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Rádios Galena DX – Notas de construção

Ao escrever esta página meu primeiro pensamento foi chamá-la de “conclusões”. Entretanto “conclusões” soa como algo final e, porque estas são as minhas conclusões, é melhor ter cuidado em chamá-las de finais.

Eu tenho construído muitos galenas que chamo de DX ou de “alta performance” que incluem meus receptores #20, 28, 35, 48, 50, 63, 64, 66, 68, 69, e70. No passado se eu ouvisse meia dúzia de estações no início da manhã e no final da tarde eu achava que estava indo muito bem. Recentemente ouvi 18 estações logo após o nascer do sol em uma manhã de setembro. Como isso aconteceu? Ocorreu porque nos últimos anos fiz muitas implementações em cada setor, da antena aos fones de ouvidos. Abaixo vou descrever cada seção para uma boa recepção DX. Vou usar meu receptor #35 como base para a minha discussão que é um que tenho usado pouco. Este também foi o rádio que inscrevi na Competição de Rádios Galena de 2004.

Esse não é realmente um artigo técnico. Construir rádios galena de alta performance é na maioria das vezes usarmos os componentes certos e boas práticas de construção de equipamentos de RF. Sempre tenho em mente o background técnico quando desenvolvo e construo um rádio e o uso da minha experiência no que diz respeito ao design e a montagem.

Um último aviso... montar um rádio de galena como este pode representar uma bela mordida na sua carteira e sua esposa pode até ameaçar te chutar. Não se preocupe, apenas faça o que puder.

Vamos às considerações:

Antena

É aqui que a coisa começa pessoal. Tente fazer sua antena mais longa e mais alta possível com fio fino o suficiente para agüentar as condições climáticas da sua região. Use isoladores sempre que o fio da antena for entrar em contato com algum objeto. Estamos falando aqui de uma antena tipo “T”. Alguns usam múltiplos fios na antena separados por um espaço de cerca de 30 cm. O cabo de descida também tem de ficar o mais afastado possível de outros objetos.

Lento as antigas revistas QST, topei com várias histórias de radio amadores que morreram quando suas antenas entraram em contato com cabos de energia elétrica. Pessoal, isso não tem que acontecer se você apenas pensar! Pense no pior cenário possível e coloque a antena ainda mais distante do perigo.

Terra

O aterramento é tão importante quanto a antena. Eu uso os canos da rede de água que chegam até minha casa. Eles são de metal e provavelmente é o melhor que posso fazer. Eu uso um cabo duplo de antena de TV como condutor para conectar ao terra, o que dá a ilusão de um cabo maior e minimiza o ruído e parte daquele problema irritante com imagem de ondas curtas.

Bobinas

Litz é a palavra aqui amigos. Litz = $, Litz maiores = $$$$. O estado da arte é 660 fios bitola 46. Para superar esta performance são necessários muito mais fios. Eu descobri que o 660/46 proporciona uma seletividade muito boa em um rádio galena com duas bobinas em acoplamento. Sob condições razoáveis pude receber separadamente duas estações distantes 10 Khz uma da outra em todas as partes da faixa. Recentemente eu fiz algumas medições de largura de banda no meu rádio #50 que também usa o Litz 660/46.

Se você não dispuser de tanto dinheiro extra, um Litz de 165 fios ainda funciona relativamente bem. É um quarto do número de fios, mas ter 4 vezes mais fios não quer dizer que o funcionamento será 4 vezes melhor, porém se você estiver realmente interessado em na melhor performance o Litz 660/46 é o recomendado.

Existem três tipos de enrolamento de bobinas que devem ser considerados: spider, cesto e cilíndricas. Você pode usar aquela com a qual você se sentir mais confortável e também de acordo com a disponibilidade de espaço que você tiver. O melhor material para montar as bobinas é estireno. Por favor, não use papelão. Madeira pode dar certo também, desde que tratada contra unidade. De uma olhada na minha página sobre bobinas spider para informações adicionais.

Bobinas tipo cesto são tão boas quanto as spider. Bobinas cilíndricas são boas também desde que as espirais estejam espaçadas para aumentar o fator Q. As bobinas com espiras espaçadas necessitam de mais fio do que as com espiras juntas.

