Preparando el taller de electrónica

La investigación y el desarrollo tomado como pasatiempo

Construir un transceptor de radio a nivel de componentes, es realmente un acto de investigación y desarrollo. ¡Por eso resulta divertido! Lógicamente es más fácil que desarrollar proyectos nunca diseñados, pero concretar los detalles resultará duro, y al final estarás completamente satisfecho. Cuando lo tengas acabado, podrás “fanfarronear” sobre tu equipo, con los colegas de radio. Si llegado el momento tuvieras una estación de radio 100% autoconstruida te sentirás como alguien único entre otros radioaficionados.

Puedes aprender como llegar a hacer I+D estudiando los métodos de los grandes inventores. En América, sin duda, se nombra a Edison, como el más famoso de los inventores a lo largo de la historia. Él no está directamente relacionado con la invención de la radio, pero desarrolló muchos de los componentes usados en las radios del siglo

XX. Asimismo muchas de las técnicas para el desarrollo de esos componentes fueron previamente desarrolladas en los laboratorios de Edison. Edison fabricó los primeros detectores de diodo de tubo de vacío, el altavoz, y el triodo de tubo de vacío, pero nunca fueron aplicados por él a la radio. Edison es mundialmente conocido debido a un buen montón de sus más importantes inventos. Sin embargo, la mayor contribución de Edison fueron sus métodos de investigación.

Persistencia

Un periodista preguntó a Edison porqué él obtenía a menudo resultados en el perfeccionamiento de sus inventos, cuando otros experimentadores que comenzaban sobre la misma línea, nunca llegaban a materializar un dispositivo a nivel práctico. Edison contestó: -“Muchos inventores tienen una buena idea, e intentan una o dos versiones prácticas de su concepto. Cuando no funciona, enseguida se muestran “desangelados” y abandonan. La diferencia, es que yo nunca abandono.”-

Intentarlo todo y tomar notas minuciosas

La más conocida historia acerca de la persistencia de Edison, fue su legendaria búsqueda del material idóneo para los filamentos de la bombilla incandescente.

Edison fue preguntado sobre si estaba desanimado por sus errores para encontrar un material apto, después de intentar cientos de substancias. Contestó que no había habido errores, sino que ahora conocía cientos de materiales que no funcionaban.

El corolario del método de Edison, es que es esencial escribirlo todo al detalle. No es divertido escribir los detalles de los experimentos que no funcionan, pero quizás un año después, cualquiera que revise tus notas puede contarte esa sensación de haber vivido antes un experimento a medias, solo encontrando entre tus notas, lo que has intentado con anterioridad.

En el momento que descubras el “quid” de la cuestión, te parecerá tan profundo que creerás que jamás podrás olvidarlo. ¡No señor! Aunque tu memoria sea mucho mejor que la mía, meses después sobre un viejo libro de notas de laboratorio podrás revivir todo lo escrito allí, casi igual que en el momento de escribirlo.

Trastos viejos

Edison fue preguntado acerca de que es lo que necesita un tipo corriente para llegar a ser un inventor. Él contestó: -“lo primero que necesitas, es un gran montón de trastos. No te puedes permitir el lujo de tirar tiempo y dinero, en ir a la tienda cada vez que necesites algo. A menudo el montón de trastos, te proveerá las piezas para intentar sacar una idea adelante. Si encargas piezas a cientos o miles de kilómetros de distancia, derrocharas semanas hasta cerciorarte que tu idea no funcionaba.”

Localiza el problema y modifícalo

Un invento complejo como la bombilla incandescente, consta de varias partes. Las bombillas a simple vista parecen sencillas, pero ¿Qué tipo de cristal puede aguantar el calor que produce el filamento? ¿Qué tipo de material es el más adecuado para la construcción del filamento? ¿Cuál debería ser la resistencia del filamento, para ser compatible con la corriente de la red eléctrica? ¿De que forma varía la resistencia del filamento, en función de la temperatura que alcanza? ¿Cuál es el compromiso más adecuado entre tiempo de vida útil, e intensidad de luz? ¿Cuánto vacío es necesario, y como producirlo? Una vez sacado el aire de la ampolla. ¿Cómo sellarla? Las respuestas a todas estas preguntas y a alguna más, debieron ser contestadas antes de que Edison pudiera construir una bombilla de forma práctica, y que funcionara aceptablemente.

¿Habéis visto la película Gizmo? Gizmo, es una recopilación de pequeños “cortos” sobre inventores de principios del siglo XX, mostrando sus invenciones por vez primera. Resulta muy cómico ver una y otra vez como los inventores comenten los mismos errores. Cogen ideas en muchas ocasiones solo “de palabra”, y luego construyen un prototipo pulido, y de buen acabado, sin comprobar cada una de las piezas. Hacen la primera demostración de su aeroplano, barco a reacción, etc. delante de una cámara de cine. En algunos casos hasta habían llamado a la prensa. A buen seguro, que así cualquier fracaso sería mucho más humillante.

