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Teoría
Las ondas (II)

Cuando hemos hablado del movimiento ondulatorio producido por la piedra que cae en el estanque de aguas tranquilas no hemos ahondado demasiado en su mecánica ni en sus peculiaridades. El estudio de tales ondas puede darnos muchas ideas y proporcionarnos algunos conocimientos relacionados con el resto de ondas, incluidas las ondas electromagnéticas utilizadas en las transmisiones de radio. Para un observador poco experimentado, las ondas producidas por la piedra al caer no son mas que unas pocas circunferencias que se dibujan en el agua y que se alejan del punto en donde cayó el pedrusco, aumentando progresivamente de diámetro y disminuyendo de intensidad. Sin embargo, hay mucha más información implícita en esas circunferencias de la que se ve a simple vista, solo que debemos conocer la manera de extraerla para así poder asimilarla.

Una vez dicho esto surgen algunas preguntas relacionadas con lo expuesto hasta el momento. ¿Que métodos podemos utilizar para conocer estas ondas mas a fondo? ¿Que podemos aprender de ellas que aplique también a los demás tipos de ondas? ¿Cuales son sus características principales? Todas las respuestas vienen a continuación.

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Noticias
Mas descargas añadidas

Con gran alegría queremos comunicaros la disponibilidad de decenas de descargas de información técnica muy interesante para radioaficionados. Hemos conseguido cientos de esquemas de circuitos de emisoras, micrófonos, etc... Todo ello de marcas tan conocidas como President, Alan, Alinco, Cobra, Sadelta, Ranger, Stalker, TTI, Intek, etc...

Al mismo tiempo iremos publicando decenas de hojas de datos de componentes electrónicos, las llamadas datasheet, con el fin de que podais hacer un pequeño fichero con los datos de los componentes más interesantes.

Toda esta información la pondremos a vuestra disposición poco a poco, a razón de lo que el tiempo nos permita. La calidad de los gráficos es generalmente buena, aunque debemos decir que también existen esquemas con una calidad no tan buena. Esto último procuraremos indicarlo en la información referente a cada descarga.

Queremos manifestar que estamos abiertos a vuestras sugerencias y opiniones, y deciros que nuestro deseo es mejorar constantemente. Podéis por tanto hacer uso del contacto con nuestra administración para hacernos llegar vuestra crítica, y nos agradaría sobremanera que ésta fuera constructiva.

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Radioaficionados
Regulador PWR para SuperStar 3900

Existen emisoras que marcan la diferencia, que dejan huella, que nunca se olvidan. Una de éstas es la mítica Superstar en sus diferentes versiones. Tomando como base el modelo 3900 vamos ha desarrollar en este artículo la información necesaria para colocarle un regulador de potencia de salida de radiofrecuencia (RF) para AM y FM.

En la web existe mucha información sobre esta emisora, incluso hemos visto algún que otro artículo sobre el tema que nos ocupa. Sin embargo la información que hemos encontrado en la red no está detallada y además no es muy precisa ni todo lo exacta que requiere algo así. Una persona sin mucha experiencia podría encontrarse con un serio disgusto si la llevara a cabo debido a las lagunas que acompañan estas informaciones.

Por esta razón hemos decidido hacer un artículo repleto de ilustraciones y muy detallado, con la idea de que su puesta en práctica les resulte fácil a aquellos que no tienen la experiencia suficiente en trabajos de este tipo y que puedan llevarla a cabo sin ningún tipo de problema. Con solo un soldador, algo de estaño y un par de cablecillos podrás incorporar a tu Superstar 3900 un práctico regulador para controlar en todo momento su potencia de salida en AM o FM, lo cual es muy conveniente (yo diria que absolutamente necesario) en caso de usar un amplificador de salida de RF. Una vez instalado deberás tener en cuenta la legislación vigente en esta materia y no sobrepasar la potencia máxima permitida, que en España es de 4 Watios tanto para AM como para FM.

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Miscelanea
Detector de OVNIS (UFO Detector)

A veces nos encontramos con circuitos que nos sorprenden por su simplicidad y por la efectividad con que realizan su trabajo. En este dia hemos querido publicar uno de estos montajes tan atractivos para muchos entusiastas de la electrónica y, al mismo tiempo, aficionados a la llamada "UFOLOGIA".