As do tipo cesto funcionam bem com fio Litz 660/46, mas tendem a serem instáveis com o Litz 165/46. Suportes adicionas feitos com bastões de estireno também podem ajudar.

Tente obter a menor indutância possível, mas que ainda possa ser utilizada em toda a banda. Eu gosto de começar com uma bobina um pouquinho maior e verificar o final da faixa. Vou removendo uma espira por vez até que o capacitor variável atinja um pouco além da banda. Esse procedimento parece que proporciona a melhor eficiência ao rádio. Múltiplas bobinas podem ser usadas, mas derivações não são recomendáveis. As bobinas em contra-fase tem sido ultimamente usadas e proporcionam uma performance muito boa.

As bobinas tem de ser instaladas o mais longe possível de outros objetos. Eu evitaria o usos de caixas de metal. As caixas de madeiras são legais, mas por favor deixe espaço para as bobinas respirarem.

Quando for construir um rádio com duas bobinas, tenha certeza que vai permitir a variação de distância para o acoplamento das bobinas. Isso pode ser feito usando bases separadas, uma para a sintonia de antena e outro para a sintonia do detector como no meu rádio #35 ou girando o eixo da bobina como no meu #48. Um circuito com acoplamento próximo vai diminuir a sensibilidade e a seletividade. Um acoplamento distante vai diminuir a sensibilidade. Existe um ponto certo dependendo das condições e em que parte da banda você está ouvindo. O melhor acoplamento nunca está na mesma posição. Eu uso um espaçamento entre 30 e 45 cm sob condições normais. Se você usar um fio Litz menor a distância será menor. Isso meio que te mostra o quão bem o Litz maior funciona. Alguns usam bobinas toroidais que são bem efetivas. Minha experiência com toróides é bem limitada. Sobre isso eu recomendo buscar informações com o pessoal do BAMA group. Alguns dos membro tem levado as bobinas toroidais a um nível mais alto.

Capacitores variáveis

A escolha de um bom capacitor variável é tão importante quanto usar fio Litz. Levando em conta o Q de toda o circuito da bobina o capacitor parece ser o ponto mais fraco. O capacitor deve ser do tipo com lâminas “de ar” e com isoladores de cerâmica. Isso é o mínimo. Outro fator é a qualidade do suporte das lâminas móveis. Os banhados a prata também são interessantes.

Nos circuitos onde a armadura não está aterrada o capacitor variável tem de ser isolado do painel. Colocar sua mão próxima ao capacitor ao manipular o knob vai dessintonizar o rádio o que é muito irritante. Colocando o variável uma polegada ou duas afastado do painel e usando eixos isolados ele vai dar o seu melhor. Não se esqueça de usar isoladores cerâmica ou estireno ao fixar o capacitor a base do rádio. Qualquer vazamento vai drenar a sensibilidade do se rádio DX.

Mecanismos Vernier e diais.

Construir um galena DX que é muito sensível apresenta novos problemas. Se você tentar sintonizar todos os 115 canais de emissoras dos EUA em um dial com 180 graus de rotação você vai perder estações. A sintonia do capacitor necessita um ajuste por minuto de grau. Um mecanismo de redução (Vernier) 6:1 vai proporcionar três voltas do knob de sintonia para cobrir toda a banda. Ter pouca folga e bom acerto também é algo importante.

Circuito detector

Eu gosto do detector que é conhecido como “Hobbydyne”. O design australiano original utiliza um pequeno capacitor variável de acoplamento enquanto o “Hobbydyne” usa um capacitor diferencial. De uma olhada abaixo na seção chamada Circuitos de Aprimoramento de Seletividade. Assegure-se de que as conexões ao lado da bobina do detector estão isoladas com cerâmica ou estireno.

Diodos

Em um circuito tanque com impedância muito alta um diodo do tipo 1N34A simplesmente não dará conta, carregando o circuito, causando perda de sensibilidade e seletividade. Este tipo de diodo atende bem a rádios de baixa e média sensibilidade.

