Nella figura vediamo la realizzazione di una antenna chiamata J-antenna che mi ha dato i migliori risultati nella ricezione dell'FM in galena e nel recupero di corrente continua per alimentare l'EPAD.
E' costruita con tubetti innestabili del mercato surplus di 7 mm di diametro e lunghi 30 cm l'uno. Ho i migliori risultati con una sezione lunga 88 cm e l'altra 178 cm, unite tra loro in basso da una barretta metallica lunga circa 7 cm. La presa del cavetto coassiale è come nel disegno. Se invece ci attacchiamo alla coda col criterio che abbiamo usato in passato per lo stilo ricaviamo ora una corrente di 60 microamper invece dei precedenti 20, che servirà per l'alimentazione a potenza rubata. L'aggiunta allo stilo del lato corto è quello che fa tutta la differenza, ma entrambe le sezioni andranno aggiustate a seconda delle esigenze misurando col microamperometro . Una particolarità interessante di questa antenna è che si può fissare su di un palo metallico con delle fascette senza alcun isolamento. Io la tengo su un tavolino supportata da un basamento di plexiglas .
Le stazioni in FM si possono agevolmente ascoltare in galena sfruttando la rivelazione ottenuta sul fianco della curva di selettività. Per avere un Q elevatissimo ho usato una cavità risonante ex RAI o radio libere . La frequenza della cavità risonante dipende dalle sue dimensioni che danno induttanza e capacità. Altrimenti si può costruire con tubo di rame da acqua e da docce, uno da 80 mmlungo 50 cm ed uno da 2 cm, come in figura, lucidati internamente e, magari, argentati. E' molto delicata la lunghezza del cavetto che porta dalla cavità al diodo. Questo può essere preso da un uscita a T o da due fessure diverse nella cavità.
Il volume è debole ma il suono nitidissimo e si possono separare bene diverse stazioni.
aggiornare con la J-antenna
Se inseriamo un microamperometro da 50 microamper FS nel circuito di uno stilo, procurando di separarlo con uno spezzone di filo per adattamento di impedenza, noteremo in molte parti delle città una corrente anche superiore ai 10
microampere. La tensione continua risultante può alimentare l'EPAD.
Un antenna più complessa in tubetto di rame, qui illustrata, mi da le migliori prestazioni.
Le dimensioni e le lunghezze sono determinanti.
Per i 657 kc ho realizzato un antenna a telaio sul progetto di quella
descritta:23 spire avvolte sul cestino da 40 cm di diametro usando tre fili di
Litz da 120 x0,07,connessi accuratamente affiancati avvolti spaziando le terne
uniformemente ad occupare una ventina di cm.
La presa del surce è ad 1-2 spire
se si usa la pila, altrimenti a 6 spire. Le prestazioni equivalgono alla mia
filare. Coltano si sente anche senza alimentazione.
Questa antenna riesce anche a ricevere un tale segnale FM da poter essere usato come alimentazione per l'EPAD, a potenza rubata!
Realizzazione di un dispositivo con EPAD da inserire su galena commerciale o
da corredare di condensatore variabile. E' prevista l'inserzione di diodi per
alimentazione a potenza rubata.
NOTA:la presa di antenna deve essere tale da
sintonizzare la stazione desiderata col variabile piuttosto aperto.
La presa dell'emettitore deve essere a poche spire per avere dolcezza di innesco
quando si usa la batteria, altrimenti ad un numero maggiore.
Realizzazione sperimentale:
la bobina ha 5 cm di diametro, 80 spire di filo argentato da 1mm disposte
separate su due pettini in modo di occupare 25 cm di lunghezza. Dentro si
inseriscono tre bacchette di ferrite da 20 cm. Va anche procurato che il
coccodrillo si selezione non vada in contatto con altre spire.
I condensatori sono essenziali.
Le prestazioni sono formidabili!
EPAD 110800
Questo ha le stesse funzioni del precedente salvo che nell'involucro ci sono quattro mosfet che vanno connessi in parallelo: gate=2,7,10,15 surce=4,12 drain=3,6,11,14. I terminali 1,5,8,9,16 possono essere messi a terra od al surce. Il piedino 5 è il ritorno dei diodi di protezione. L'assorbimento passa ad una quindicina di microamper, assorbiti solo quando la cuffia è connessa, più del doppio del circuito precedente, ma la potenza aumenta di molto consentendo un ascolto molto intenso in altoparlante ad alta impedenza o con trasformatore di adattamento.
