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segunda-feira, 16 de janeiro de 2012

MONTAGEM DE UM RECEPTOR GALENA SEM ALIMENTAÇÃO

Amigos, eis aqui  um rádio que tem tudo para despertar a curiosidade das pessoas, não usa transistores nem circuitos integrados, não é ligado na tomada e não precisa de pilhas. Ele funciona com a própria energia que vem pelas ondas captadas. Além disso, ele utiliza poucos componentes, não precisa de ajustes e é fácil de montar.

A idéia desta projeto é voltar aos primeiros anos do rádio e analisar como os primeiros receptores que existiram funcionavam. Naquela época, início do século XX, não existiam válvulas, transistores e muito menos circuitos integrados.

Os primeiros rádios eram denominados “de galena” ou “de cristal”, pois tinham como elemento principal, um cristal de galena (um derivado de chumbo) que apresentava a “estranha” propriedade de detectar os sinais de rádio. Através dele era possível “extrair” das ondas de rádio, a informação sonora correspondente, ou seja, voz de um locutor, música, etc.

Uma grande antena externa, de pelo menos uns 10 metros de comprimento, captava as ondas de rádio de modo a induzir as correntes que, descendo pelo fio, chegavam ao circuito do rádio. Neste circuito, logo de início, uma bobina e um capacitor formavam o circuito de sintonia, capaz de fazer a seleção das estações (em alguns tipos era utilizado um capacitor variável para mudar de estação, mas nos primeiros tipos, isso era feito selecionando-se tomadas na bobina).

Deste ponto, o sinal selecionado era levado ao detector que consistia justamente no cristal de galena. A detecção é um processo que separa os sinais de alta frequência dos sinais de baixa, que correspondem aos sons. Estes sinais de baixa frequência eram então levados ao fone de ouvido, onde se fazia a conversão em som, de modo que a pessoa pudesse ouvir as estações. É claro que estes sons, pela não existência de qualquer amplificação, eram muito baixos. A intensidade e sua qualidade dependiam tanto da eficiência da antena como da potência e distância da estação.

O rádio que montaremos tem basicamente a mesma estrutura dos rádios de galena tradicionais, mas com alguns “melhoramentos” que são possíveis hoje pela disponibilidade de componentes baratos e de fácil obtenção. Por exemplo, no nosso caso, usaremos um diodo de germânio como detector, em lugar do cristal de galena , que é muito difícil de encontrar (veja www.reidosom.com.br – se você quiser um verdadeiro cristal de galena). Com ele obtemos maior sensibilidade, além da facilidade de operação, pois o cristal antigo precisava ser tocado experimentalmente com um fiozinho denominado “bigode de gato”, até que o ponto sensível fosse encontrado, operação que exigia muito cuidado e paciência. Veja na figura 1 como era montado o cristal de galena com a peça de ajuste para encontrar o ponto sensível.


Figura 1 – Montagem de um cristal de galena.
o fone recomendado para esta também é mais sensível. Trata-se de um fone piezoelétrico ou ainda de cristal. Entretanto, outros tipos de fones podem ser experimentados como por exemplo fones magnéticos (de telefone) com as alterações a seguir ao longo do texto. Podemos então passar a análise do princípio de funcionamento do circuito. Na figura 2 temos um diagrama básico de um receptor simples deste tipo.




Figura 2 – Diagrama básico de um rádio de galena.


Funcionamento
Começamos por mostrar o diagrama completo do rádio de galena ou rádio de cristal que montaremos. Este diagrama está na figura 3.

Neste circuito, o sinal é captado pela antena, de onde é levado ao circuito de sintonia formado pela bobina L1 (que será enrolada pelo montador) e pelo capacitor de sintonia Cv (obtido de um rádio antigo fora de uso). Neste circuito é feita a seleção da estação que se deseja ouvir.

Deste circuito, o sinal é levado ao detector, que corresponde justamente ao cristal D (diodo de germânio). Após a detecção temos um capacitor de filtro, cuja finalidade é eliminar a alta frequência utilizada no transporte do sinal de alta frequência, que agora não interessa mais. Desta forma, fica no circuito apenas o sinal de baixa frequência que corresponde aos sons que desejamos ouvir. Finalmente, temos o fone, onde é feita a reprodução do sinal.

A chave S1 permite a seleção de tomadas na bobina de modo a possibilitar uma seleção melhor da estação desejada, com um melhor casamento de impedâncias do circuito. A ligação à terra é importante para se obter melhor recepção. Ela pode ser feita em qualquer objeto grande de metal em contato com o solo como a esquadra de uma porta ou janela, um ferro de laje, etc.

Montagem
Uma base de madeira é usada para a fixação dos componentes. O resistor, o capacitor e o diodo serão soldados numa barra de quatro terminais que será parafusada na base. Na figura 3 temos o diagrama completo do receptor.


Figura 3 – Diagrama completo do receptor.

Na figura 4 temos o aspecto final da montagem. A chave S1 poderá ser colada ou fixada de outra forma na base.


Figura 4 – Aspecto da montagem.

