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Rádio Galena – O Rádio de Cristal – O Inicio da Era dos Semicondutores

A Galena foi o Inicio da era dos Semicondutores, um dos primeiros semicondutores utilizados pelo homem, galena é o minério de chumbo mais abundante na natureza, também chamado de sulfeto de chumbo, ele contém 86,6% de chumbo e 13,4% de enxofre. Esse semicondutor, foi utilizado durante muito tempo devido a sua grande eficiência na detecção das ondas de rádio, sendo largamente empregado na construção de receptores caseiros durante a Guerra Mundial.

Cristal de galena

O cristal de galena foi logo substituindo pelos semicondutores de germânio e posteriormente o silício, atualmente chamamos de “radio galena” os rádios que tem o mesmo circuito dos rádios á galena, mas devido a dificuldade de encontrar o cristal de galena ele é substituído pelo diodo de germânio.

O Radio de Galena

O radio Galena é chamado também de  ” receptores de rádio sem alimentação “, radio a cristal,  receptor do bigode de gato, etc.. Ele é o mais simples receptor de rádio, popular nos primeiros anos  do rádio, retornando ao auge na segunda guerra. Ela não precisa de bateria ou fonte de alimentação e funciona a partir da energia da ondas de rádio captada por sua antena, um longo fio.

O nome de Radio Cristal vem de seu componente principal, conhecido como  detector de cristal , originalmente feito com um pedaço de  galena. Mas vários tipos de detectores foram usados, na segunda guerra foi muito usado lâmina de barbear, atualmente é usado diodos de germânio ou silício.

A  propriedade de retificação dos cristais foi descoberta por Karl Ferdinand Braun em 1874, mas só em 1904 que os detectores de cristal foram usados em receptores de rádio. O rádio de cristal foi o primeiro tipo de receptor de rádio amplamente utilizado e polarizado, principal usado durante a era da telegrafia sem fio.Vendido aos milhões ou feito em casa na década de 20, esse rádio era barato e confiável, tornando assim o rádio acessível para toda a população. Já que os rádios de fábrica eram muito caros.

Os jornais e revistas publicaram artigos sobre como construir um rádio de cristal com utensílios domésticos comuns. Para minimizar os custos, muitos dos esquemas sugeriam enrolamento da bobina de sintonia em recipientes de papelão vazias, como caixas de aveia, que se tornou uma base comum para rádios caseiros.

Na década de 40, em plena guerra, rádios eram estritamente proibidos,  os alemães tinham equipamento de detector de rádio,  que poderia detectar o oscilador local de receptores super-heteródinos. Já os rádios a crista que não usam osciladores locais,  não podem ser detectados desta forma. Alguns soldados faziam um rádio de cristal a partir de uma bobina feita de fio recuperados, uma lâmina de barbear enferrujada e um pedaço de grafite de lápis.

radio de trincheira

O funcionamento era simples, um alfinete pressionava levemente o grafite contra as  manchas azuis (ou manchas de ferrugem) de oxidação da lâmina, eles formaram o que é chamado de ponto de contato de diodo e o sinal retificado pode ser ouvido em fones de ouvido. A ideia se espalhou pelo cabeça de ponte, para outras partes da guerra, e à cultura popular.Este rádio a cristal foi apelidado de Fox Hole Radio ( rádio de trincheira).

 

Um rádio fácil de Fazer

O rádio a cristal é um rádio que pode ser feito a mão, em poucos segundos e com partes de baixo custo encontrado em qualquer sucata. Basicamente um rádio cristal é composto por uma antena de fio, uma bobina sintonizadora de fio de cobre, um capacitor, um detector e fones de ouvido.

A antena

A antena do rádio cristal é o ponto mais crítico, já que tem que ter o maior comprimento possível, é o comprimento da  antena que vai fazer com que o rádio galena receba os sinais de rádio.  Ela é uma antena monofilar, ou seja só tem um fio. Não existe um tamanho ideal, só testando podemos saber o tamanho necessário, mas podemos nas grandes cidades começar com 20 mts. Como não existe amplificador de sinais para escutar as rádios mais fracas, deve-se  ouvido o rádio com fones de ouvido sensíveis,  tipo fones de cristal.

