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Teoría
Energía eléctrica

Después de estudiar los conceptos físicos necesarios podemos abordar ahora el estudio de la disciplina que verdaderamente nos interesa, y así poder acceder al estudio de los fenómenos radioeléctricos. Aceptamos como principio básico que la electricidad es una forma de energía ya que gracias a ella aparecen fuerzas capaces de realizar un trabajo. Estudiemos esto más a fondo y veámoslo experimentalmente.

Recordemos que la energía ni se crea ni se destruye sino que se transforma. En virtud de este enunciado vamos a transformar energía mecánica (por ejemplo) en electricidad (energía eléctrica) y vamos a demostrar, de forma tangible, como esta última es capaz de realizar un trabajo por lo que podremos afirmar que estamos en presencia de una forma de energía, en este caso energía eléctrica. Vamos a comprobarlo de la misma manera como lo comprobó el sabio griego Tales de Mileto hace ahora unos 2600 años. ¿Te interesa?... pués adelante.

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Noticias
Nueva información técnica de Sadelta

Comunicamos a nuestros usuarios que hemos añadido en la zona de descargas información técnica actualizada relativa a los micrófonos de la firma Sadelta.

Continuamos en esta ocasión con los micrófonos de mano de esta firma. Concretamente hemos subido los archivos correspondientes al micrófono MR-1, el más sencillo de toda la gama.

Los usuarios que necesiten dicha información pueden acceder a ella directamente desde este enlace, o a través del link de descargas del menú principal de la parte izquierda de nuestro blog.

Estamos a la espera de colgar la información restante hasta tener completa toda la sección de esta marca.

Recordamos que para poder bajar los ficheros de estas categorías es necesario registrarse en nuestro blog y efectuar una pequeña donación a través de Paypal. La activación no es inmediata, por lo que os rogamos un poco de paciencia.

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Radioaficionados
Protección contra inversiones de polaridad

Una de las averías más comunes que nos podemos encontrar en las emisoras de radioaficionado es la inversión de polaridad. Dicha avería se produce al conectar el equipo inadvertidamente a la alimentación con las conexiones al revés, el cable de la entrada positiva (rojo) al electrodo negativo de la batería y el cable de la entrada negativa (negro) al electrodo positivo. Hay radioaficionados que, a pesar de las advertencias por parte del servicio técnico y para ahorrarse unos euros, conectan la emisora a una sola de las baterías (12V) de un vehículo dotado de dos unidades en serie (24V), en vez de utilizar la solución más apropiada que es un reductor de tensión de 24 a 12 voltios. Esto es una fuente constante de problemas tanto para la emisora como para las propias baterias del vehículo y puede propiciar una inversión de polaridad cuando alguien manipula dichas baterias sin desconectar previamente la emisora.

En este artículo vamos a estudiar los sistemas de protección contra inversiones de polaridad de que disponen tanto las emisoras de radioaficionado como muchos otros aparatos electrónicos, entre ellos los ordenadores portátiles por ejemplo, para evitar que el equipo en cuestión resulte dañado (o por lo menos reducir en lo posible el daño) ante un percance de este tipo, y su reparación práctica tomando como ejemplo una conocida emisora de radioaficionado averiada por esta causa. ¿Te interesa?.

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Miscelanea
Sencillo VU-Meter a diodos LED

Lejos quedan aquellos tiempos en los que todos los medidores, y al decir todos me refiero a TODOS, estaban construidos mediante un galvanómetro y la lectura se realizaba con una aguja que parecía deslizarse al recorrer una escala graduada.

A decir verdad, para aquellos que en cierta manera somos de "la vieja escuela", los referidos medidores, midieran lo que midieran, tenían un encanto muy especial y podría decirse que sentimos "morriña" cuando los recordamos, como diría un gallego al estar lejos de su tierra y escuchar el sonido de una gaita.

Pero llegaron los diodos LED y se hizo la luz. Desde entonces, son muchos y muy variados los VU-Meters, vúmetros o medidores de unidades "VU" (del inglés Volume Unit) que se han desarrollado incorporando este componente electrónico, sobre todo usando la tecnología de la integración.

Pero en este artículo no vamos a publicar la información técnica para construir uno de estos instrumentos con los clásicos circuitos integrados UAA170 o UAA180 ni con cualquier otro. Tampoco vamos a enseñarte a conectar esas "barritas" LED con diferentes diseños. ¡Con ellas practicamente lo tienes todo hecho!.