Per i 657 kc ho realizzato un antenna a telaio sul progetto di quella descritta:23 spire avvolte sul cestino da 40 cm di diametro usando tre fili di Litz da 120 x0,07,connessi accuratamente affiancati avvolti spaziando le terne uniformemente ad occupare una ventina di cm. La presa del surce è ad 1-2 spire se si usa la pila, altrimenti a 6 spire. Le prestazioni equivalgono alla mia filare. Coltano si sente anche senza alimentazione.
La bassa esigenza di alimentazione
dell'EPAD invita ad un'alimentazione a
potenza rubata. Naturalmente non la possiamo rubare dalla stazione 
che
ascoltiamo, se no avremmo inventato il moto perpetuo, però si possono sfruttare
le fori stazioni ad onde corte, la sera, od il ronzio di rete, sempre. Per il
ronzio di rete basta inserire tra la base della bobina e la terra un
condensatore da 5000 pf e rettificare. Purtroppo la mia antenna da 200 pf a 50
hz presente 20 megaohm di reattanza e non ce la fa ad alimentare il complesso,
però altri casi potrebbero essere più favorevoli.
Nella figura un sistema che mi ha dato risultati positivi.
Col circuito illustrato la mia modesta antenna da risultati appena sufficienti, ma in altri casi ne potrebbe dare di ottimi: se si connette il punto di test ad uno chassis di qualche strumento collegato alla rete la tensione sale rapidamente e da ottimi risultati. Ottimi sarebbero anche col tappo luce. Purtroppo, anche se la rivelazione sincrona è molto più resistente all'interferenza delle onde corte rispetto al diodo tradizionale, in estate la debole Coltano mi vene obliterata da quei disturbi. Perciò vedete nello schema l'introduzione del filtro passa baso che va egregiamente e non attenua. Attenti a riprodurlo fedelmente dato che è facile confondersi con i collegamenti.
Per l'uso del power stolen occorrono almeno 300 mV di alternata per un buon funzionamento, cosa che dipende dal sistema antenna-terra usato e dal campo elettrico circostante.
note
Mi è stato suggerito di realizzare per il rivelatore un raddrizzatore ideale fatto con uno dei moderni circuiti integrati ed il diodo in reazione, come troviamo nella letteratura tecnica. Non so se fa al nostro caso meglio dei normali diodi.
Ho provato un costoso diodo a zero bias da 35 euro ma fa la metà dell'AAZ17.
parte prima
l’apparecchio a galena
Come prima cosa mi sento in dovere di dire che, per quanti accorgimenti circuitali possiamo adottare, in pratica nell’apparecchio a cristallo il limite di intensità di ascolto è dato dalla potenza incidente l’antenna che è il primo oggetto sul quale dovremo agire.
potenza in antenna
La potenza massima che ci potrà consegnare un’antenna sarà data dalla sua altezza efficace al quadrato diviso per 4 volte la sua resistenza interna.
L’altezza efficace sarà 1/2 la lunghezza di uno stilo o circa la distanza da terra di un’antenna a L rovesciata. La resistenza interna sarà data dalla somma della resistenza di radiazione (quella resistenza sulla quale si sviluppa il segnale), della resistenza del filo, di quella della bobina d’accordo (tutte e tre trascurabili), più quella della perdita indotta dal terreno od ostacoli circostanti che rende ininfluenti le altre. Infatti si passa da una resistenza di decimi di ohm per quella di radiazione, frazioni di ohm quella del filo, 2 o 3 ohm della bobina ai 15 (al minimo) ma abbiamo più probabilità che sia una sessantina di ohm sul terreno e con gli accorgimenti che un normale umano può adottare.
Va ricordato però che in linea teorica, per antenne molto più corte della lunghezza d’onda da ricevere, la dimensione , corta o lunga o l’altezza non conta affatto: conta solo il campo elettrico presente nella locazione dell’antenna. Dimentichiamo però questo. Il fatto che, in pratica, non riusciamo a contenere le perdite, rende più facile ottenere la potenza da un antenna alta e quasi impossibile ricavare tutta la potenza di un’antenna corta.