Com a diminuição do preço dos rádios comerciais os rádios de cristal foram substituídos pelos primeiros receptores de amplificação, que usavam válvulas Audions , e tornou-se obsoleto para uso comercial.  No entanto, eles continuaram a ser construídos por hobbystas de eletrônica e radioamadores. Atualmente existem diversos Kits didáticos e  educacionais.

Uma outra vantagem do Rádios de cristal  é que ele pode receber quase qualquer freqüência, desde as de 20 kHz de transmissores de telegrafia spark-gap até as mais altas que transmitam amplitude modulada, o rádio cristal só pode demodular modulação de amplitude. A maioria dos esquemas disponíveis na internet são feitos para recebem a transmissão de AM,  alguns recebem a banda de ondas curtas  de 49 metros, mas só sinais fortes.

O Aterramento

As antenas de fio utilizados com receptores de cristal são antenas monopolo que desenvolvem a sua tensão de saída em relação à terra. Elas necessitam de um circuito de retorno conectada ao solo (terra) de maneira que a corrente a partir da antena, passe através do receptor, e fluir para dentro do terreno. O fio terra pode ser ligado a um cano de água de ferro,  ou uma estaca de metal cravadas no chão.

Uma bom aterramento é mais importante para o receptor de cristal do que para os receptores atuais, porque o rádio de cristal têm baixa impedância de entrada, justamente para transferir a energia de forma eficiente a partir da antena.  A ligação à terra de baixa resistência (de preferência abaixo de 25 Ω) é necessário porque qualquer resistência na terra dissipa a alimentação da antena.

Não é aconselhável, mas você pode usar o terra da tomada, caso sua tomada não tenha terra, mas seja 127 Volts, com uma lâmpada Neon segurando em um dos polos, toca-se com o outro polo da lâmpada no buraco da tomada. Quando a luz acende, este será o vivo da tomada, quando não acender é o terra, pois é nesse que você vai conectar o terra do rádio galena. Não existe perigo de choque, já que na lâmpada Neon não circula corrente, faça o teste aterrando seu corpo, caso você esteja isolado a lâmpada não acenderá.

A sintonia

O circuito sintonizador do rádio cristal consiste em uma bobina e um capacitor, a carga elétrica flui rapidamente e para trás entre as placas do capacitor através da bobina, oscilando na freqüência de o sinal de rádio. A frequência da estação recebida é a frequência de ressonância do circuito sintonizado, determinada pela capacitância  do capacitor e a indutância da bobina.

O detector

Nos detectores antigos, um arame metálico fino em com um braço ajustável toca a superfície de um cristal  semicondutor mineral.  Isto forma um diodo semicondutor instável bruto ( díodo Schottky ), o que permite que a corrente flua melhor numa direção do que na oposta. Outros detectores podem ser usados como a lâmina de barbear citada acima no rádio de trincheira e os diodos de germânio e por fim os diodos atuais de silício.

 

Os Fones de ouvido

Os requisitos para um bom fones de ouvido para serem usados ​​em rádios de cristal são diferentes de fones de ouvido usados ​​com equipamento de áudio moderno. Eles têm que ser eficientes na conversão da energia do sinal elétrico para ondas sonoras, enquanto a maioria dos fones de ouvido modernos são projetados para serem eficientes na  reprodução de todas as frequências do som.

Fone cerâmico
Fone cerâmico – Foto: Ebay.com

Os primeiros fones de ouvido usados ​​nos rádios de cristal tinham diafragma de ferro que funcionavam de forma semelhante a alto-falantes . Cada fone de ouvido continha um ímã com bobinas de fio para formar um eletroímã , com pólos perto de um diafragma de aço. Quando o sinal de áudio do rádio  passava através de enrolamentos do eletroímã, criava uma variação do campo magnético que movimentava o diafragma, fazendo-o vibrar. As vibrações do diafragma empurrado e puxado no ar em frente dele, criando ondas sonoras.

