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Teoría
Las leyes de Kirchhoff

¡Hay en la actualidad tanta literatura publicada en Internet sobre este tema que unos momentos antes de comenzar a desarrollar este artículo casi optamos por abandonar la labor y pasar a otro asunto!. Sinceramente, durante cierto tiempo experimentamos bastante indecisión para acometer esta iniciativa.

Sin embargo, al final se impusieron las ganas y la voluntad de divulgar unos conocimientos que, en muchísimas ocasiones, aquellas personas interesadas no tienen suficientemente claros.

Efectivamente, nos referimos a las célebres y famosas "Leyes de Kirchhoff", una especie de bestia negra de algunos estudiantes en sus correspondientes exámenes de tecnología o ingeniería, y muro insalvable para algunos aficionados e incluso profesionales de la electricidad y/o la electrónica.

Pero... ¿en realidad son tan complicadas y enrevesadas estas dos leyes promulgadas por el ínclito prusiano Gustav Robert Kirchhoff mientras todavía era un estudiante?... ¿por qué a determinados individuos les cuesta tanto entenderlas?... ¿tan elevado es su nivel de dificultad?.

Con este artículo vamos a hacer que comprendas los entresijos de las dos leyes de Kirchhoff. Te las mostraremos "con pelos y señales". Pero antes es imprescindible que repasemos algunos conceptos básicos de análisis de circuitos eléctricos. ¡Tranquilo...!. Hemos dicho "conceptos básicos" y no un curso completo sobre el tema.

¿Te atreves?.... Pues pasa adentro...

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Otros Temas Interesantes
Noticias
MATEMÁTICAS BÁSICAS para electrónica IV

Capítulo 4 de matemáticas básicas

Cuarta entrega de la serie de videos de matemáticas básicas para electrónica.

Tal y como decimos en la descripción del video publicado en nuestro canal de Youtube, este trabajo podríamos definirlo como "las matemáticas razonadas: el porqué de las cosas".

En él tratamos de explicar y llegar al fondo de los motivos y las razones que hay detrás de algunas operaciones matemáticas que habitualmente llevamos a cabo y que nunca nos hemos preguntado por qué se hacen así.

Después de clicar en LEER COMPLETO conocerás más detalles...

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Radioaficionados
Montar una antena de móvil (II)

Continuamos con el montaje de nuestra antena de móvil. En el artículo anterior vimos la necesidad de que la antena de móvil disponga de un buen plano de tierra ya que de lo contrario tendremos muchos problemas de desadaptación y por lo tanto la relación de ondas estacionarias (ROE) se nos va a disparar. Hemos aprendido que, si no tenemos un buen plano de tierra tendremos que "crear" uno incorporandole a la parte interior del techo o capó del vehículo una superficie metálica de 30 x 30 centímetros o más (sirve por ejemplo una chapa de aluminio) y con las uñas de la "araña" de la base de la antena bien hundida en ella para lograr un contacto eléctrico adecuado.

Pero queda aún por aclarar algunos detalles de la instalación si queremos que nuestro equipo funcione de la mejor manera posible. ¿Que haremos si aparece ruido del motor? ¿Como puedo anular o reducir ese infernal ruido que se produce al arrancar y que aumenta conforme pisamos el acelerador? ¿Puedo conectar la alimentación de la emisora a la toma de mechero del vehículo? ¿Como ajusto la antena y le reduzco la relación de ondas estacionarias (ROE) al sistema? ¿Tengo que cortar necesariamente la varilla de la antena para que funcione mejor? ¿Es cierto que cortando (o añadiendo) cable coaxial puedo ajustar la ROE? Todo esto y más en el siguiente artículo.

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Miscelanea
Monitor para la batería del automóvil

Es curioso, pero la verdad es que a todos nos ha pasado alguna vez lo mismo. Nos levantamos una mañana de frio invierno, con prisas porque tenemos el tiempo justo para llegar al trabajo (el que tenga esa suerte). Introducimos la llave de contacto de nuestro auto y la giramos. ¡SORPRESA!... el motor de arranque no voltea o lo hace con desgana.

El coche no furula, no arranca... Entonces algunos manifestamos nuestro enfado en un idioma desconocido, emitiendo ciertos sonidos guturales como.... "Grrrrrrrrr!!!!!". Otros, algo más "expresivos", comenzamos a lanzar por nuestra boquita ciertos vocablos malsonantes, dirigidos sobre todo hacia nuestro sufrido auto que ya tiene, como poco, cinco o seis años.