Ao que parece existem dois tipos que são os “melhores” que já usei. Um schottky (ou muitos em paralelo) e o ITT FO-215. Um bom diodo schottky é o Agilent HSMS-286* series. Estão disponíveis em várias configurações e apesar do encapsulamento SMD é possível soldar fios neles.

Eu descobri que ter uma chave rotatória (com isolamento cerâmico ou de estireno) é muito útil, pois o tipo de diodo usado depende das circunstancias de recepção e da porção da banda que está sendo sintonizado. Em geral eu uso o FO-215 na parte de baixo da faixa de freqüência até cerca de 1300 Khz e mudo para o schottky daí para cima. O schottky proporciona melhor seletividade e o FO-215 maior sensibilidade. A seletividade não é um grande problema na parte de baixo da banda, mas preciso de toda a sensibilidade que puder.

Transformador de casamento de impedância

Os fones magnéticos de alta impedância têm um faixa de 1000 a 4000 ohms, os do tipo “sound powered” vão de 100 a 1000 ohms e os fones de cristal em torno de 10.000 ohms. A impedância de um rádio galena depois do diodo pode ser de muitas centenas de milhares de ohms. Se você conectar um destes fones diretamente na saída do detector pode ocorrer um grande descasamento gigantesco com o áudio, o que reduzirá o volume. Além disso, a carga destruirá aquela ótima seletividade na qual você gastou muita grana comprando fios Litz e ótimos capacitores variáveis.

Um transformador de casamento de impedância para o áudio é essencial em qualquer galena de alta performance, porém os do tipo antigos e de alta eficiência são raros e caros. Antes, em 2007, eu tinha alguns transformadores feitos por encomenda que possuíam uma impedância muito elevada e várias derivações de baixa impedância.

Outra boa alternativa é o transformador Bogen T725. Você vai conseguir uma boa performance com um destes para um galena de padrão médio. Ramon Vargas e eu preparamos algumas informações sobre o T725.

Fones

A interface com o ouvido não é menos importante que o resto do rádio. Os fones de ouvido mais sensíveis são os chamados “sound powered”. Darryl Boyd realizou muitas pesquisas acerca deste tema em seu site crystalradio.net.

Estes fones estão a toda hora disponíveis no eBay, mas podem ser um tanto caros também. Eles também têm de ser cuidadosamente ajustados na maioria das vezes. Fones magnéticos normais não são sensíveis o suficiente para a maior parte das situações de DX. Minha segunda escolha seria aquele pequeno fone de cristal ou um par deles.

Ouvidos

Tenha certeza de que seus canais estão limpos. Verifique isso com seu profissional de saúde.

Circuitos de Aprimoramento de Seletividade

Eu gostaria de falar sobre circuitos de aprimoramento de seletividade (selectivity enhancement circuits - SEC), aos quais alguns se referem como “Hobbydyne” como o trazido por Jim Frederick da Flórida. As primeiras publicações sobre os SEC surgiram na Austrália no começo dos anos 30.

Site de Jim Frederick

Aqui a página australiana

Veja que o que aparenta ser novidade as vezes não é, mas o Hobbydyne do Jim é, assim como o primeiro (que seja do meu conhecimento) uso recente do SEC é creditado ao Jim.

O SEC e o Hobbydyne fazem a mesma coisa. Eles permitem descarregar o circuito tanque e assim aumentar o Q, o que implica em melhor seletividade e em um melhor casamento entre o tanque e o diodo (e com os circuitos de áudio como veremos abaixo).

É uma maneira melhor do que a antiga técnica de fazer o casamento entre o tanque e o diodo que usa derivações na bobina. O SEC básico em um capacitor variável de valor baixo (normalmente entre 20 e 30 pF), e um pequeno choque de RF. Eu descobri que um de 27 mH funciona bem. Alguns têm usado um diodo reverso no lugar do chove. Tanto o choque como o diodo reverso servem para completar a passagem de DC para que o detector possa funcionar adequadamente

Jim descobriu esta característica fazia experiências com seus rádios galenas em 2003. Ele me mandou um email e me convidou a testar o circuito. Eu fiz o teste no meu rádio DX daquela época o #35.