En este artículo vamos a enseñarte como construir un VU-Meter LED con componentes discretos. ¡Dale ya al "Leer completo..." para saber más!.

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Práctica
Monitor para fusible

Con relativa frecuencia nos ocurre que, cuando de golpe nuestro equipo electrónico deja de funcionar, en principio nos asaltan las dudas y la desorientación por desconocer el motivo del contratiempo.

No obstante, en multitud de ocasiones pasa que el inconveniente lo produce un fusible que, bien por envejecimiento o por cualquier otra causa puntual, ha fundido y ha dejado sin alimentación al circuito.

Para que salgamos de dudas de forma inmediata, sin necesidad de desmontar ni un solo tornillo del aparato en cuestión, podemos instalarle este sencillo monitor que nos confirmará mediante un simple diodo LED si efectivamente se trata del fusible de protección que ha saltado.

¿Crees que resultará muy complicado llevar a cabo este montaje?... Para darte una pista te diremos que, en su versión de baja tensión, solo está compuesto del mencionado diodo LED y su correspondiente resistencia limitadora.

¿Verdaderamente crees que será dificil llevar a la práctica este dispositivo?. Sigue leyendo y verás que apenas tiene dificultad.

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Teoría
Fuerza Electromotriz - Ley de Ohm

Ya hemos mencionado en un artículo anterior la expresión "fuerza electromotriz", la cual se representa como "f.e.m." de forma abreviada. Con respecto a este concepto queremos dejar claro cierto matiz, que quizás no hemos entendido a cabalidad al no haber profundizado lo suficiente en el tema, relativo a su relación con la diferencia de potencial (d.d.p.). ¿Significa lo mismo fuerza electromotriz (f.e.m.) que diferencia de potencial (d.d.p.)? Unas personas creen que si, otros dicen que no, y sin embargo para cuantificar y medir los dos parámetros se utiliza la misma unidad, el voltio. ¿Que piensas tu?.

Por otra parte, en el artículo precedente hemos hablado de la última unidad de medida básica que nos faltaba para comenzar a hacer cálculos con circuitos electrónicos. Nos referimos al ohmio. Tenemos ya claro lo que es la unidad de diferencia de potencial o tensión (V), el voltio. También tenemos claro en nuestra mente lo que es la unidad de intensidad de corriente (I), el amperio. Y, como hemos dicho, recientemente hemos hablado de la unidad de resistencia eléctrica (R), el ohmio. ¿Que esperamos entonces para hablar de la célebre ley de Ohm?. En este artículo comenzamos ya a adentrarnos en el corazón de los circuitos electrónicos, hablaremos de ciertos tipos de generadores y además, de paso, aclararemos algunos conceptos como la diferencia entre corriente continua (C.C.) y corriente alterna (A.C.). ¿Te parece interesante? Pasa dentro, por favor...

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Noticias
Conserva todos nuestros artículos en PDF

¿Te gustaría conservar todos nuestros artículos en PDF y leerlos tranquilamente en tu ordenador o en tu tablet sin necesidad de conectarte a nuestro blog, poder imprimirlos e incluso compilarte y elegir tu mismo la información técnica que más te interese?

Si es así entonces estás de suerte, ya que es sumamente sencillo conseguirlos desde nuestro blog.

Pero posiblemente te preguntes que para que quieres nuestros artículos en PDF si ya los tienes en el monitor de tu ordenador, simplemente visitandonos.

A continuación te vamos a dar unos cuantos argumentos y razones por las que posiblemente cambies de opinión, y además vamos a mostrarte un ejemplo gráfico que creemos bastante interesante. Síguenos...

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Las válvulas de vacío IV

Cuarto artículo de esta serie, en la que estamos haciendo una leve incursión en el mundo de las válvulas de vacío. En esta ocasión hablaremos sobre el triodo termoiónico, aunque como ya hemos dicho hasta la saciedad, sin apenas profundizar en su estudio por las razones ya comentadas.

Es interesante resaltar la importancia que adquirió la electrónica hace unos pocos años con la invención del triodo, no solo en lo que concierne a la emisión y recepción de señales electromagnéticas, sino a todo un abanico de aplicaciones que llegarían con el tiempo. Podría decirse con respecto a aquel acontecimiento histórico, que la electrónica es una ciencia que vió la luz con dicho descubrimiento.