Sin embargo, esta situación la podríamos haber evitado si hubieramos tenido instalado el circuito que describimos en el presente artículo. Se trata de un simpático piloto de color rojo que nos avisará antes de tiempo de que ha llegado la hora de sustituir la batería de nuestro coche.

Si has leido los dos primeros artículos de la sección "Básico" estamos seguros que no vas a tener problemas para asimilar lo que sigue. ¡Vamos allá!

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Práctica
Soldador de temperatura controlada económico

Si es la primera vez que vas a comprarte un soldador es muy probable que te encuentres en una disyuntiva. En primer lugar, no tienes ni idea a que tipo de trabajos vas a enfrentarte y por ese motivo no te decides por una punta determinada.

Después está el tema de la potencia necesaria para el calentamiento: ¿Estarían bien 15W? ¿o quizás serían deseables 30W? ¿Prefieres a lo mejor un soldador de 60W para trabajos de cierta entidad?.

La evidente realidad es que el soldador tendría que elegirse en consonancia con el tipo de trabajo que uno vaya a realizar. Para soldaduras de componentes muy pequeños, delicados y los de tipo SMD es preferible un soldador de punta fina y de unos 15 watios. Sin embargo, si vas a usarlo para trabajos mas generales (componentes estandar, cables de conexión de cierto grosor, etc...) lo mejor sería acudir a uno de más potencia, como por ejemplo 30 watios.

Y si haces montajes que necesiten de alguna soldadura a masa localizada en la propia caja o chasis metálico del aparato que construyes, entonces lo mejor sería uno de 60 watios como poco y con un generoso tamaño de punta que permita el calentamiento de una zona amplia, de manera que esa soldadura no te salga "fria".

La pregunta que surge es: ¿no existe un soldador que permita la consecución óptima de la mayoría de los trabajos que un técnico electrónico realiza normalmente hoy dia?. La respuesta la tienes a continuación.

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Teoría
El receptor elemental (VIII)

Llegamos a uno de los artículos más interesantes de los dedicados al receptor elemental. Por fin vamos a ver trasladados a la práctica todos los conocimientos adquiridos en los capítulos anteriores.

En este artículo vamos a colocar el circuito resonante paralelo estudiado anteriormente en el sitio que le corresponde dentro del receptor de radio que estamos estudiando.

Entenderemos perfectamente que ocurre para que nuestro receptor elemental "elija" solo una de las señales que capte la antena y rechaze el resto, y por lo tanto le dotemos de la necesaria "selectividad", que es una de las cualidades que distingue a los buenos receptores de los no tan buenos.

Además, veremos también de pasada y por el momento a un nivel muy básico, el concepto de "amplificación" del que hablamos en el artículo sobre "la telegrafía sin hilos y la radio" ¿lo recuerdas?. Se trataba de conseguir aumentar la amplitud de las señales de las emisoras más débiles para que puedan llegar a oirse con claridad, y con mas fuerza, en el auricular de nuestro receptor. ¿Que sistema podríamos utilizar para conseguir esto? ¿Se te ocurre alguno a tí?. Sigue leyendo y te enterarás cual es el que vamos a usar nosotros.

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Noticias
Revista 27 MHz - Fascículo 1

Fascículo Nº 1 de la mítica revista "27 MHz" dedicada a la CB (Banda Ciudadana).

Un extracto de la información que puede encontrarse en ella es el siguiente: Código Q, alfabeto fonético, construcción de una antena dipolo, claves usadas en CB, construcción de bobinas impresas, supresión de ruidos en los vehículos, teoría de antenas (I), supresión de interferencias en TV, compresor de modulación, medidor de campo para emisoras, fuente de alimentación estabilizada, micro-emisor de OM y nociones de electrónica.

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Preamplificador ecualizado para emisoras

Tal y como comentamos en los artículos dedicados al "Puente de Wien", presentamos en este artículo una aplicación poco común de dicho circuito. Aunque no exactamente trabajando en configuración puente, vamos a usar sus redes RC características para construirnos un pequeño preamplificador ecualizado para usarlo con nuestro equipo de radio.

Gracias a este circuito conseguiremos una modulación perfecta, resaltando los tonos de nuestra voz que más nos convengan, de manera que podremos ofrecer a aquellos que nos oigan una nitidez y transparencia excelentes.

Si tienes el tono de voz demasiado grave podrás disminuir el nivel de las frecuencias bajas y subir las más agudas de manera que se te oiga con más claridad.

Y viceversa, si lo que tienes es un tono de voz muy "chillón" podrás resaltar los sonidos más graves y bajar los tonos más agudos. El resultado puede ser espectacular. ¿Te interesa este tema?. Clica en "Leer completo...".

