Introducción
En los dispositivos de la época pre-electrónica, los componentes
"activos", es decir, aquellos capaces de interrumpir y conmutar
corrientes, o almacenar estados eléctricos determinados, estaban
representados casi siempre por relés. Asimismo, las acciones mecánicas
puntuales que implican rapidez y fuerza, con deplazamientos pequeños,
suelen ser realizadas por solenoides. De ahí que ambos elementos fueran
comunes, no sólo en los emisores y receptores de 1900, sino también en
toda la electrotecnia desde que los descubriera Joseph Henry en 1835,
hasta nuestros días.
En los receptores a cohesor de Branly hay normalmente dos relés: el
relé de activación y el de desactivación o descohertización.
El primero es un relé especial de alta sensibilidad. Normalmente su
bobina está conectada en serie con el cohesor y es activado por éste en
el momento en que llega una onda radioeléctrica.
El segundo de ellos es un relé normal activado por el anterior al
cerrar sus contactos. Dispone de un pequeño martillo añadido a la
armadura móvil, capaz de generar la potencia mecánica suficiente para
golpear una capana o un registrador de cinta telegráfico, y
simultáneamente para golpear el cohesor y llevarlo al estado de no
conducción.
Diagrama del receptor de Alexander Popoff de 1895, en que se ven los dos relés
En mis experiencias, mientras utilicé los cohesores de HIERRO, que se
alimentaban entre 12 y 18 volts, o el de COBRE, que funciona a 9 volts,
usé primeramente un relé de 6 V - 50 mA, y después uno tipo miniatura,
con la armadura modificada que se activaba a 4 V - 13 mA. Pero mis
problemas comenzaron con los sensibles cohesores de INOX-PLATA, ya que
su tensión de polarización era de sólo 3 V y por tanto, ni que la
resistencia del cohesor cayera a cero en el momento de activarse, habría
suficiente tensión disponible para activar el relé.
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Prueba de un relé REED
La primera prueba para conseguir un relé más sensible la realicé en una
cápsula tipo REED, pero la única bobina que disponía de este tipo era
de 1 Kohm, y la cápsula se activaba con 4,8 V.
Después intenté averiguar la cantidad de Amperios/Vuelta necesarios
para producir la activación. Pare ello devané dos bobinas más con hilo
de 0,15 mm.
Bobina 1 - 460 espiras y 8,8 Ohmios - activación 0,8 V. 90 mA. - la fuerza necesaria es de 41,4 Am/Vu
Bobina 2 - 1.300 espiras y 36 Ohmios - activación 0,9 V. y 25 mA. - la fuerza necesaria es de 32,5 Am/Vu.
De estos valores deduje que es necesario un flujo magnético demasiado
alto para cerrar los contactos del "reed". No me sirve. Está claro que
si aumentamos el número de espiras, conseguiremos que consuma menos,
pero no que se dispare con tensiones inferiores.
De todas formas, lo instalo en el receptor y hago una prueba. La
sensibilida es muy baja, utilizando en cohesor INOX-PLATA casi tiene el
mismo alcance que con mi anterior de limaduras de hierro.
Algo ganaríamos aumentando el diámetro del hilo para poder tener muchas
espiras con una resistencia menor, lo que nos daría más intensidad y
mayores amperios-vuelta, pero entonces el tamaño de la bobina podría
llegar al de un puño, totalmente desproporcionada y sospecho que, ni
así, sus resultados se acercarían a los valores que necesito.
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Relé de nuevo diseño de "Cuadro Móvil"
Como en realidad no me hace falta un relé clásico, sino algo que cierre
un contacto utilizando la potencia eléctrica más pequeña posible, se me
ocurre construir un nuevo tipo de relé que no existe y que llamaré de
"cuadro móvil".
Este nombre puede parecer algo extraño, pero es que dispongo de un
cierto número de microamperímetros que nunca utilicé y me gustaría
averiguar si su cuadro móvil tiene suficiente potencia para cerrar un
contacto.
El montaje no ha sido demasiado complejo.
1) He desmontado el "motor" del instrumento de 500 microA, he doblado
la aguja en ángulo recto y he pegado con cianocrilato la armadura sobre
una base de madera.