Particularmente en lo que toca a la radio, con solo una válvula triodo podía conseguirse fabricar un receptor con una sensibilidad extraordinaria para su época, con el que a la sazón, los radioaficionados de entonces disfrutaron como cosacos, aunque a decir verdad, su selectividad no era muy encomiable.

Se trata del llamado "receptor a reacción", mejorado posteriormente para la gama de VHF con el circuito "super-regenerativo" o de "super-reacción", ambos inventados por el ingeniero norteamericano Edwin Howard Armstrong.

De todo ello, y mucho más, hablaremos a continuación. ¿Te apuntas?.

Comercialmente hablando, en un principio se lanzaron al mercado los receptores de radiofrecuencia sintonizada. Aunque con una sensibilidad y selectividad aceptables, su circuitería no permitía grandes florituras.

Sin embargo, el verdadero rey de los receptores llegó con la invención del superheterodino, también inventado por Armstrong, el mejor de todos los sistemas de recepción ideados por el hombre. Este receptor perdura hasta nuestros dias, lógicamente con una serie de mejoras añadidas con el paso del tiempo, aunque la base de su funcionamiento se mantiene inalterable.

El principio del superheterodino se usa hoy dia prácticamente en cada aparato que incorpora un receptor de ondas electromagnéticas, ya sea un teléfono DECT o uno GSM, ya se trate del adaptador WI-FI de un ordenador o de un receptor satélite digital, ya sea que estemos hablando de un simple receptor portátil de FM o de un televisor con TDT de  alta definición incorporado, y por supuesto también en los equipos de radioaficionados, sean estos decamétricas o walkies de VHF, e incluso en los PMR de uso libre. Y todo ello comenzó con el triodo termoiónico.

LA VÁLVULA TRIODO
Comenzamos  a partir de este momento a desgranar, o por lo menos a repasar, el funcionamiento de la válvula termoiónica que abrió el camino para el desarrollo de esta ciencia llamada electrónica.

Hasta ahora hemos visto únicamente las válvulas electrónicas de dos electrodos.

No obstante, allá por el año 1906, el inventor estadounidense Lee De Forest añadió un tercer electrodo a la válvula diodo, al que se llamó rejilla de control o simplemente rejilla, situada entre la placa y el cátodo.

Normalmente, la rejilla adquiría la forma de un muelle o espiral de hilo metálico que rodeaba al cátodo.

La rejilla, al igual que los demás componentes del triodo, se conectaba mediante un conductor a una de las patas de conexión de la ampolla de vidrio que encerraba todo el dispositivo.

La composición básica interna de esta válvula la podéis ver en la ilustración de la izquierda.

Algo importante a tener en cuenta es que no había contacto físico entre electrodos, es decir, que ni la placa ni el cátodo ni la rejilla se tocaban entre si internamente.

Para que puedas hacerte una idea de la estructura física que tiene un triodo, puedes echarle un vistazo a la ilustración adjunta de la derecha.

Observa bien este gráfico. Se trata de un triodo cortado longitudinalmente, en el que podemos apreciar perfectamente cada uno de sus componentes.

La ilustración nos habla en detalle por sí sola sobre como está construida esta válvula electrónica aunque bién es verdad que llegaron a existir muchos tipos y modelos de triodos, cada uno de los cuales estaba pensado para una aplicación determinada.

Sin embargo, básicamente la estructura de cualquiera de los tipos de triodo termoiónico que pudieran haberse fabricado eran similares a la que estamos mostrando en este dibujo, y solo se diferenciaban unos de otros quizás en algunos pequeños detalles que no modificaban en nada su funcionamiento básico.

El símbolo electrónico que se usa para representar el triodo es practicamante el mismo que se usa para el diodo, con la particularidad de que se le ha añadido entre placa y cátodo una linea de trazos discontinua.

Si comparamos este símbolo con la ilustración anterior del corte longitudinal de la válvula, podemos apreciar la similitud que existe entre ambos. Por lo tanto, podemos mirar el símbolo del triodo desde un punto de vista estructural, y a partir de dicho símbolo estudiar su comportamiento.

La misión de la rejilla no es exactamente interrumpir el paso de los electrones, cosa esta última que si haría si fuese maciza, en cuyo caso hemos de decir que no serviría absolutamente para nada.

Precisamente por esta última razón se construye en forma de reja o espiral, para que deje pasar a los electrones que salen del cátodo en su camino hacia la placa a través de los espacios libres que existen en ella, siempre que se cumplan una serie de requisitos de los que vamos a hablar a continuación.