Mi invento –relativamente reciente- favorito, fue el avión de McCready, a base de “tracción humana”. En 1965, un patrocinador inglés llamado Cramer, ofreció un premio de ¡¡100.000 dólares!!!, al primer sujeto que pudiera volar sobre un obstáculo de unos 6 metros de altura, continuara trazando una trayectoria de cerca de 500 metros, para después volver volando sobre esa misma trayectoria, y acabar sobrevolando el primer obstáculo de 6 metros de altura nuevamente. El aeroplano debería estar accionado solamente por la fuerza de los músculos de su piloto. Durante cerca de 20 años, mucha gente inteligente intentó construir un aeroplano accionado a pedales. Una y otra vez, cometían el mismo error. Trabajaban durante meses construyendo bonitos aeroplanos, hechos a mano con madera de balsa. Luego en el primer vuelo, el avión se estrellaba haciéndose añicos, con su consiguiente reparación. Después de dos o tres intentonas de vuelo, sus constructores, habían gastado meses, e incluso años, y habían agotado su dinero y su entusiasmo.

Sin embargo McCready diseñó su aparato a base de tubos de aluminio, cables, cinta adhesiva y mylar. Diseñó su avión para que volara, se estrellara, y pudiera ser corregido y reparado con facilidad. Él voló su avión una o dos veces al día, corrigiendo los defectos que le iban surgiendo, hasta que estuvo en la línea correcta. Además se aseguró que no hubiera cámaras alrededor, mientras probaba y trabajaba.

Construye para funcionar nunca para embellecer

Primero y ante todo, tu equipo deberá funcionar bien. Es normal sentirse un poco avergonzado por su tosca apariencia “casera”. ¡De ningún modo! Los equipos de radioaficionado de tipo comercial, han sido diseñados y re-diseñados varias veces antes de que los pudieras ver tú por primera vez. Más aún, los equipos comerciales van provistos de “displays”, cajas, radiadores, y a veces hasta circuitos integrados hechos “ex profeso”. Tú no puedes competir con su aspecto, además ni lo intentes. Así que ten orgullo de tu “tosco” prototipo.

Cuando ves diseños de equipos auto construidos en el ARRL handbook o en revistas especializadas, suelen ser bastante atractivos. Pero si lees cuidadosamente el artículo, te encontrarás con que la unidad que muestra la fotografía suele ser la número 5, o quizás la que hace 100. Probablemente no tengas tiempo de construir y volver a construir tu unidad cinco veces, hasta encontrarla atractiva. Por otro lado, si intentas copiar uno de esos diseños, tropezarás con que has de usar exactamente los mismos componentes que el autor utilizó, y a menudo eso no es posible, con lo cual te obligas a comprar un circuito impreso, ya diseñado, quizás piezas en “kit” procedentes de algún fabricante. Si intentases cambiar componentes, no podrías garantizar su correcto funcionamiento.

Busca chicos “puestos” para que te ayuden

Esta parcela de sabiduría de Edison, puede ser de uso limitado, para los más elementales radioaficionados, pero puede resultar interesante. Edison fue el primer tipo que “estructuró” el proceso de I+D. Una vez adquirió respaldo financiero, contrató un equipo humano, para desarrollar sus proyectos. No intentó hacerlo todo él. La cantidad de inventos de Edison, pueden explicarse por el número del personal competente, que trabajaba para él. Edison y su laboratorio, estaba acreditado con inventos que representaban la experiencia de docenas de personas. Incluso para un compañero que trabaja día y noche, hay límites, sobre lo que este tipo puede llegar a hacer. Si tú eres una persona autodidacta, es importante que te auto limites a proyectos que puedas realizar. Asegúrate de usar libros para encontrar trabajos previos sobre proyectos parecidos. Aunque los auténticos “radiopitas” cacharreros son un raro espécimen, el cacharreo es realmente divertido si sabes encontrar a alguien con quien compartir triunfos y problemas.

Suponer lo menos posible

Edison buscó chicos con una correcta actitud acerca del I+D. Muchos aprendices tienen un gran don para salir airosos en las entrevistas, pero con demasiada palabrería poco útil. Uno de los trucos de Edison fue llevar a posibles empleados, a comer antes de contratarlos. Si ponían sal o pimienta en su comida, sin probarla primero, entonces entraban en un gran conflicto con él. El método de selección de Edison, era

probablemente extremo, pero ilustra una regla cardinal sobre investigación. Nunca asumas un proyecto sin datos fiables para corroborar tu suposición o idea inicial.

Por ejemplo: Yo supuse durante veinte años, que la resistencia en serie con el emisor de un transistor era importante para estabilizarlo térmicamente en un amplificador de radiofrecuencia. Así pues, yo pensaba que cualquier resistencia colocada en el emisor, inevitablemente reduciría la señal de salida en esa etapa. En otras palabras, pensaba que estabilidad y ganancia estaban sujetas a una relación de compromiso. Recientemente me tomé tiempo para probar distintos valores de resistencias dentro de un amplio margen de valores. Quedé asombrado tras comprobar que la máxima salida no se producía a cero ohmios, sino a un peculiar valor sobre los 300 ohmios en mi amplificador en concreto. Cuando realices experimentos como este, anota todos los detalles. Los querrás tener a mano en un futuro.