Aparelhos de cristal modernos usam  fones de ouvido de cristal piezoelétricos, que são muito mais sensíveis e também menor. Eles consistem de um piezoelétrico de cristal com eletrodos ligados a cada lado, colado a um diafragma . Quando o sinal de áudio a partir do aparelho de rádio é aplicada aos eléctrodos, fazem com que o cristal  vibre, fazer vibrar o diafragma.

Fones de ouvido de cristal são concebidos como fones de ouvido que se conectam diretamente no canal do ouvido, acoplando o som de forma mais eficiente para o tímpano. A sua resistência é muito maior, chegando a megohms, com isso o circuito sintonizado aumentando a seletividade do receptor.

A baixa impedância (8 Ω) dos fones de ouvido modernos não pode ser usado sem modificações no rádio de cristal, pois o receptor não produz corrente suficiente para gerar sons com ele. Um  transformador de áudio com a sua impedância mais elevada pode sanar parcialmente esse problema.

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Como fazer Rádio Cristal Projeto 1

Radio galena

Componentes e Materiais para a construção do radio galena:

Base de madeira de 25cm x 25cm
Canudo ou tubo de plástico, papelão, PVC ou qualquer material isolante, de 15 centímetros de comprimento por 3 centímetros de diâmetro.
45 metros de fio de cobre esmaltado, qualquer espessura.
Fone de ouvido simples, desses que acompanham pequenos rádios de pilha, o ideal são os fones de cristal.
1 capacitores de cerâmica de 250 pF
1 capacitores de cerâmica de 100 pF
1 diodo de germânio 1N60 ou equivalente
15 percevejos metálicos

Fita adesiva
Lixa fina

Radio Galena
Antena

Na construção da antena é recomendável utilizar aproximadamente 20m de fio bem esticado, que deve estar a pelo menos 3 metros acimas das construções árvores, nas extremidades da antena deve ter isolantes, que podem der feitos de cano de PVC. Em uma das extremidades da antena deve ser lixada e conectada a uma das extremidades da bobina.
Bobina

A bobina é construira enrolando-se 100 voltas de fio de cobre esmaltado (28 ou 30 AWG) no tubo isolante, , o enrrolamento do fio devem ficar bem encostadas um nos outros, sem superposição. A primeira e a última volta devem ser presas ao tubo com fita adesiva, deixando-se uma sobra de 20cm de fio em cada extremidade. Para tirar o esmalte do fio, lixam-se as pontas ou use um isqueiro para limpa-las. Lixe também cerca de l cm de largura ao longo de todo o comprimento da bobina, pois essa faixa servirá para fazer contato elétrico, variando-se o número de voltas conectadas ao restante do receptor, esse ítem vai fazer a mudança freqüência , ou seja, a sintonia.

Terra

A ligação com a terra pode ser feita através do encanamento da sua casa, caso seja metálico, ou através de um pedaço de ferro enfiado no chão. O capacitor de 250 pF deve ser colocado em paralelo com a bobina e um dos seus terminais deve ser ligado à terra.

A extremidade livre desse fio deve ser encostada na parte lixada do enrolamento, podendo percorrer de ponta a ponta, esse fio é chamado cursor. Com isso, pode-se introduzir no circuito um número variável de voltas da bobina, variando também a impedância e a freqüência.

Já o diodo deve ter conectado entre os capacitores como é mostrado na figura, o capacitor de 100 pF deve ter um terminal conectado ao diodo e fone, e o outro à terra. As conexões devem ser fixadas na base de madeira através dos percevejos, exceto a extremidade livre , o cursor da bobina, que poderá ser presa ao enrolamento por um pedaço de fita adesiva.

Coloque o fone no ouvido e percorra lenta e cuidadosamente com o cursor a parte lixada do enrolamento da bobina, procurando sintonizar uma estação de onda média local.

Radio de Cristal caseiro

Projeto 2

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