Pero, si la misión de la rejilla no es parar a los electrones... ¿Para que la hemos puesto ahí?. ¿Para que demonios sirve este electrodo?. ¿Cual es su utilidad?.

FUNCIONAMIENTO BÁSICO
Es realmente algo complicado explicar como funciona un triodo sin acudir al estudio de las curvas características de la válvula, y con ellas a las matemáticas. Sin embargo, vamos a intentar hacerlo mediante la exposición y el estudio de un circuito muy simplificado, reduciendo los componentes que intervienen en él a la mínima expresión, dejando solo aquellos que nos permitirán la comprensión de su funcionamiento básico.

A este respecto, los lectores deben entender que no es nuestra intención hacer de este blog una escuela de ingeniería, y que por lo tanto, aún tratando de conservar cierto rigor científico, no vamos a entrar en detalle en el estudio de este componente electrónico, y solo vamos a tocar el tema superficialmente.

En un principio, para estudiar el comportamiento del triodo y vislumbrar su utilidad vamos a necesitar polarizarlo adecuadamente. Fíjate en el esquema que hemos representado a continuación.

Aunque a priori te resulte confuso, no te preocupes porque no será nada complicado de entender, ya lo verás. Primero nos gustaría describir someramente el circuito, y seguro que dentro de un momento te parecerá muy sencillo.

Hemos cogido un triodo, dos voltímetros (V1 y V2), un potenciómetro (P), una resistencia (R) y tres baterías (V1, V2 y V3). La batería B2 alimenta el filamento de la válvula. La batería B3 polariza la placa del triodo con una tensión positiva con respecto al cátodo, mediante la resistencia R. Y la batería B1 está conectada directamente al potenciómetro P, que a su vez aplica una parte o toda la tensión de aquella a la rejilla de la válvula, dependiendo de la posición del cursor, haciéndola negativa con respecto al cátodo. Así están las cosas.

A continuación vamos a aplicar diferentes tensiones a la rejilla ajustando cada vez el potenciómetro P y, en cada momento, mediremos la tensión que obtenemos en la placa para una tensión de rejilla dada. Queremos aclarar que estos parámetros probablemente no sean exactos y que nuestro objetivo es únicamente hacer entender al lector el funcionamiento básico del triodo.

Supongamos que la d.d.p. de la batería B1 es de 10V, y la de la batería B3 aplicada a la placa es de 250V. Ahora ajustamos el potenciómetro al mínimo. En esas condiciones aplicamos a la rejilla cero voltios, el voltímetro V1 no señala absolutamente nada, con lo que el triodo se comporta como un simple diodo y conduce a plenitud. La corriente a su través es máxima y también la caida de tensión que esta corriente provoca en la resistencia R, la cual ronda los 200V. La tensión en la placa es de unos 50V y así lo podemos ver gracias al voltímetro V2.

Iniciamos nuestro experimento suministrándole tensión negativa a la rejilla. Comenzaremos aplicándole -1V ajustando para ello el cursor del potenciómetro. Esta tensión negativa hace que los electrones que salen del cátodo sientan cierto rechazo y que algunos de ellos retornen de nuevo a él. La corriente a través del diodo se reduce y consecuentemente también se reduce la caida de tensión en la resistencia R que pasa a ser de 180V. Por contra, la tensión en la placa del diodo ha aumentado a 70V.

El que en este caso la tensión de placa aumente es perfectamente lógico, ya que esa rama del circuito solo tiene dos componentes, además de la batería B3. Uno es la resistencia y el otro el propio triodo (cátodo y placa). Si la caida de tensión en la resistencia R baja porque la intensidad de corriente que pasa a su través ha disminuido, la tensión cátodo-placa del triodo forzosamente ha de subir, ya que la suma de ambas tensiones (la de la resistencia + la de la placa del triodo) debe ser justo la tensión de la batería B3.

Ahora aumentamos la tensión de rejilla, en esta ocasión a -2V. Los electrones que salen del cátodo notan que la tensión de rejilla ha aumentado de nuevo. Como consecuencia, una cantidad mayor de ellos regresan a su origen, el cátodo, repelidos por dicha tensión negativa. La corriente a través del triodo disminuye, con lo que también se vuelve a reducir la caida de tensión en la resistencia, en esta ocasión a 160V. La tensión en la placa del diodo sube otra vez, ahora a 90V.