Muchos inventos resultaron fallidos por suponer cosas que han supuesto límites insalvables. Por ejemplo: Los que han intentado perfeccionar las armas de fuego, han estado limitados durante siglos, por el concepto de que las armas de fuego debían de ser disparadas por percutores de chispa. Si consideramos las dificultades para desarrollar rifles basándose en percutores de chispa, que resulten resistentes al agua, rápidos en el disparo, rápidos en la recarga, no es de extrañar que las armas de fuego permaneciesen inalterables durante 250 años. ¡Se hubieran podido salvar millones de vidas, de haber persistido esta fijación en el empleo de los percutores de chispa! En definitiva, una estrechez de miras en el campo de la investigación, no es necesariamente mala, para la sociedad, pero a buen seguro que restringirá notablemente la innovación.

La genialidad de ir probando

Algo mágico ocurre, siempre que te sientas ante tu mesa de trabajo en el taller, e intentas hacer algo. Puedes pensar una y otra vez acerca del problema en tus ratos libres durante semanas, pero cuando estás cara a cara con el proyecto en la mesa del taller, las ideas surgen en tu cabeza como por arte de magia. Debido a esto, mucha gente –como Edison por ejemplo- fueron bien conocidos por trabajar sin descanso durante día y noche. Una vez se adquiere la inercia del trabajo, resulta un desperdicio parar. Aparte de que no podrás recordar todos y cada uno de los detalles cuando vuelvas a reemprenderlo, horas, días, o incluso semanas después.

En relación con las patentes, trabajo con el abogado Robert E. Harris, el cual siempre pospone todo hasta el último minuto. Yo bromeo con él acerca de esta falta de diligencia. Él con el semblante serio, me da como explicación de lo ocurrido alguna contestación como esta: “Lo hice intencionadamente” –Dice Bob- “Me di cuenta que en materia de presentar una solicitud de patente, necesito una concentración completa y nada me estimula mejor para eso, que acercarme al final del plazo de presentación” Para registrar una buena patente, debo tener todos los inventos previos en mi cabeza al mismo tiempo. Si solamente los tengo unas pocas horas, para días siguientes habré perdido detalles importantes.

“Por ejemplo supongamos que la solicitud de patente de Jones numero 14 eclipsa parcialmente la solicitud 12 propuesta por nosotros. Pero lo esencial del trabajo de Jones estuvo ya cubierta por la de Smit, cuya patente expiró recientemente. Así pues la solicitud de Jones está ya invalidada, y no debería ser aceptada a trámite. Y la parte original de nuestra solicitud numero 12 ahora vuelve a ser valida, porque nuestra solicitud es anterior, con lo cual lo que antes interfería con la solicitud de Jones, ya no lo hace. Por esta razón el día anterior a la terminación del plazo, me recluyo y trabajo durante toda la noche, si es necesario”

Haz algo distinto cuanto te atasques

Desgraciadamente, el trabajo sin descanso te hace ir a paso de tortuga cuando no tienes mas ideas significativas que intentar. Durante el tiempo que te mantengas sentado frente al problema estarás cerrado a solo pequeñas variaciones que intentar, así que las horas pasaran, y te encontrarás cada vez más cansado, y tus ideas se irán volviendo menos y menos creativas. Para escapar de este laberinto, levanta de la mesa de trabajo y haz otra cosa. Date un paseo, o toma una ducha, ve a casa, etc. Cuando no estás frente al trabajo, no podrás hacer nada con tus manos. Mientras te mantengas concentrado en torno al problema, tu cabeza continuará trabajando sobre el asunto incluso mucho después de dejar la mesa de trabajo. Como no puedes intentar realizar más pequeñas modificaciones sin verdadera inspiración, tu mente correrá por derroteros más profundos, y te encontrarás con que estarás pensando de un modo serio en conceptos radicalmente nuevos.

Por ejemplo, cuando Edison estaba buscando un material para el filamento de su bombilla incandescente, se atascó en la idea de usar un filamento de metal inerte. Un metal inerte, no podría reaccionar con el oxigeno, o los gases residuales, que se encontraran dentro de la ampolla. Si Edison hubiera aplicado su teoría del “pruébalo todo” hubiera probado todos los metales conocidos, incluido el tungsteno, que es el metal con el que actualmente se realizan los filamentos. Pero hay que pensar que quizás el tungsteno no estaba disponible hace 120 años.

Edison se empecino particularmente en el platino como material del filamento. Si, era caro, pero parecía trabajar muy bien y daba una brillante luz blanco-amarillenta durante unas cuantas horas. Desgraciadamente al final la sección del hilo de platino se volvía más delgada, y de repente se fundía estropeando así pues la bombilla. Un problema añadido lo suponía la baja resistencia del platino, que le obligaba a utilizar un largo y fino hilo, para poder hacer el filamento compatible a la fuente de 100 voltios que estaba utilizando.

