior de conocimiento y capacidad creativa. Un talento innato, inquieto y de genio entre alegre y cascarrabias. Un verdadero ingeniero honoris causa, que en su vida creó, innovó y fue feliz entre artefactos de creación propia o modificados, reparando y echando a perder, haciendo el bien a quien pudo, lejos del reconocimiento público, pero admirado por quienes tuvimos la suerte de conocerlo.

Don José Manuel Lorca Sotelo. Fotografía tomada en Guacarhue el año 2010, poco después del terremoto.

Don José Manuel Lorca Sotelo, oriundo de la localidad de Teno, región del Maule en Chile Central, fue un entusiasta dedicado a la electrónica y mecánica desde muy niño. Alimentado por su enorme curiosidad por saber cómo funcionan las cosas, aprendió desde lo más elemental en forma autodidacta. Su primera incursión técnica fue con una máquina para proyectar películas cuando tenía apenas 10 años, la que por necesidad tuvo que operar y dominar por completo. Conocía cada parte del sistema mecánico y eléctrico de este aparato, gracias al cual tuvo sustento por años. Proyectando películas llegó a mi pueblo natal: Guacarhue, en el Valle del Cachapoal.

Tenía un pequeño taller electrónico y mecánico, el que yo distrutaba mucho visitar en mi infancia. Recuerdo tres vehículos muy antiguos a medio reparar – que me parecían tan largos y anchos como un bote… uno de ellos se parecía al “Batimóvil” -. Lucían modificaciones hechas a la pinta de mi abuelo. También recuerdo las cajas con componentes electrónicas “recicladas”, y unos enormes triodos de potencia RF que según decía habían pertenecido a un transmisor de amplitud modulada de una conocida radioemisora local, renovados por el “agotamiento de la vávula”.

Vienen a mi mente las imágenes de algunos aparatos construidos por mi abuelo que tenía en su taller: un generador de electricidad AC y DC bencinero (con su correa de transmisión descubierta, perfiles de metal cortados muy artesanalmente, y por supuesto el ruido y humo descomunales cuando lo ponía a funcionar), un amplificador de sonido valvular donde los tubos brillaban conforme el audio de la modulación (¡mi favorito!), antenas yagui multibanda para TV y una antena “con orejas” (esta antena era muy rara.. no he visto algo parecido… hecha con trozos de línea paralela y alambres de cobre sobre tubos de PVC, con un pequeño circuito – unas bobinas pequeñas, condensadores tipo “lenteja” y transistores – que hoy interpreto como un amplificador de antena, similar al que usan los sitios de radiocomunicaciones UHF en la antena RX – preamplificador de torre o signal booster -), y tantos otros aparatos de los que sólo queda el recuerdo.

Entre sus anécdotas destaca lo ocurrido con un trabajo que fue a realizar a Puerto Montt, por la década del ´60. Un caballero de esa ciudad, consciente de las habilidades de mi abuelo, lo contactó para que fuera a motorizar tres veleros que tenía en el puerto. Muy entusiasmado por el desafío, mi abuelo estuvo días haciendo diagramas y planos, concluyendo que con motores de camión resolvería esta necesidad. Y lo logró, claro que no sin imprevistos. Según recuerda mi abuelita “Checha”, cuando estaba probando la mecánica de una de las lanchas, se fué a alta mar sin darse cuenta. Más que esto no sé de la historia.

La fuente de conocimiento de mi abuelo eran los libros. Mis favoritos eran “Radiotrasmisores” (“Radiotrasmisores” en español argentino), de Lawrence F. Gray y Richard Graham, traducido por el ingeniero argentino Adolfo Di Marco; y “Antenas Receptoras de Televisión” de Adolfo Lerena Gabarret, también de nuestro país hermano. En mi época de estudiante de pregrado en ingeniería eléctrica, conversé con mi abuelo para que me “prestara en forma indefinida” estos libros. Ahora los tengo en mi biblioteca técnica personal y comparten espacio con las obras de R. Penrose, G. Mistral, P. Horowitz, G. Salazar, W. Brokering, M. Schwartz, F. Varela y H. Maturana, D. Pozar, T. Wildi, C. Hidalgo y P. Cordero, entre otros.

Mi abuelo fue un hombre de vida sencilla, humilde como los grandes, que con su fanatismo logró mostrarme la emoción de la electrónica, heredándome su vocación por construir cosas, por ser un “Girosintornillo”. Con sus extendidas charlas sobre el “cátodo y la grilla” a la hora de once – jajajaja, esta parte no le gustaba mucho a los demás integrantes de la familia – transmitía pasión por la ciencia y tecnología. Particularmente recuerdo que a mis 11 años me enseñó sobre los puntos de alta y baja impedancia en una línea de transmisión a causa de las ondas estacionarias, y aunque era bueno explicando, entendí el fenómeno recién cuando entré a la Universidad.

Como mi abuelo, han habido y habrán muchas personas ingeniosas que en el anonimato hacen sus inventos con mínimos recursos. Quizás no estén en la cima del desarrollo tecnológico, pero son una muestra de que el talento nace en forma espontánea en todos lados, incluso en los lugares más humildes. Ojalá como sociedad sepamos valorarlo, y seamos capaces de respetar el talento sin “cartón universitario” – y no al revés, donde se sobrevalora el “cartón universitario” aún con muy poco talento -. Personas como Michael Faraday, Oliver Heaviside, Nicola Tesla y tantos otros han sido revolucionarios en el know how de la humanidad, y lo han hecho sin un grado académico.

Con cariño y admiración, dedico este texto, el primer post de este blog, a la memoria de mi abuelo.

Emerson Sebastián