Podemos repetir este proceso de aumentar voltio a voltio la tensión negativa de la rejilla del triodo, y veremos que a cada voltio negativo de aumento en la reja corresponderá una disminución de 20 voltios de la d.d.p. que está presente en bornes de la resistencia R debido al descenso de la intensidad de corriente que circula por ella y, consecuentemente, un aumento de la misma magnitud de la tensión positiva placa-cátodo de la válvula.

Cuando la tensión de la rejilla alcance los 10 voltios negativos la válvula dejará de conducir, ya que todos los electrones que salen del cátodo serán repelidos de nuevo hacia él por el fuerte rechazo que les provoca la elevada tensión negativa de la rejilla. Entonces la válvula entra en estado de corte, la caida de tensión en la resistencia R será nula ya que no circulará corriente alguna a través de ella, y la tensión en la placa de la válvula alcanzará los 250 voltios que dimanan de la batería B3 (Ver ilustración inferior).

Hemos elaborado una tabla que resume, voltio a voltio, todo el proceso descrito en los párrafos anteriores. Quizás no veas en ella nada que pueda ser de utilidad para la utilización del triodo en circuitos prácticos, pero si que lo hay.

De esta tabla podemos sacar algunas conclusiones. La primera y más interesante es que con solo variar un voltio la tensión de rejilla obtenemos una variación de 20 voltios en la placa del triodo. Esto es así porque la rejilla, al estar mucho más cerca del cátodo que la placa, ejerce una poderosa acción "repelente" sobre los electrones, repulsión que es mucho más importante que la propia atracción que la placa ejerce sobre ellos aunque esté sometida a una tensión positiva mucho más alta que la negativa de la rejilla.

Hemos obtenido por lo tanto una amplificación de tensión de 20. Efectivamente, cuando la rejilla experimenta un aumento o una disminución de 1 voltio negativo, la placa experimentará, debido a este cambio en la rejilla, un aumento o una disminución de 20 voltios positivos respectivamente. Ahora la cuestión es como aprovechar este fenómeno en un circuito real.

De la tabla deducimos además que, desde que el triodo está en estado de máxima conducción hasta que llega al estado de corte, la tensión de rejilla se modifica 10 voltios en total, y tiene un punto medio de -5 voltios, es decir, que si partimos de una polarización de rejilla de -5 voltios, tendremos de margen 5 voltios más hasta el estado de corte (-10V) y 5 voltios menos hasta el estado de máxima conducción (0V). Este dato es muy importante si queremos usar el triodo como amplificador de señales alternas, como por ejemplo amplificador de audio. Fíjate en la ilustración siguiente.

Observa como hemos colocado en serie con la bateria de polarización de la rejilla un generador de tensión alterna de 10 voltios "pico a pico". La expresión "pico a pico" se refiere a la diferencia total y absoluta entre el pico de la semionda positiva y el pico de la semionda negativa de una tensión alterna. Si no captas el significado mira la figura siguiente y repasa los conceptos que explicamos en este artículo.

Fíjate que la tensión negativa de la batería de la rejilla se suma a la del generador, por lo que durante la semionda positiva de éste último la tensión de rejilla oscilará entre 0 y -5 voltios y durante la semionda negativa entre -5 y -10 voltios. Por lo tanto, hemos conseguido que aplicándo una tensión alterna a la rejilla del triodo la tensión en esta última oscile entre 0 y -10 voltios, lo que hace que la válvula pase del estado de plena conducción al estado de corte y por todos sus estados intermedios siguiendo la pauta marcada por la suma de tensiones en su rejilla.

Esto a su vez hace que la tensión de placa siga también a la tensión en la rejilla, pero en este caso amplificada 20 veces, lo que hace que tengamos en la placa de la válvula una tensión alterna idéntica a la de la rejilla pero con una amplitud de 200 voltios pico a pico, aunque con fase contraria (mira la ilustración siguiente y compárala con la anterior para entender lo de "fase contraria"). ¡Vaya sorpresa eeeehhh!.

Este es, muy resumido y con relativa exactitud, el funcionamiento del triodo termoiónico como amplificador. Este montaje se llama "cátodo común", ya que este electrodo forma parte tanto de la entrada como de la salida. Además, el triodo puede montarse en configuración de "rejilla común" y "placa común", lo que le hace tener unas características especiales muy útiles en determinados circuitos.

Creemos que ya basta por esta vez. Esperamos que hayas disfrutado de la lectura de este artículo, tanto como nosotros al escribirlo. Te esperamos de nuevo aquí, en Radioelectronica.es, tu punto de encuentro.

 

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