Edison y su equipo, cayó en la cuenta de que, si pudieran detectar el repentino aumento de resistencia del filamento al comienzo de la fusión, podrían bajar la corriente, y así mantener el filamento intacto. En teoría un regulador de corriente en función de la temperatura podría permitir a la bombilla lucir indefinidamente y además hacerla inmune a los aumentos de tensión de la red. Así que el equipo dedicó un gran esfuerzo a desarrollar el regulador, pero éste no llegó a funcionar satisfactoriamente. Finalmente un día mientras estaba lejos del trabajo Edison pensó en reconsiderar la idea general de utilizar un metal como material para el filamento. Del metal volvió a los filamentos de carbón. El carbón era barato, tiene una resistencia inherente alta, y además no se funde. El carbón le proporcionó una respuesta práctica que pudiese utilizar, y al final empleó para sus primeras bombillas comerciales, filamentos de hilos de algodón carbonizados.

Desarrollando tu propio laboratorio básico de electrónica

Antes de que puedas construir equipamiento de radioaficionado, necesitarás algunas herramientas y materiales básicos. Date cuenta, que además de los libros necesitarás dos tipos de herramientas, unas para un uso intensivo, y otras para usos más delicados o de precisión. Si usas herramientas demasiado frágiles para todo, puedes estropear la herramienta. Si por el contrario usas herramientas demasiado grandes y poco adecuadas, puedes estropear el proyecto. La lista que se expone a continuación es incompleta, pero te ayudara a orientarte para comenzar

1. Compra un manual de la ARRL

Un aficionado a este hobby, no puede permitirse el lujo de contratar todo un equipo de empleados y asesores, pero puede pedir consejo a compañeros que hayan hecho esto mismo antes que él. La primera inversión que un nuevo radioaficionado debería hacer es un ejemplar del manual ARRL para el radioaficionado. Estos manuales son tan grandes como una guía de teléfonos. Son publicados todos los años, y la última edición contiene todo lo necesario para que entiendas toda la amplitud de nuestro hobby. También te proveerá de un buen manual de consulta sobre principios de electricidad básica, y muchas descripciones detalladas sobre construcción de proyectos “hágalo usted mismo”

Si, el manual de la foto de arriba esta caducado. Sin embargo, tengo dos objeciones a las ediciones del ARRL Handbook recientes. Primero son demasiado enormes, lo cual desalienta a determinadas personas, para sentarse, y leerlos con calma. La segunda objeción es que los mas recientes radioaficionados, cada vez menos construyen complejos receptores y transmisores. Así pues los proyectos de este tipo, no están descritos con detalle. De hecho leyendo mis ediciones más recientes del Handbook, tengo la impresión que construir complejos transmisores y receptores, es imposible para los radioaficionados. Esto no es del todo cierto, además es el motivo por el que me decidí a escribir este libro.

Cosa distinta es que la última edición del Handbook sea un magnifico libro para poseer. Cubre toda la última exótica tecnología y se pude usar como una enciclopedia. Para ser usado en la construcción casera, yo te recomendaría uno de los años 80’s. Durante esta década, los radioaficionados estuvieron construyendo buenos equipos mediante transistores discretos. Handbooks de los años 70 y anteriores, describen proyectos que resultan innecesariamente primitivos. Los proyectos de los Handbooks de los años 90 y más recientes mayoritariamente contienen proyectos que utilizan circuitos integrados, los cuales no te enseñaran nada acerca de cómo trabaja el prototipo. Los autores de la época actual, no ofrecen expectativas serias para construir una estación de radioaficionado completa. Deberías encontrar una edición de los años 80, fácilmente adquirible en alguna de las numerosas convenciones de radioaficionados, o en algún mercadillo de radio. Naturalmente siempre se lo puedes comprar a algún radioaficionado cercano, que no esté interesado en la construcción casera.

    1. Un soldador robusto de 100 vatios tipo pistola y uno de 25 vatios de punta fina tipo lápiz o pistola.
    2. Necesitaras ambos. El soldador grande de pistola es importante para soldar líneas de antena y trabajos grandes. Un soldador de punta fina es esencial para soldar patillas de semiconductores delicados, como transistores y circuitos integrados.
    1. Estaño de soldar 60/40 con alma de resina de sección fina y de sección más gruesa.
    2. El estaño de soldar con alma resínica (60% estaño y 40% plomo) se usa para unir hilos y cables, donde la conducción eléctrica es el objetivo principal. La resina tipo “flux” está incluida en el interior del hilo de estaño. De esta manera nunca deberás aplicar ningún flux antes de realizar la soldadura. Existe estaño con un componente decapante ácido, pero es usado para uniones estructurales. No se recomienda su uso para soldadura eléctrica, debido a que este ácido continúa con la corrosión sobre los metales durante años. Eventualmente residuos ácidos en la soldadura, pueden dar como resultado pobres conexiones eléctricas. De todos modos un rollito de estaño de este tipo como el que usan los fontaneros, es conveniente que tengamos a mano. Tarde o temprano acabaremos por construirnos una antena o cualquier otro proyecto que nos obligue a soldar cobre con acero. Y cuando nada funciona, esto nos puede sacar de apuros.
  1. Alicates de punta fina y alicates de corte para acodar y cortar terminales finos