Presentamos en esta ocasión los detalles técnicos de un equipo de muy fácil construcción con el que podremos detectar en las inmediaciones la existencia de OVNIs (Objetos Volantes No Identificados), también llamados en inglés UFOs (Unidentified Flying Object).

Se ha demostrado que dichos objetos producen picos de energia electromagnética que pueden ser recibidos por circuitos amplificadores con entrada de alta impedancia. Es precisamente este tipo de circuito el que te proponemos como miscelánea y despedida del año 2015.

Los materiales usados para llevar a cabo este montaje son baratos y muy corrientes. Por lo tanto, te serán facilmente localizables en el mercado. ¿Te atreverás a detectar la presencia de OVNIS con él?.

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Práctica
El electroscopio

Llegó la hora de realizar nuestra primera práctica electrónica. Una vez que hemos estudiado la electricidad estática estaría bien ver los efectos que produce esta mediante un artilugio construido por nosotros mismos.

En este artículo vamos a explicar que es un electroscopio y además vamos a fabricar uno con materiales muy comunes a practicamente costo cero. Siendo un instrumento sumamente fácil y económico de construir, con él podremos ver los efectos de la electricidad estática estudiados en el artículo anterior.

William Gilbert (1544-1603), médico y físico inglés, fué la persona que construyó por primera vez un electroscopio para realizar experimentos con cargas electrostáticas. Acérrimo defensor de la teoría copernicana, sus mayores aportaciones a la ciencia tratan sobre electricidad y magnetismo. Al mostrar que el hierro a altas temperaturas (al rojo) no presenta alteraciones magnéticas, se adelantó a los modernos descubrimientos de Curie. Aunque actualmente el instrumento inventado por Gilbert no es más que una pieza de museo, existiendo herramientas muchísimo mas modernas para estos menesteres, resulta muy instructiva su construcción. Prepárate pués para empezar a experimentar con la electricidad estática.

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Teoría
Diseño fácil de un amplificador transistorizado EC

¿A que aficionado a la electrónica no le atrae el diseño de circuitos?. Yo creo que son pocos los que escapan de esto.

Después de un largo periodo sin publicar artículos sobre teoría, aquí tienes uno que estoy seguro te va a encantar. Te explico como diseñar etapas amplificadoras con transistores en configuración de emisor común.

No te preocupes, que no te harán falta muchas matemáticas. Para llevar a cabo este pequeño proyecto solo necesitarás algunos conocimientos básicos sobre circuitos y saber sumar, restar, multiplicar y dividir.

Además, por si después de leer el artículo te quedan dudas, te hemos dejado un video en el que verás un ejemplo completo de como realizar el diseño desde cero.

El video incluye una simulación con Multisim, en la que podremos comprobar si lo que hemos hecho funciona o no funciona.

No te puedes perder la lectura de este artículo y la posterior visualización del video. Ya estás tardando en clicar en "Leer completo...".

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Noticias
Calculador para Ebay (Versión final)

Aquí tenéis la versión final de nuestro pequeño calculador de tarifas, comisiones y beneficios para Ebay España, una vez completado el algoritmo del "¡Cómpralo YA!". Como ya hemos dejado entrever, se trata de un software sin grandes pretensiones pero muy útil para los que se dedican a vender a través de esta web, como podréis comprobar. Su funcionamiento es de lo más sencillo e intuitivo. No obstante, como ya dijimos en la noticia anterior, si tenéis cualquier duda al respecto solo tenéis que dejar un mensaje en el foro y con total seguridad seréis atendidos.

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Las ondas (IV)

En el artículo anterior vimos la relación que existe entre la frecuencia, la velocidad y la longitud de onda de un movimiento ondulatorio determinado. Es cierto que la velocidad de un movimiento ondulatorio la podemos determinar a partir de su longitud de onda y de su frecuencia, pero no es menos cierto que dicha velocidad no depende proporcionalmente de esos parámetros. Lo que intentamos expresar es que, dentro de un determinado tipo de ondas (por ejemplo las que engloban los sonidos audibles), su velocidad no aumenta cuando aumenta su frecuencia o su longitud de onda, sino que permanece mas o menos estable, y esto es fácil de entender porque al aumentar la frecuencia disminuye su longitud de onda y viceversa, y la velocidad -recordemos- es el resultado del producto de ambos factores (V = F · λ).