Hemos de dejar claro que nuestra pretensión no ha sido elaborar un ecualizador de características profesionales. De hecho, tampoco nos hace falta para el uso al que va a estar destinado, tal y como vamos a ver durante el transcurso de este artículo.

Además, debemos tener en cuenta que la canalización de los equipos de radioaficionados no suele superar los 10 KHz. Veamos esto con mas detenimiento ya que es importante para elegir con acierto las frecuencias centrales y el número de las redes de Wien que vamos a necesitar.

LA CANALIZACIÓN
¿Que es la canalización?. Digamos que es el "ancho de banda" del espectro de frecuencias que ocupamos cuando modulamos una señal de radiofrecuencia. Quizás esto te suene a chino, pero seguro que lo comprenderás si lo vemos con un ejemplo.

Supongamos que somos cebeistas y tenemos un precioso transceptor de 27 MHz con 40 canales. Si observamos la distribución de frecuencias de estos canales vemos que la mayoría están separados 10 KHz entre el inmediato inferior o el superior. Por ejemplo, la frecuencia del canal 1 es de 26.965 KHz mientras que el canal 2 tiene una frecuencia de 26.975 KHz, es decir 10 KHz más alta.

La del canal 20 es 27.205 KHz mientras que la del 21 es 27.215 KHz, y la del 22 es 27.225 KHz, conservando siempre una separación de 10 KHz entre ellos.

Así, con esta diferencia de 10 KHz, están distribuidos casi todos los canales contiguos, excepción hecha de los adyacentes a 5 de ellos, denominados usualmente "canales oscuros", los cuales no están presentes en la mayoría de emisoras provocando una separación de 20 KHz, y el "intercambio" o "trueque" entre las frecuencias de los canales 23, 24 y 25 (Ver tabla de frecuencias para CB).

Parece, por tanto, que cada canal "se apodera" de un espacio determinado del espectro de radiofrecuencia. A este espacio que ocupa cada uno de los canales existentes es a lo que se le llama "canalización".

Pero... ¿cual es la razón de que tenga que existir este espacio de 10 KHz para uso exclusivo de cada canal?. ¿De donde viene esta necesidad?. La respuesta está en las llamadas "bandas laterales". ¿Sabes lo que son?.

LAS BANDAS LATERALES
Si eres radioaficionado, lo más seguro es que hayas oido mencionarlas. De hecho es muy probable que sepas que existen 2 bandas laterales, llamadas "USB" (Upper Side Band o Banda Lateral Superior) y "LSB" (Lower Side Band o Banda Lateral Inferior). ¿De donde salen?. ¿Que son exactamente?. Para lograr entenderlo debemos de mirar con detenimiento el resultado de modular una señal de RF en amplitud.

Supongamos que estamos en el canal 21 de la Banda Ciudadana. Como hemos dicho anteriormente, la frecuencia asignada a este canal es de 27.215 KHz y su apariencia, vista "de cerca", sería algo así.

Esta señal de radiofrecuencia, si no está modulada, es una onda senoidal pura sin apenas distorsión (aproximadamente como la hemos representado en el dibujo anterior) y teoricamente solo necesita el espacio que ocupa su frecuencia correspondiente.

Pero en cuanto dicha señal de RF de 27.215 KHz se modula en amplitud por otra señal de BF, de por ejemplo 1 KHz, automaticamente pierde su condición de onda senoidal perfecta.

Desde ese momento, no podemos hablar solo de la existencia de una señal, sino de tres. Me explico.

La señal de RF de 27.215 KHz modulada en amplitud por la señal de BF de 1KHz, sería equivalente a transmitir una señal senoidal de frecuencia 27.215 KHz (la original), otra de 27.214 KHz (resta de las dos primeras 27.215 - 1) de amplitud menor que la original, y otra de 27.216 KHz (suma de las dos primeras 27.215 + 1) también de menor amplitud que la original.

En este último caso, el espacio radioeléctrico ocupado por la señal modulada será mayor que cuando dicha señal permanecía sin modular. Lo representamos a continuación.

Generalizando, si llamamos "Fo" a la frecuencia de la señal de RF original sin modular y "fm" a la frecuencia de la señal de BF moduladora, tendremos que las señales resultantes de modular en amplitud la primera por la segunda serían: Una señal de frecuencia "Fo" llamada "portadora", otra de frecuencia "Fo - fm" de menos amplitud que la anterior llamada "banda lateral inferior" (LSB) y otra de frecuencia "Fo + fm" llamada "banda lateral superior" (USB) y también con menos amplitud que la portadora.