Deberán ser de gran calidad, y tu mejor juego deberá ser tan pequeño como para reparar relojes. De hecho, si utilizas los modernos componentes de montajes superficial (SMD) también vas a necesitar pinzas de punta fina, para manipular los componentes. Estas delicadísimas herramientas se estropearan instantáneamente si intentas cortar con los alicates de corte cable de acero o acerado o si intentas soltar o apretar tuercas con los de punta fina. Una regla imprescindible para estas herramientas es no usarlas jamás con componentes o cables más grandes de lo debido. Unas pinzas hemostáticas (N.del T.: de las usadas habitualmente en cirugía) pueden ser útiles para sujetar pequeños componentes en el lugar donde deben ir soldados. (N.del T.: muy útiles también para desviar parte del calor al soldar semiconductores, colocándolas en las patillas, entre el componente y el punto de soldadura). Un destornillador de material no conductor, será muy útil para el ajuste de trimmers y condensadores variables miniatura en situaciones donde el tornillo de ajuste metálico del trimer, se encuentra flotante con respecto a masa.

Las herramientas de mango amarillo del juego de la foto de abajo son unos pelacables, que se usan para quitar el aislante plástico de los cables. Una navajita, puede ser muy útil para este menester especialmente con el cable recubierto de Teflón. Estos tipos de aislamiento, no se quitan agradablemente con los pelacables convencionales y deben ser cortados y rascados con una cuchilla. Un juego de destornilladores metálicos de los de tipo “relojero” puede ser también muy útil

    1. Lentes de gran aumento y gafas de lectura.
    2. Aún cuando tu vista sea mucho mejor que la mía, vas a necesitar una lupa de gran aumento para revisar tus soldaduras. A menudo gotitas de estaño residual o pequeños trocitos de restos de terminales cortados pueden cortocircuitar algunas pistas o soldaduras entre sí. En otras ocasiones una soldadura puede parecer buena a simple vista, pero una observación más minuciosa con la lupa puede mostrar que el componente no hace buen contacto, o que la soldadura es defectuosa. Estos problemas normalmente no pueden ser vistos simplemente a “ojo” y deberás invertir muchas horas para buscar la causa del problema, que localizarías rápidamente con una buena lupa. Rutinariamente yo observo cada soldadura que hago en un componente, antes de pasar a soldar el siguiente. Utilizo microscopios de bolsillo, una lupa de gran aumento y unas gafas de lecturas para este propósito.
  1. Alicates de punta fina grandes, alicates de corte grandes y un juego de llavecitas fijas pequeñas.

También necesitarás versiones grandes de las mismas herramientas “delicadas” que hemos comentado arriba, para ser usadas cuando resulte apropiado. También son necesarias las siguientes herramientas: Un tornillo de banco, un juego de limas, una sierra de arco, y una escariadora para el corte y la instalación de placas de circuito impreso y radiadores de calor.

    1. Un juego de gubias de tallar madera
    2. “¿Un juego de qué....?” Te preguntarás. Las gubias de tallar madera son un tipo de delicadas herramientas parecidas a un formón o cincel con un mango. Yo las utilizo para cortar los trazos en las placas de C.I. en blanco. Te encontrarás que funcionan bastante bien para hacer prototipos de una sola placa. En mi opinión tallar un circuito impreso es un método superior a cualquier otro que haya visto en la construcción casera de placas de circuito de radiofrecuencia. (Otros colegas prefieren el método del Súper-Glue y el disco, descrito en el capitulo 6.)
  1. Taladro eléctrico.

El taladro eléctrico se usa para hacer agujeros en las placas de C.I. y en los radiadores.

(N. Del T.: Yo personalmente prefiero un mini taladro eléctrico tipo Dremel o similar, y si es posible con su accesorio de fijación sobre banco. Esto hace la labor más rápida y segura, y además ahorraremos un dinero en las delicadas brocas que se utilizan para estos orificios)

    1. Machos de roscar.
    2. Mejor que montar enteramente tu proyecto con tornillos y tuercas, encontrarás utilizar estos machos, para hacer roscas directamente en el aluminio y los radiadores, con un acabado más simple y profesional.
    1. Polímetro de calidad
    2. Los polímetros digitales modernos, miden voltaje, corriente y resistencia. Incluso los más completos pueden medir frecuencia, conductancia, capacitancia, decibelios, temperatura y otros parámetros. Todos los multímetros están basados en voltímetros con una entrada de alta impedancia. Un Polímetro moderno de calidad tiene una resistencia de entrada (impedancia) de unos 10 millones de Ohmios. Esta alta impedancia es necesaria para que el instrumento de medida no cargue sobre el circuito a medir, y altere la medida que estas intentando tomar. Los multímetros antiguos (de instrumento de bobina móvil) tienen impedancias de entrada algo más bajas (de unos cuantos miles de Ohmios). Un multímetro de calidad tiene la ventaja de ser extremadamente preciso. Las medidas de voltaje o resistencia serán precisas incluso en varios decimales. No escatimes con este instrumento. Es el corazón de tu capacidad para medir magnitudes electrónicas. Si sospechas que vas a utilizar este aparato en el exterior, en el coche, o hasta en las alturas haciendo trabajos de antena, entonces puedes comprar uno de tipo mas barato, con el que puedas asumir los riegos de una posible rotura o maltrato.
  1. Un osciloscopio de alta calidad