Sin embargo, sabemos que existen otra clase de ondas muchísimo más rápidas que los sonidos audibles. Se trata de ondas que tienen la facultad de viajar a la velocidad de la luz, unos 300.000 kilómetros por segundo. ¿Cual es la diferencia entre estos tipos de ondas para que la velocidad sea tan dispar entre ellas? ¿Como se hace para lograr el "milagro" de que una onda sonora, que solo viaja a poco mas de 340 metros por segundo, la podamos oir en todo el globo terraqueo prácticamente al mismo tiempo? Las respuestas las tienes a continuación.

Contestemos en primer lugar a la pregunta de ¿que es lo que hay tan distinto entre las ondas sonoras (343,5 metros por segundo) y por ejemplo las ondas luminosas (unos 300.000 Kms. por segundo) para que exista esa abismal diferencia en su velocidad? Pués sencillamente que las primeras son "ondas mecánicas" y las segundas "ondas electromagnéticas".

Podemos llegar a entender esto a la perfección si pensamos que una onda mecánica, por ejemplo el sonido, se basa en la vibración de partículas, corpúsculos físicos o moléculas y que por lo tanto están sometidos a rozamientos entre ellos. Ese rozamiento, como ocurre en cualquier proceso mecánico, es el responsable en gran manera de que se pierda la energía inicial de la onda, lo que en el caso del sonido significa que desaparezca rápidamente el movimiento ondulatorio provocado en un principio. Por esta razón las ondas sonoras, aunque se produzcan en las mejores condiciones posibles, tienen un alcance bastante limitado.

Las ondas mecánicas se transmiten, como ya hemos estudiado, por la vibración de las moléculas del medio en que se propagan. La existencia de ese medio (aire, agua, gas, etc...) es esencial para que la onda mecánica se propague, y sin él la onda jamás se propagará. Por este motivo los sonidos no se transmiten en el espacio exterior donde no existe nada, solo un vacío inmenso. Ahora podemos comprender que dependiendo del medio de propagación en que se transmitan, la velocidad de estas ondas es distinta. Por ejemplo, la velocidad del sonido en el agua (a una temperatura de 25º centígrados) es de unos 1.493 metros/seg., en el acero de 5.100 metros/seg. y en el aluminio de 6.400 metros/seg., como vemos lejos de los 343,5 metros/seg. de su velocidad en la atmósfera terrestre.

Las ondas electromagnéticas, por el contrario, no son ondas mecánicas. Podríamos decir que se trata de campos eléctricos y campos magnéticos enlazados y perpendiculares entre si (mira la siguiente ilustración). El campo eléctrico produce un campo magnético y a su vez el campo magnético produce de nuevo un campo eléctrico. No necesitan de ningún medio para propagarse como ocurre con las ondas mecánicas, por lo que viajan perfectamente a través del vacío absoluto. Además, al no estar sometidas a roces de ningún tipo, conservan su energía durante largos recorridos de cientos, miles e incluso millones de kilómetros. Así se explica que la luz y el calor del sol, dos tipos de energías ondulatorias electromagnéticas (ondas luminosas y ondas calóricas), lleguen hasta nosotros desde casi 150 millones de kilómetros con intensidades bastante elevadas. Incluso podemos ver como lucen las estrellas que están a años luz de la Tierra.

Por este motivo no debe extrañarnos que puedan llegar hasta nosotros las ondas de radio emitidas por antenas situadas a miles de kilómetros de nuestros receptores y, una vez procesadas, podamos oir la información que se ha plasmado en ellas. Las ondas de radio también son ondas electromagnéticas y por lo tanto tienen las mismas o muy parecidas propiedades que las anteriormente tratadas. Su velocidad también es de 300.000 kilómetros/seg. y su frecuencia puede oscilar entre algunas decenas de miles de hercios y miles de millones de ellos. A este tipo de ondas se les llama señales de alta frecuencia.