2) En la parte derecha, y soldados a los contactos de salida hay dos
delgados hilos de cobre que se cruzan en ángulo recto cerca del punto de
paso de la aguja. El contacto de cobre recto esta encima, y el otro,
debajo, separados por 1/2 mm. aproximadamente.
3) Cuando aplicamos una tensión a la entrada del instrumento, la aguja
va bajando hasta que toca el contacto de cobre largo, el cual, al
aumentar un poco más la presión mecánica sobre sí, flexará hasta tocar
el contacto de cobre inferior, cerrando en circuito de salida.
Una vez acabado, lo conecto a una fuente de alimentación para hacer una
prueba estática y la sorpresa es mayúscula. La sensibilidad conseguida
es excelente. Mi "super-relé" se activa con 0,15 Volts y 200 microamperios,
sólo ciento cincuenta milivoltios... absorbiendo a esta tensión la
exigua potencia de 30 microvatios; de sobra para trabajar con el cohesor
más exigente que pueda llegar a construir. En comparación con mi relé
"trucado" de 4 Volts, es 26 veces más sensible en tensión, 65 veces en
intensidad y 1733 en potencia.
Los contactos parecen tener la suficiente consistencia para controlar
cargas de 200 mA. aunque su separación inicial es tan pequeña que a
veces se quedan pegados.
Super-relé experimental de cuadro móvil
Super-relé de cuadro móvil montado en un receptor
a cohesor de prueba, que a su vez está conectado al
generador de RF de impulsos amortiguados.
a cohesor de prueba, que a su vez está conectado al
generador de RF de impulsos amortiguados.
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Super-relé Modelo MK-2
A
partir del prototipo anterior, he fabricado dos relés más de alta
sensibilidad, a los que llamo MK-2 (modelo 2) y el MK-3 (modelo 3).
El
MK-2 tiene el contacto fijo de hilo de plata de 0.4 mm. y el móvil de
cobre. En un principio, los puntos de contacto eran de cobre, ya que el
móvil tenía soldado en su extremo un pequeño fragmento, pero los
resultados no fueron buenos. Por alguna extraña razón, los contactos de
plata se quedaban más pegados que los de cobre. Parecía incluso que este
fenómeno se veía agravado por la presencia del campo magnético del imán
central.
Al final, la sensibilidad conseguida es mejor incluso que con el anterior, ya que se dispara con 120 mV. y 160 microamperios.
Diferentes vistas del relé MK-2
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Super-relé Modelo MK-3
El siguiente modelo, el MK-3, tiene una mejor sensibilidad, ya que el
contacto se establece entre la propia aguja de microamperímetro
(actuando en este caso como contacto común) y el contacto de salida de
hilo de plata.
Con este relé he conseguido eliminar las únicas partes del MK-2 que me
daban problemas. La única precaución has sido el mantener los contactos a
90º, ya que si los colocaba paralelos entre ellos, la presión mecánica
del cuadro móvil apenas podía asegurar un contacto eléctrico
satisfactorio.
Aún sin probarlo, este relé se ve muchísimo más sólido y fiable que el
anterior, es casi insensible a vibraciones, y no creo que ahora los
contactos puedan quedarse pegados por sobreconsumo con tanta facilidad.
Inicio la prueba de fuego. Lo conecto a la fuente de alimentación, con
el voltímetro digital en paralelo y el microamperímetro en serie. Coloco
el mando de la fuente a cero voltios y le doy al interruptor. La
sorpresa es que en este instante el relé se activa. No lo entiendo, la
tensión que ahora proporciona la fuente es sólo residual. El voltímetro
me está marcando unos escasos 60 milivoltios.
Coloco una resistencia en serie con la fuente, para tener más margen de
ajuste. INCREIBLE... este relé es mucho más sensible aún que los dos
anteriores... se activa con sólo 40 MILIVOLTIOS y consume 60 MICROAMPERS.
No acabo de creerlo. 2,4 insignificantes MICROWATIOS. Es cuatro veces
más sensible que el primero de cuadro móvil que construí, y en cambio es
muchísimo más robusto y fiable. Y si lo comparo con mi primitivo relé
trucado de 4 Volts y 13 mA., del que estaba tan orgulloso, no hay color,
las cifras comparativas se disparan (100 veces más en tensión, 216
veces en intensidad y 21.600 veces en potencia).