El osciloscopio es otro de los cimientos de tu laboratorio. Las líneas en la pantalla te dirán cuando tu dispositivo funciona, y como de bien lo hace. Sin un “oscilo” estarás casi ciego. Quizás los más alucinantes logros de personas como Edwing Amstrong es que hicieron funcionar sus proyectos, deduciendo el funcionamiento de los circuitos a través de medidas secundarias. Por ejemplo, la corriente de placa en un amplificador de RF a válvulas, cae cuando entra en resonancia. Pero aun así, es mucho más fácil pegar un vistazo a la señal con un “oscilo” y VER la senoide real, cuando el circuito esta sintonizado.

12. Frecuencímetro.

Tan pronto como construyas tu primer transmisor de aficionado, necesitaras probar, que el transmisor está trabajando dentro de las bandas de aficionado. Además se supone que las transmisiones de los radioaficionados deben estar circunscritas a una sola frecuencia, y no andar con excursiones de frecuencia en toda la banda. Por definición una señal senoidal pura, es una frecuencia única. Mi solución es monitorear la frecuencia, y comprobar la forma de la señal senoidal, justo en la base de la antena. Si se ve como una buena señal senoidal, la señal debe de ser ciertamente limpia.

También puedes hacer una estimación de la frecuencia de la señal, valiéndote de las marcas horizontales en la pantalla del osciloscopio, para medir cuantas marcas entran en un ciclo completo de la senoide. Con este método puedes saber la frecuencia con un 10

o un 20% de error. Desgraciadamente este sistema no es el más apropiado. Por ejemplo, si la frecuencia de transmisión de tu equipo es 7.05 Mhz., la onda completa comprenderá unos 0.142 milisegundos. No serás capaz de discriminar entre 0.142 y

0.143 y como consecuencia puedes salirte de la banda de 40 metros. Así que realmente necesitaras un frecuencímetro.

Algunos osciloscopios sofisticados, llevan incorporado un frecuencímetro que mide la frecuencia exacta de la señal. De todas maneras tendrás que comprar uno separado que te indique donde te encuentras con precisión de unos pocos Hertzios. Puedes comprar un buen frecuencímetro nuevo por 1800 Euros o más. O puedes comprar uno nuevo baratito por unos 180 Euros. Lo más apropiado sería uno de calidad de segunda mano, que incluso se puede encontrar por debajo de 100.

    1. Un buen receptor de onda corta.
    2. Además de utilizarlo, para escuchar a otros radioaficionados, un buen receptor de onda corta, de tipo comercial, pude ser usado como instrumento de laboratorio. Un receptor moderno, está muy bien calibrado, y esto hace posible que pueda sustituir al frecuencímetro en algunas aplicaciones. También es importante poder escuchar tu propia señal en un receptor, para poder estar seguro que ésta no tiene pequeños defectos que no puedan apreciarse en un osciloscopio. Como situación ideal, podrías tener los dos: un receptor, y un frecuencímetro.
    1. Una fuente de alimentación de laboratorio.
    2. Una fuente de alimentación de laboratorio, te proporcionará poder aplicar voltaje a un circuito cuidadosamente. Esto usualmente puede prevenir posibles daños a componentes debido a un error en el cableado o a otros problemas. Los indicadores te mostraran cuanta corriente drena el circuito, y que voltaje le estamos aplicando. Esta antigua configuración de fuente, es en la actualidad substituida por la de tres fuentes “independientes” dentro de una misma caja. Por ejemplo puedes tener salida con voltajes e intensidades ajustables por un lado, y de otro lado salida 0-5v. fija para la alimentación de microprocesadores y circuitos CMOS, y también salida +12-0—12, para la alimentación de amplificadores operacionales. (N.del T.) No sabía muy bien como traducir este párrafo.
  1. Un generador de R.F.

Esta es una herramienta que puedes necesitar en un momento determinado, pero si tienes todas las herramientas que hemos comentado, no es esencial. El generador de

R.F. te permite inyectar una señal senoidal de amplitud y frecuencia conocidas, en un amplificador que estés ajustando. Cuando estés ajustando un receptor auto construido, es gratificante poder disponer de una señal de pruebas conocida que pueda ser escuchada el tiempo que necesites.