Me gustaría que retuvieras este concepto, por favor: generalizando y expresándonos en términos electrónicos, hablamos de ondas de alta frecuencia cuando nos referimos a las ondas electromagnéticas de radio y de ondas de baja frecuencia cuando nos referimos al sonido u ondas sonoras. No obstante, decir que también existe una clasificación dentro de las propias señales o tipos de ondas concretas. Por ejemplo, dentro de las señales de radio distinguimos las de alta frecuencia (HF), las de muy alta frecuencia (VHF), las de frecuencias ultra altas (UHF), etc... y también dentro de las de baja frecuencia distinguimos los infrasonidos (por debajo de los 20 hercios y utilizados por los elefantes), los sonidos audibles por el hombre (entre 20 y unos 20.000 hercios) y los ultrasonidos (por encima de los 20.000 hercios y utilizados por murciélagos y delfines).

Para conseguir transmitir sonidos utilizando las ondas de radio se ideó en principio un sistema mediante el cual la información de la onda sonora "viajara" de alguna manera, implícitamente, en la onda electromagnética de alta frecuencia, llamada PORTADORA, sin que esta última perdiera sus cualidades, algo así como "adjuntando" el sonido a la onda electromagnética o portadora. Pero... ¿Como colocar un sonido, que es como hemos visto una onda de tipo mecánico, en una onda electromagnética? Es como querer esculpir un rostro con gas... ¡¡del todo imposible!!. Por eso, lo que deberemos hacer primero es convertir los sonidos, formados por ondas mecánicas, en ondas o señales electricas para que así tengan la misma naturaleza que la onda electromagnética de radio de alta frecuencia, podamos adjuntarla a ella y pueda viajar con ella hasta donde llegue ésta última. Esto lo podemos conseguir sencillamente con un micrófono.

Llegados aquí ya disponemos de las dos señales necesarias: la llamada portadora de alta frecuencia (o portadora de radiofrecuencia), y la señal de baja frecuencia que hemos recogido del micrófono (el sonido una vez "convertido" en señal eléctrica). Ahora solo nos queda incorporar de alguna manera la señal de baja frecuencia a la portadora de radiofrecuencia. Existen varias maneras de hacerlo, pero la primera vez que se logró se hizo modulando la amplitud de la portadora con la señal de baja frecuencia. Fíjate bién en la portadora sin modular. Se trata de una onda de alta frecuencia y de amplitud constante. Aún no existe en ella ninguna información sonora.

Ahora fíjate en la señal de baja frecuencia que hemos obtenido del micrófono. Observa que se trata de una onda de una frecuencia bastante menor que la anterior. Es una señal eléctrica que oiríamos perfectamente si la aplicáramos a unos altavoces o a unos auriculares. Esa es la señal que debemos incorporar a la portadora de radiofrecuencia modulando su amplitud.

Si ahora, cual escultor y a través de los medios adecuados que ya explicaremos, modificamos la amplitud de la portadora de radiofrecuencia siguiendo los niveles de la señal de baja frecuencia que hemos obtenido del micrófono, obtendremos la señal que representamos a continuación. Se trata de la misma portadora anterior pero modulada en amplitud (AM) con los sonidos que hemos producido delante de nuestro micrófono. Observa que tenemos "repetida" la modulación producida por la señal de baja frecuencia: una en los semiciclos positivos de la portadora y otra en los negativos.

Lo verás mas claro si resaltamos la forma de la onda de baja frecuencia en la parte superior (semiciclos positivos) de la portadora de radiofrecuencia. De hecho, cuando queramos recuperar en el receptor de radio el sonido que de forma primitiva producimos delante del micro, solo aprovecharemos una mitad de la portadora, bien la superior (semiciclos positivos) o la inferior (semiciclos negativos). En el presente ejemplo cogeríamos la parte superior de la portadora para "extraerle" la información que "cabalga" sobre ella y desecharíamos la parte inferior, aunque cualquiera de las dos serviría para nuestro propósito.

Ya solo nos queda eliminar la radiofrecuencia restante y usar la baja frecuencia obtenida de la demodulación de acuerdo a nuestros propósitos. Mas adelante explicaremos el proceso completo de la recepción de señales de radio y por supuesto incluiremos la demodulación con todos sus detalles. Por ahora lo dejamos aquí. Esperamos verte pronto de nuevo en www.radioelectronica.es, tu punto de encuentro.

 
C O M E N T A R I O S   
RE: Las ondas (IV)

#1 Apolonio Arturo Zule » 03-10-2016 01:24

Es muy interesante y enriquece nuestra vida mental el conocimiento que ustedes entregan en forma totalmente desinteresada, se les agradece infinitamente.

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