Comparación de tamaño entre el MK2 y MK3. Este
último aún sin cajita de protección.
último aún sin cajita de protección.
Este modelo tiene tres contactos en vez de los cuatro del MK-2, y
cuando se activa, el terminal de salida queda conectado a la masa común.
Esto no plantea ningún problema y sólo precisará de un pequeño cambio
en el circuito del receptor. Además, al haber suprimido el largo
contacto móvil, es también es más pequeño y fácil de construir.
Veo
que aún podría apurarlo en sensibilidad, actuando sobre el ajuste
lateral de posición del galvanómetro para que la aguja estuviera en una
posición inicial más cercana al contacto fijo. Pero entonces perdería
una parte proporcional de la fuerza de apertura, que me interesa para
evitar el problema del "pegado".
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Solenoide de descohertización
En mi primer receptor he utilizado un relé descohesor de un tamaño
respetable que me sobró de un viejo proyecto de regulación de un panel
fotovoltáico, pero en montajes posteriores ya no dispondré de ninguno
más. Por este motivo he pensado en construir un descohesor de menor
tamaño que utilice materiales de uso común.
El punto de partida fue un viejo interruptor magnetotérmico trifásico
de 32 Amp. estropeado, de la marca Guerin, ya que al estar montado en un
sitio húmedo, uno de sus contactos se había oxidado y quemado.
Después de abrirlo con cuidado, cortando los remaches laterales,
compruebo que en su interior hay tres pequeños electroimanes, encargados
sin duda de hacer saltar el dispositivo por intensidad instantánea. Los
retiro y compruebo que su bobinado esta compuesto por 20 espiras de
hilo de cobre de 1,2 mm.
Las modificaciones a efectuar son sencillas:
1) En primer lugar retirar el bobinado original y sustituirlo por 400 espiras de 0,2 mm.
2) En la parte superior de la armadura móvil, que es de plástico, pegar
con cianocrilato una pequeña plaquita metálica doblada en forma de "U",
de manera que el cohesor pueda encajar dentro de ella con una pequeña
presión y por tanto moverse hacia arriba y abajo con la armadura.
3) En la parte baja de la armadura, que es metálica, soldar un pequeño
muelle confeccionado con hilo de cobre de 0,1mm. (que podemos sacar
pelando algunos cablecillos de poco diámetro), y que hemos arrollado a
mano sobre otro hilo de cobre de 1 mm. El otro extremo de este muelle
irá soldado a uno de los terminales de la bobina del solenoide.
4) Recortar una tira de 0.5x10 mm. de plancha flexible de bronce de 0,1
mm de espesor. En caso de no encontrar una tienda que la tengan, se
pueden aprovechar trozos de desguace de viejos relés o motores. Éste
contacto estará fijado a la base por un extremo, y el otro, doblado un
poco hacia arriba, hará contacto con la parte baja de la armadura del
solenoide.
Una
de las conexiones de entrada externa (contacto 2) irá precisamente a
esta lámina flexible, mientras que el otro (contacto 1) irá conectado al
otro extremo de la bobina principal.
Diagrama del solenoide de descohertización
Prototipo de solenoide descohertizador y él
mismo montado en un soporte de metacrilato
mismo montado en un soporte de metacrilato
Al probarlo, ha funcionado a la primera. Ajustando la altura y la
presión de la plaquita de bronce se consigue fácilmente una oscilación
en sentido vertical de unos 3 mm. y de una frecuencia de una decena de
hertzios por segundo.
Si se quiere aumentar la oscilación y hacerla más lenta, se puede
aumentar la "masa artificial" soldando un condensador electrolítico de
470 microfaradios entre los bornes de la bobina, aunque en este caso hay
que vigilar después la polaridad de la corriente de excitació 1 n.
El
consumo medio del este nuevo dispositivo de descohertización, para una
alimentación de 3 volts es de 200 mA en activación, pero como sólo está
en este estado escasos milisegundos, no repercute demasiabo en la
duración de la batería. La ventaja, además, es que es barato y se puede
construir en quince minutos. Reduciendo drásticamente el tamaño total
del montaje respecto al primer relé descohesor.
BOBINADORAS DE HILO
Referentes
http://www.lockcraftproducts.com/ES/solenoides.html
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