    1. Medidor de capacidad (o mejor medidor L-C-R)
    2. Aunque tampoco es esencial se puede usar un medidor de este tipo alimentado a baterías, para ordenar tus cajas de componentes usados, y proporcionar una indicación fiable de la capacidad de los condensadores. Yo lo encuentro extremadamente útil, para determinar los puntos de máxima y mínima capacidad en los condensadores ajustables tipo “trimmer”.
    1. Catálogos de proveedores de componentes electrónicos.
    2. Necesitaras al menos 3 ó 4 catálogos de estos. Mis preferidos son los de la empresa RF parts, Jameco, Digi-Key, Newark, Mouser y Radio Sack. Afortunadamente tendrás una tienda Radio Sack cerca de casa para caso de que necesites un componente corriente con urgencia. (N.del T.: Aunque en España no disponemos de tanta variedad, podemos conseguir algún catalogo de RF parts, o de Surplus sales of Nebraska procedentes de USA. Aquí en España, podemos encontrar proveedores como Molgar, Repro ect. Incluso algunos comercios especializados editan catálogos muy completos con algunos de sus productos a la venta. Tal es el caso de Electrónica Gimeno, o Electrónica Burriana o Céspedes electrónica, todos ellos en Valencia. A buen seguro que por poco cacharrero que sea uno, todos conocemos algún comercio especializado en nuestra localidad o cerca de ella. Y si estamos muy aislados, siempre queda el recurso de utilizar Internet).
  1. Tu propia colección de trastos

Tal y como dijo Edison, es importante recopilar piezas de deshecho, así no tendrás que estar continuamente esperando que te lleguen por correo. Considerando que un condensador o un potenciómetro cuestan unos cuantos Euros, si son nuevos, es muy fácil que gastes cientos de Euros en un proyecto. Si tu no estas consiguiendo algunos de estos componentes de viejos televisores, o en mercadillos de radioaficionados, el proyecto te costará una fortuna, y lo que es peor avanzaras muy lentamente. Nunca hay que tirar una vieja radio o un ordenador sin primero haberlo desguazado para conseguir componentes usados.

Organiza tus componentes en cajitas, compartimentos o cajas previamente etiquetadas, y así las encontraras tan pronto las necesites. Si no puedes encontrar una pieza, cuando la necesitas, los trastos solo serán eso: trastos

    1. Un bloc de notas de laboratorio
    2. Tu memoria no es ni la mitad de buena de lo que crees. Escribe y anota todos tus experimentos, los triunfos, y especialmente los fracasos. El experimento que no funcionó es casi tan importante como el que funcionó a la primera.
  1. Calculadora

Probablemente ya tengas una calculadora adecuada a los sencillos cálculos de componentes que necesitaras hacer. Las raíces cuadradas van a ser las operaciones matemáticas más complejas que deberás realizar antes de poder hacer tu primer contacto con un equipo de radioaficionado auto construido.

Cuando estaba en la facultad de ingeniería, la era de la calculadora todavía no había llegado. Y nosotros, los futuros ingenieros caminábamos fanfarrones llevando colgadas de nuestros cinturones grandes reglas de calculo como si fueran espadas. Nos hacía parecer muy modernos. Al sentarme en clase antes de un examen tenía que sacar la regla de cálculo de su funda y ceremoniosamente comprobar que la escala superior estaba perfectamente alineada con la inferior, usaba la hoja de mi navajita de bolsillo a modo de destornillador para ajustarla. Para mí este ritual era como el de un “marine” norteamericano comprobando su fusil, instantes antes de alcanzar la playa, durante una operación de asalto.

Para vosotros, mocosos, que no habéis utilizado las reglas de cálculo, estas antiguallas calculaban logaritmos, funciones trigonométricas, cuadrados y raíces cuadradas, en definitiva, hacían casi todo aquello que hoy puedes hacer con una sencilla calculadora científica. La desventaja de esta historia es que estas reglas no calculaban decimales. Así pues había que estar espabilado en “mates” para encontrar la respuesta correcta. Debíamos ser capaces de estimar la respuesta así que teníamos saber que tipo de magnitud podía ser, y donde debíamos poner el punto decimal. En otras palabras, debíamos saber que estábamos haciendo. Las reglas de cálculo aumentaron nuestras habilidades, no las substituyeron.

Cuando llegaron las calculadoras, de repente los estudiantes de ingeniería comenzaron a llenar sus exámenes escritos con números como escogidos al azar. Los principiantes pensaban que si ellos pulsaban los números, las calculadoras hacían el trabajo de pensar por ellos. Incorrecto. Las calculadoras no son tan diferentes de las reglas de cálculo. Los estudiantes deben aproximar el trabajo en sus cabezas, de esta manera sabrán, si están pulsando los botones correctos. Después que los estudiantes perfeccionaban la habilidad de aproximar los cálculos, las calculadoras comenzaban a ser una gran ayuda para la ingeniería.

Software para experimentadores

Dudaba si mencionar los programas de simulación de circuitos. Soy reacio de los autosuficientes ingenieros que no han soldado un cable en su vida. No me gusta nada la tendencia actual de incrementar la especialización a costa de una ignorancia en ámbitos más generales, que se está extendiendo a través de la industria técnica. Los programas de simulación, son mucho más que simples calculadoras. Son maravillosos, si tú puedes intuir lo que el circuito debería hacer antes de activar la simulación. Una vez que estés muy avanzado en la construcción de equipamiento de radioaficionado, probablemente estarás cansado de hacer las cosas al modo de la complicada “vieja usanza”. Hay muchos programas de simulación diferentes disponibles, que te permitirán simular un circuito en tu ordenador, antes de construirlo materialmente. Como muchas de las comodidades modernas, esto resulta ser realmente maravilloso. Pero estos programas deberán ser un complemento a las actuales pruebas reales sobre circuitos, de ninguna manera deben sustituirlas.