Io ho fatto questa nota soltanto per dimostrare che
un’antenna estesa fatta male può funzionare peggio di una piccola e meno
ingombrante ma fatta con tutte le regole.
costruzione dell’antenna
La scelta del luogo dove impiantare l’antenna è spesso limitata e non ci dobbiamo arrendere se ci troviamo un poco ristretti: la galena funzionerà sempre, salvo che c’è funzionare e funzionare. Anche quando siamo in condizioni sacrificate gli isolante che sostengono l’antenna devono essere curati come se dovessero sopportare migliaia di volte ed ad una certa distanza dal supporto. L’isolamento ed il percorso della calata deve essere curato e l’antenna deve essere più lontana possibile da ostacoli che, in ogni caso, andranno messi a terra, il suolo dovrà essere più conduttore possibile. Ideale la superficie del mare, male la roccia. Ma noi ci troveremo spesso sulla facciata di un condominio e ci dovremo contentare così com’è. Per terra ne useremo una tipo quella della cannella o dell’impianto di riscaldamento, quando non possiamo metter la classica lastra di zinco sepolta nel terreno bagnato..
per i più fortunati
L’antenna ideale per i galenisti era un filo teso orizzontale od inclinato alto oltre 5 metri e lungo 30 compresa la calata, ma la resistenza di terra era ancora troppo alta per le stazioni di broadcasting, che la dovevano portare a poche unità o frazioni:120 radiali ognuno lungo 0,4 la lunghezza d’onda da trasmettere, costituiti da corda di rame erano sepolti intorno all’antenna.
Scordiamoci questo, piuttosto i più fortunati potrebbero adottare un sistema che è molto raccomandato: due conduttori tesi sotto l’antenna a 50 cm dal suolo, distanti tra loro tra 1 2 ed i 5 metri. Aumentarne il numero pare inutile.
CIRCUITISTICA
scelta del circuito
Sistemata l’antenna come meglio possiamo, passiamo oltre. Il circuito e la costruzione di un apparecchio a cristallo, che chiameremo impropriamente “galena”, possono avere una quantità di configurazioni che non ci aspetteremmo mai da una combinazione di condensatore, induttanza e cristallo e tutti siamo stati alla ricerca della configurazione miracolosa che faccia meglio di tutte l’altre. Questo è come cercare l’Araba Fenice, dato che se fatti correttamente tutti i circuiti vanno bene: il problema è proprio quello di farli correttamente.
Chi ha voglia di sperimentare le varie disposizioni si può riferire alle numerose combinazioni date qui sotto. La scelta si limita a configurazioni Oudin, configurazione che può dare già la massima potenza dall'antenna.
***l1 l3 l5
1)disposizione elementare 2) aggiunta di una bobina
di accordo 3) aggiunta di un condensatore 4) il condensatore in
shunt riduce lo smorzamento del detector 5)il condensatore è posto in parallelo
al ricevitore
6)fino qui solo una porzione del circuito oscillante antenna terra
attraversa il rivelatore.Con questa disposizione si raccoglie molta più potenza
ed è una di quelle consigliate.
***l7 l9 l11
7) disposizione consigliata nel caso di poche spire
inserite 8)disposizione preferibile alla precedente
9) raccomandato ai principianti 10) sintonia integrata dal condensatore
variabile 11, 12) utilizzazione di una bobina a due cursori
***l13 l15 l16
13-16)introduzione di un condensatore variabile. Da notare che il miglior funzionamento avviene quando la bobina è al massimo ed il condensatore al minimo, usato solo per aggiustaggio fine 17-19) disposizioni raccomandate. La 17 è connessa in omnibus. i circuiti 17,18 hanno accopppiamento stretto, il 19 lasco
***l18 l20 l22
20-25)l' utilizzazione di tre cursori aumenta la scelta di selettività e rapporti di impedenza. Da notare che ,quando un condensatore separa il circuito rivelatore, il detector è messo in parallelo alla cuffia.
un nuovo rivelatore
In pratica in queste disposizioni il detector ha sempre una chiusura metallica tra i due terminali. Questa serve a scaricare il potenziale del quale si caricherebbe un elettrodo portando il diodo all'interdizione. Praticamente quando passa la semionda positiva, la negativa si arresterebbe su un elettrodo polarizzandolo negativo. Il circuito che presento, se pur ideato negli anni '30 non è mai stato adottato, ma permette di ampliare le configurazioni che ho illustrato, permettendo l'inserzione di un condensatore in serie al circuito rivelatore permettendo un adattamento di impedenza circuito oscillante/rivelatore e tanti circuiti interessanti che illustrerò.