Para ilustrarlo con otro ejemplo, esto significa que si la portadora de 27.215 KHz la modulamos con una señal senoidal de 3 KHz obtendremos, además de la propia portadora, dos bandas laterales; la superior (USB) con una frecuencia de 27.218 KHz (27.215 + 3), y la inferior (LSB) de 27.212 KHz (27215 - 3), ambas con amplitudes menores que la propia portadora.

En esta ocasión el espacio radioeléctrico ocupado por la señal de RF modulada sería todavía mayor, concretamente de 6 KHz, o sea, 3 KHz por parte de la banda lateral inferior y otros 3 por la banda lateral superior.

Sin entrar en muchos más detalles, solo añadir que en la práctica las ondas sonoras de BF que modulan a la portadora no tienen un perfil senoidal sino que presentan una forma irregular. Esto significa que están formadas por una onda senoidal principal llamada "fundamental" y por multitud de señales senoidales de frecuencia múltiplos de la fundamental, llamados "armónicos", cuya amplitud va decreciendo conforme se alejan del valor de la frecuencia fundamental.

Esto da lugar a la formación de dos bandas laterales por cada uno de los armónicos de la señal moduladora de BF, las cuales se suman a las dos bandas laterales que produce la onda fundamental.

Los equipos de radioaficionados están diseñados basicamente para trabajar con voces humanas. El tono fundamental de la voz humana se encuentra, dependiendo de la persona (hombre, mujer, niño, niña), entre 100 y 300 Hz pero sus armónicos se extienden mucho más allá, pudiendo llegar en algunos casos hasta los 8.000 Hz.

No obstante, para la transmisión de señales de voz en los equipos de radio se sacrifica la fidelidad y se evita que las frecuencias moduladoras sobrepasen los 4.500 Hz. Con ello tendremos, además de la portadora, dos bandas laterales que se extenderán 4.500 Hz para arriba y otros 4.500 Hz para abajo de la frecuencia central original.

Siguiendo con el ejemplo anterior, supongamos que seguimos en el canal 21 de la Banda Ciudadana. Este se extenderá desde 27.210,5 KHz (27.215 - 4,5) hasta 27.219,5 KHz (27.215 + 4,5). Sin embargo, para tener la seguridad de que dos canales adyacentes o contiguos no van a solaparse, sus portadoras se separan 10 KHz y no 9 como sería de esperar, dejando un espacio "vacío" de 1 KHz entre cada canal. La distribución del "ancho de banda" queda tal y como lo representamos en la siguiente ilustración.

Exactamente el mismo criterio técnico se sigue en la banda comercial de Onda Media utilizada en América y Australia. Sin embargo, en Europa la separación entre portadoras se reduce a 9 KHz.

Hasta ahora hemos aprendido cosas muy interesantes, pero desde luego, lo que más nos interesa en lo que respecta a lo que estamos estudiando en este artículo, es saber que en las transmisiones de radioaficionados no se superan las frecuencias de audio superiores a 4.500 Hz.

EL CIRCUITO DEL ECUALIZADOR
Teniendo en mente la gama de posibles frecuencias de la señal moduladora a transmitir tenemos ya sentadas las bases para la elección de las frecuencias centrales de las redes Wien de nuestro ecualizador. En un principio, a nosotros nos ha parecido bien de acuerdo con lo visto hasta ahora, las siguientes: 200 Hz para la parte baja de la gama, unos 900 Hz para la gama media, y por último 3400 Hz para la gama de los sonidos más agudos.

Hemos de tener en cuenta que estas son las frecuencias centrales de cada célula Wien. Esto significa que la suma del ancho de banda de cada una de ellas cubrirá perfectamente toda la gama de frecuencias que necesitamos, hasta llegar a los 4.500 Hz necesarios. El esquema eléctrico del circuito es el siguiente.

Nos han parecido suficientes tres células Wien para una gama de frecuencias tan corta. No obstante, es sumamente fácil añadir las que cada cual considere necesarias. ¿Recordáis la fórmula para calcularlas?.

Las tres redes Wien las hemos colocado entre sendos transistores en configuración de emisor común, lo cual compensa de sobra la atenuación que introducen las primeras. Incluso obtenemos cierta amplificación adicional ya que la ganancia de los transistores supera a las pérdidas inherentes de las células Wien.

Por otra parte, el circuito no requiere ningún tipo de ajuste por lo que ha de funcionar desde el primer momento sin ningún problema.

 
C O M E N T A R I O S   
RE: Preamplificador ecualizado para emisoras

#1 JuanApocalipsis » 14-04-2017 06:43

Como adicionar canales altos y subterraneos a mi CB Royce R 638.

Atte.

Juan

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