Yo utilizo un antiguo “Electronics Workbench” como programa de simulación, pero habrán probablemente más modernos y que trabajen tan bien como este, o mejor. El mío es solamente un programa que no simula muchos de los componentes como cristales o algunas clases de circuitos como los osciladores. Pero me gusta para utilizarlo en la simulación de filtros. Si en alguna ocasión necesito construir un filtro con una determinada frecuencia de corte, pero no tengo los componentes con los valores exactos, puedo simularlo, y ver de que manera afecta al funcionamiento final los cambios de los valores de los componentes, y como de críticos son los valores. Actualmente resulta más divertido probar circuitos con un mínimo de trabajo, casi es adictivo. De esta forma otros problemas en el diseño de mi circuito se convierten en obvios, tanto que no he de pensar en ellos.

Por ejemplo, construí un filtro para un transmisor de radioaficionado que fue diseñado para eliminar las interferencias en los receptores de televisión de los vecinos. (Ver capitulo 9.) Cualquier señal transmitida tiene pequeñas “espúreas” en este espectro de frecuencias. Esto significa que pueden ser fácilmente radiadas débiles señales en las frecuencias de los canales de televisión. Un filtro reducirá esos armónicos. Antes de construir mi filtro, me tomé el tiempo necesario para simularlo en el programa, y encontré que tal y como había planeado reducía severamente la interferencia en los canales 2, 3 y 4. Por encima de esos canales, la atenuación de la interferencia no llegaba a ser tan buena. Por la parte de arriba de los canales de UHF, no se producía ninguna gran atenuación. Una vez que vi el problema fue fácil añadir otra etapa de filtrado acoplada para asegurar que todos los canales de televisión estuviesen protegidos.

Puntas de prueba y placa “prototipo”

Todos los talleres de electrónica tienen puñados de puntas de prueba, y unas cuantas placas para la realización de prototipos de manera temporal. Aunque yo las suelo utilizar rutinariamente, estoy dudando de su recomendación. ¡CUALQUIER CONEXIÓN ELECTRICA QUE NO ESTE SOLDADA NO PUEDE SER FIABLE AL 100%! Si, es cierto, estos chismes, a menudo funcionan, pero otras veces me he devanado los sesos en descubrir que componentes del circuito no funcionaban, cuando en realidad todos lo hacían perfectamente.

Dejadme que os ilustre: En cierta ocasión, cuando estaba en las Fuerzas Aéreas, tuve que cablear algunos cartuchos explosivos de baja potencia en una carga de 1500 libras,(N del T.: Unos 670 kilos en total) para ser lanzada en paracaídas. Los “petarditos” se suponía que deberían explotar para que abrieran el paracaídas. Pasé el hilo desnudo y previamente raspado por los terminales tipo oreja de metal, luego arrolle el hilo una y otra vez alrededor del rabillo del terminal, el cual quedo lleno de hilo limpio y sin aislante. Luego lo encinte con cinta aislante, tanto el hilo que quedaba al desnudo, como los terminales, para mayor seguridad. Pensé que el hilo hacia total contacto eléctrico con los terminales. La carga cayó a lo largo de 350 metros, y se estrelló contra el suelo a un buen montón de kilómetros por hora. Los cartuchos, nunca llegaron a explotar. Repasé cuidadosamente el circuito eléctrico para detonar los cartuchos, y encontré sobre unos 3 voltios entre los terminales de los cartuchos. Desencinté rápidamente los terminales. Los cartuchos explotaron tan pronto como di un ligero tirón del cable. Después de esto, siempre soldé los terminales para aplicar a los cartuchos, y nunca más volvió a producirse un fallo.

Alicates para grapar conectores y terminales.

¿Que hay acerca de estas herramientas especiales que se usan para grapar los cables a los conectores o a los terminales? Algunos terminales, están diseñados para ser unidos a los cables mediante estos alicates. Si, esta técnica es limpia y fiable a corto plazo. Sin embargo, según mi experiencia, los cables grapados se salen con facilidad, y después de varios años, a menudo dan problemas de “circuito abierto”. He visto docenas de fallos en equipos antiguos por esta causa. Personalmente cuando utilizo terminales de oreja, siempre los sueldo. Los terminales de este tipo que luego van atornillados en el circuito, proporcionan una conexión muy fiable. Sin embargo yo siempre los sueldo (aun en el caso de que estuvieran previamente crimpados) antes de atornillarlos.

Conclusión.

El equipamiento descrito en este capitulo, te permitirá comenzar. Cada uno tiene diferentes ideas, sobre como trabaja mejor, y que es o no esencial. Para lo que pueda servir, la lista relatada en estas líneas, describe muy bien mi taller.

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