***depolarizz
nelle figure sopra vediamo come rimediare all'inconveniente della indesiderata polarizzazione del diodo creando una fuga alla corrente continua.
adattamento di impedenza
adattamento di impedenza
L'adattamento di impedenza indispensabile per avere il massimo trasferimento di energia tra antenna e rivelatore si fa usando la bobina come autotrasformatore, ma così si possono generare risposte spurie. Lo stesso adattamento si otterrebbe con un partitore capacitivo, ma così si polarizza il diodo. La soluzione sono il circuito descritto o il rivelatore in parallelo alla cuffia. Ma in tal caso la capacità dispersa della cuffia da una via di fuga per il segnale che non va tutto sul diodo. Si risolve inserendo una bobina di arresto sulla cuffia, come in figura.
Vediamo così che l'apparecchio a galena ha non solo il compito di
selezionare la frequenza desiderata ma, soprattutto, quello di trasferire
integralmente la potenza in antenna al rivelatore e poi alla cuffia, non
prevedendosi nessun genere di amplificazione. La teoria ci dice che il miglior
trasferimento di energia avviene tra due circuiti che hanno identica impedenza,
o resistenza interna. Dunque impedenza del diodo uguale a quella della cuffia,
impedenza dei due uguale all'impedenza del circuito risonante.
Purtroppo la resistenza interna del diodo cambia drasticamente con l'intensità
del segnale:dai 20.000 ohm nei segnali debolissimi ai 100 per i forti segnali.
L'impedenza della cuffia dovrà essere identica e ciò lo facciamo scegliendo la
cuffia secondo la forza del segnale. Il circuito risonante si dovrà adattare
alla somma delle loro impedenze e solo per debolissimi segnali potrebbe non
esserci bisogno di intervenire. Altrimenti dobbiamo fare delle prese nella
bobina di accordo ed usarla come trasformatore.
Nel caso della galena, un valore del carico più basso del necessario carica
troppo in circuito risonante inficiandone il Q, ovvero la selettività. Il
carico che da il maggior trasferimento di potenza è quello che, applicato,
dimezza il Q.
Vediamo che un adattamento di impedenza si può fare anche con un partitore a
condensatori, ma a quel punto il normale rivelatore non trova via di fuga per la
depolarizzazione e, salvo di mettere il diodo in parallelo alla cuffia, siamo
costretti ad usare il rivelatore illustrato.
parametri di antenna
Premetto che noi considereremo sempre l'antenna equivalente ad una capacità di 200 picofarad con una resistenza(le perdite delle correnti di terra) di 60 ohm (la mia è così. La capacità non varia di molto ma la resistenza in casi favorevoli può essere anche inferiore ai 15 ohm).
Nel disegno a sinistra l'abbiamo messa in serie all'antenna, alla bobina ed al carico. In questo caso per il maggior trasferimento di potenza il carico deve essere uguale alla somma delle resistenze, antenna e bobina. Le reattanze alla risonanza si sono annullate. Questa disposizione del carico non è usata ed è adatta solo per segnalo fortissimi.
trasformazione serie-parallelo
Più comunemente si usa la disposizione della seconda
figura. Ma che valore deve avere il carico?
In questo caso si deve tr
asformare il valore delle resistenza da serie a
parallelo, ovvero dare al carico in parallelo la stessa impedenza del circuito
risonante visto in parallelo, ovvero un alta impedenza, inversamente alla bassa
del circuito in serie. La relazione è che la resistenza considerata dinamica
del circuito, sarà la reattanza della bobina o del condensatore al quadrato
diviso la somma delle resistenze in serie. Le due reattanze sono ovviamente
identiche. Il carico deve avere un'impedenza uguale alla resistenza trovata.
Altrimenti si dovrà usare un sistema per adattare le due impedenze visti sopra.
S meter
Per valutare i risultati ottenuti dalle nostre esperienze, è utile misurare la corrente della portante rivelata, che comincia a dare segnale udibile a meno di un microampere, ottimo ascolto a 8 microampere, fino ad arrivare ad oltre 50. Il condensatore serve a ridurre la leggera attenuazione dell'audio che da lo strumento.
applicazione
Qui al lato una interessante applicazione permessa soltanto
usando il detector descritto:
un collegamento sorprendente, formidabile per meravigliare gli increduli è quello di non collegare il filo di uscita del rivelatore.
Non c'è nessuna perdita di potenza e il ritorno avviene tramite le capacità disperse.