Começamos a montagem por enrolar a bobina num pedaço de cabo de vassoura ou num pedaço de cano de PVC de 2,5 cm (1 polegada) de diâmetro. Esta bobina será formada por 100 a 120 voltas de fio esmaltado de calibre 26 a 30, com uma tomada na 60ª espira. Nas pontas do enrolamento podem ser colocados dois preguinhos pequenos para sua fixação, conforme mostra a figura 5.


Figura 5 – Detalhes do enrolamento da bobina.

As pontas dos fios e a tomada devem ser raspadas com uma lâmina para retirada da cobertura de esmalta e com isso possibilitar a aderência da solda e o contato elétrico. De posse da bobina, o leitor deve passar à soldagem dos componentes na ponte de terminais. Se o fone usado for piezoelétrico ou de cristal, o resistor R1 é obrigatório. Para fones magnéticos de alta impedância (mais raros), o resistor pode ser eliminado. O capacitor variável foi aproveitado de um rádio transistorizado de AM fora de uso, com o formato indicado na figura. Veja que se o rádio for AM e FM, deve ser experimentado o lado de 3 terminais que funcione, pois o lado da faixa de FM é de baixa capacitância, não proporcionando uma sintonia ideal no circuito. O certo é experimentar. Se o rádio não mudar de estação ao ser ajustado, troque os terminais. Observe que ligamos em paralelo duas seções do variável para maior capacitância e assim ter uma melhor cobertura de estações.

As interligações são feitas com fios comuns e a tomada AT (Antena/Terra) é do tipo encontrado em muitos rádios velhos, podendo ser aproveitada. Outros tipos de tomada podem ser utilizadas na sua falta. A chave comutadora S1 é do tipo H ou 1 x 2 ou mesmo uma 2 x 2 (usada pela metade), sendo fixada por parafusos ou colada na base. Para o fone de ouvido temos as seguintes possibilidades:

a)Pode ser usado um fone de cristal como o da figura 6 (www.reidosom.com.br) ou então cápsulas telefônicas piezoelétricas. Estes transdutores possuem excelente sensibilidade para a aplicação. No entanto, muito cuidado com o fone da figura 6, pois ele utiliza sal de Rochelle no transdutor, que absorve com muita facilidade a umidade e quando isso ocorre ele perde a sensibilidade, deixando de funcionar. Este tipo de fone é bastante raro na atualidade, por existirem soluções melhores em termos de fidelidade e resistência à umidade. Guarde-o numa caixinha com um saquinho de sílica gel.




Figura 6 – Fone de cristal.

b)Se o fone for do tipo mostrado na figura 7, devemos fazer algumas alterações no circuito, pois trata-se de um fone magnético de baixa impedância. Precisaremos ligá-lo a um pequeno transformador de saída que pode ser obtido em rádios transistorizados fora de uso. O transformador deve ter um enrolamento primário com pelo menos 1 000 ohms.



Figura 7 – Fone magnético de telefone pode ser usado também.....Vocês podem fazer de um abafador daqueles usados em industrias  um bom abrigo para os fones .


Usando o Rádio
A recepção deste rádio só será boa se a antena for eficiente e se existir uma boa ligação à terra. A antena deve ter pelo menos 10 metros de comprimento e ser isolada nas pontas, conforme mostra a figura 8.


Figura 8 – Instalação da antena e conexão à terra.

O isolamento pode ser feito com duas peças de plástico, obtidas de uma régua comum, por exemplo.  O fio usado não precisa estar desencapado. O fio que desce até a ligação A (antena) deve ser encapado. A ligação à terra, como mostra a mesma figura, pode ser feita em qualquer objeto de metal que tenha bom contato com o solo. O encanamento de água (de metal) ou uma esquadria de alumínio servem. Uma solução consiste em se enterrar uma barra de metal de pelo menos uns 40 cm. Uma garra jacaré na ponta do fio pode ajudar a fazer a ligação.

Se o sinal for muito baixo, o problema pode estar no fone inapropriado para aplicação.


Ensinando Eletrônica
Como trabalho prático em escola, este rádio serve para ensinar como funcionam os receptores de rádio, modulação, estudar ondas eletromagnéticas e muito mais. Sugere-se até uma pesquisa na Internet sobre o assunto, inclusive a história do rádio no Brasil. Em especial recomendamos um estudo sobre o trabalho de Landell de Moura que foi o brasileiro que inventou o rádio antes de Marconi, mas não teve seu trabalho devidamente reconhecido.


Landell de Moura – O Brasileiro que inventou o rádio


Lista de Material
L1 – Bobina de antena – ver texto
S1 – Chave de 1 pólo x 2 posições – deslizante ou alavanca
D1 – 1N34 ou 1N60 – qualquer diodo de germânio
Cv – Capacitor variável de rádio AM
C1 – 2,2 nF a 4,7 nF – capacitor cerâmico
R1 – 100 k ohms x 1/8 W – resistor – marrom, preto, amarelo
J1 – Jaque para fone (opcional)
Diversos:
Fone de cristal ou piezoelétrico (ver texto), fios esmaltados para a bobina, terminal antena/terra, base de montagem, fio comum para a antena, fios, solda, etc.

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