Não demorou a que eu percebesse o valor da descoberta. Eu sabia que aquilo iria se tornar parte corriqueira nos meus designs de galenas DX, então eu olhei em volta a procura de alguns choques baratos e encontrei alguns de 27 mH que funcionaram otimamente.

A próxima implementação de Jim foi seu circuito Hobbydyne. Usando o SEC descrito acima havia a questão da mudança da freqüência de ressonância quando a seletividade mudava. É fácil de compreender que como a capacitância mudava e isso afetava a sintonia. A solução de Jim foi adicionar um capacitor diferencial. Um capacitor diferencial é um capacitor variável com um rotor e dois estatores. A medida que a capacitância de um lado aumenta a do outro lado diminui. Este componentes é usado geralmente em osciladores sofisticados a fim de obter maior estabilidade.

Depois Jim aprimorou seu Hobbydyne básico adicionando um pequeno trimmer no terminar de terra do capacitor diferencial, o que permitiu um melhor rastreamento através da sua faixa.

Descobri que existem mais duas configurações de Hobbydyne, uma apresentada por Jim e outra por mim. Não estou reivindicando nenhuma descoberta aqui, foi mais parecido com um erro de conexão, mas não é assim que muitas coisas são descobertas?

Abaixo estão alguns circuitos mostrando várias configurações de SEC. A figura ( a ) apresenta o diodo conectado diretamente no topo do circuito tanque, que é a pior forma possível e usada pela maioria dos montadores. Somente quando uma carga de alta impedância é usada na saída esse método funciona bem, caso contrário é fazer uma derivação na bobina e conectar o diodo nela. Ainda assim não isso não vai acabar com o mau casamento de impedância e de grande carga no tanque causando perda de sensibilidade e seletividade.

A figura ( b ) é um SEC básico, apenas um pequeno capacitor trimmer e um caminho DC pelo choque de RF. É um bom começo, especialmente se você não tiver um capacitor diferencial.

O restante das figuras mostra outras configurações de SEC e Hobbydyne. É uma situação meio do tipo “faça sua escolha”. O da figura ( e ) tem um capacitor de rastreamento adicional, o que é recomendado se você puder dispor de mais um capacitor variável.

Outra possibilidade é usar dois pequenos capacitores variáveis imitando um capacitor diferencial, manualmente aumentando o valor de um capacitor enquanto diminui o do outro dando o efeito de divisão capacitiva.

Pode ser fácil pegar um dos seus rádios galena em uso e configurar nele um SEC. No último verão, após montar meu #64 rádio com bobina de contra-fase eu tentei conectar o diodo diretamente na saída do tanque e daí voltar para o Hobbydyne. Desde então não tenho feito comparações por cerca de três anos. Imaginei que isso seria interessante para saber se o SEC realmente ajuda, fazendo alguns testes ouvindo na banda baixa e na banda alta e fui rapidamente convencido a manter o SEC.

Various Selectivity Enhancement Circuits for Crystal Radios

Agradecimentos

Estas pessoas e seus websites foram muito úteis na preparação deste artigo:

Ben Tongue ez muita pesquisa de alto nível com design de rádios galena apresentados em cerca de 30 artigos que são atualizados com freqüência. É o site que serve de base para meus projetos e é bastante técnico, então esteja preparado para ler cada artigo várias vezes.

O crystalradio.net de Darryl Boyd possui ótimas informações sobre os fones tipo “sound powered”, além de uma descrição completa do Lyonodyne de Mike Tuggle, um galena de alta performance que serviu de base para meus modelos #35 e 48.

A página de rádios galenas de Jim Frederick com seu circuito Hobbydyne que eu diria é o melhor detector para um rádio de alta performance.

Ramon Vargas tem proporcionado ótimos artigos técnicos de como o Tugge Tuner e o transformador Bogen T725 funcionam.

Gary Johanson, WD4NKA por elaborar o Tubepad software para desenho de diagramas eletrônicos.

E outros sites e pessoas que tem me dado excelentes informações técnicas e dicas ao longo dos últimos anos.

Traduzido e adaptado por Marcos Kusnick – http://kusnick.blogspot.com.br/
kusnick@gmail.com
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