La bobina di arresto dovrà avere un'induttanza
dai 10 ai 50 millihenri ed una minima capacità tra le spire, analogamente alle
vecchie induttanze di arresto (choke) della Geloso, quelle con tre bobinette a
nido d'ape in seria. Altrimenti si possono provare anche quelle in
microminiatura, anche se hanno u
na maggiore resistenza.
vediamo il collegamento di cui sopra usato negli anni '10 per verificare la frequenza di un trasmettitore senza influenzarne i parametri
altre interessanti applicazioni
un buon sistema che non
sovraccarica il circuito risonante e che da tutta la potenza disponibile è
quello di accoppiare il complesso rivelatore tramite un microcondensatore
ottenuto intrecciando tra di loro due piccole lunghezze di filo isolato
altra disposizione che genera meraviglia è quella col circuito risonante in serie al rivelatore. Non necessita di alcun collegamento a terra e funziona egregiamente essendo molto selettivo.
Naturalmente i ritorni sono tramite capacità disperse
la
rivelazione
Il segnale che dovremo ascoltare , nella trasmittente viene
inserito come bassa frequenza sulla portante ad alta frequenza (5040 Kc-1610 Kc
nelle onde medie). Al momento della ricezione noi dovremo selezionare la
stazione sulla frequenza che ci interessa e trarne fuori il segnale di bassa.
Quest'ultima operazione si chiama rivelazione e la facciamo, nel nostro caso con
un diodo che opera da raddrizzatore, ovvero faccia passare la semionda della
portante quando è positiva e non la faccia passare quando è negativa e
viceversa. Il dispositivo adottato era un contatto metallo-minerale, come la
famosa pietrina di galena (solfuro di piombo) e baffo di gatto. Questo, quando
ben regolato, probabilmente è quello che da le prestazioni migliori perché
possiamo scegliere tra i cristalli componenti la pietrina, quello che ha
rendimento migliore ed impedenza più adatta. Purtroppo la ricerca è difficile
e la posizione scelta è poco stabile. Per fare le mie ricerche uso uno dei
moderni diodi al germanio tipo OA95, ma la scelta può andare ad altri
cristalli. In particolare funziona bene la serie AAZ17 che mi da la migliore
uscita, ma si possono sperimentare altri tipi ed altri cristalli.
Nella sua più semplice accezione il cristallo deve avere la proprietà di
iniziare a raddrizzare appena il segnale supera gli zero volt, cosa che non
sempre accade, in quanto molti cristalli vanno leggermente polarizzati per
funzionare o meglio per trovare il punto ottimale di funzionamento. La serie dei
cristalli al germanio, analogamente alla pietrina di galena, hanno il rendimento
ideale con zero volt a riposo. Il vecchio carborundum , i moderni schotty, i led,
ecc. vanno polarizzati.
polarizzazione
Per fare queste sperimentazioni conviene porre tra la pietrina ed il corpo dell'apparecchio il circuito sopra illustrato
il miglior rendimento
Farsi un'idea delle prestazioni del diodo dalle curve e dai data sheets non è possibile in quanto la pendenza della curva data da solo la resistenza interna ovvero se l'impedenza è maggiore o minore, anche se si può notare il punto di passaggio da zero della curva. Intorno a quel quel punto passa tanto un poco di negativo che un poco di positivo invece di bloccare completamente una delle due semionde. La maggior differenza tra queste due darà il rendimento.
la
cuffia
Il problema che si affaccia all'appassionato è la scelta
della cuffia: il diodo ha forte impedenza per segnali di basso livello e bassa a
quelli intensi, pertanto dobbiamo scegliere tra cuffia ad alta impedenza od a
bassa. Purtroppo non mi risulta che attualmente si miri alla costruzione di
cuffie estremamente sensibili e ci dobbiamo rivolgere a quelle di vecchia
produzione che, spesso, non sono più efficienti ed io mi trovo ad avere un
suono più intenso da un auricolare a bassa impedenza quando invece ci vorrebbe
ad alta. Nella scelta della cuffia va mirato alle più sensibili che
generalmente sono quelle a spillo.
l'impedenza si può adattare con un buon trasformatore tanto che se il segnale
è forte possiamo ascoltare con un sensibile altoparlante ad 8 ohm. Si possono
così usare auricolari dei vecchi telefoni che sono molto sensibili dovendo un
tempo le Operatrici operare su linee che non avevano nessuna amplificazione.
Se si usano auricolari a cristallo, piezoelettrici, dobbiamo metterci in
parallelo una resistenza da 50.000 ohm, se no il diodo non funziona.