El Gramóforo

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Máquina electrostática de Wimshurst -3-


- La base de madera contrachapada, los soportes de los ejes y los cojinetes de fricción -

La base será de tablero de haya contrachapada, de 30 x 22 cm. con un grosor de 2 cm, más que suficiente para dar consistencia al conjunto y añadir algo de peso a la máquina, ya que es importante que al darle a la manivela para hacer girar los discos, la Wimshurst no se nos mueva ni salte sobre la mesa.

Lo siguiente serán los dos brazos-soportes verticales del mismo tablero pero de sólo 1,2 cm de grosor, con 24 cm. de altura y forma trapezoidal de 6 cm. en la base y 3 en el tope. Estos brazos serán los que sujeten los dos ejes, el inferior de la manivela y las poleas grandes, y el superior de los discos sectorizados con sus poleas pequeñas.

La siguiente imagen muestra estos dos brazos-soporte a los que he añadido un refuerzo en la base para aumentar la estabilidad. Aquí los tengo apuntalados el uno contra el otro y colocados entre dos escuadras mientras se seca el pegamento Araldit, para que se mantenga la verticalidad y no me encuentre luego sorpresas en el momento de montarlos.


Los dos brazos-soporte verticales apuntalados entre escuadras mientras endurece el Araldit que fija los refuerzos de la base




Seguidamente he confeccionado los cojinetes de latón que soportarán el eje inferior, hechos a partir de unos tapones de ferretería que se utilizan en algunos muebles para esconder las cabezas de los tornillos. En las siguientes imágenes se ve el momento de aumentar el diámetro interno de 4 a 6 mm. con una broca y un taladro manual, mientras que el exterior lo he disminuido de 12 a 10 mm. Para esto último lo he montado en el cabezal de un taladro fijo al banco de trabajo y he ido rebajando con una lima plana hasta hasta el punto deseado.

Aumentando de 4 a 6 mm. el agujero central del futuro cojinete, y rebajando el diámetro exterior con una lima y un taladro fijo







En un rato acabo cinco cojinetes, aunque de momento sólo utilizaré tres de ellos en el eje inferior, que es el único que gira. Los dos restantes sería para montarlos en el centro de los discos principales, pero solamente si fueran necesarios por tener demasiado juego respecto al eje.


Cinco cojinetes de latón fabricados a partir de elementos de ferretería




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- Construcción de las poleas y la manivela -

Los siguientes elementos en mi lista de construcción son las poleas de material plástico, las grandes del eje inferior, que han de girar solidarias al eje de la manivela, y las pequeñas del eje superior, que giran locas en su eje pero que estarán unidas por tornillos a los discos principales de la máquina, y por tanto también los obligan a girar.

Las dos poleas grandes las he fabricado a partir de dos ruedas de Nylon de 10 cm de diámetro por 3,5 de anchura, utilizadas normalmente en las carretillas de transporte. Con ciertas dificultades las he montado en el torno y con una herramienta de corte muy plano especialmente hecha para este material he ido retirando el grosor sobrante, especialmente de la banda exterior. Para la acanaladura de la periferia he utilizado otra herramienta con la punta de corte en forma semicircular, de 5 mm. de anchura y 5 mm. de profundidad, creando por tanto una guía suficiente para correas de 4 ó 5 mm de sección, aunque aún no sé de que material la construiré.


Construcción de las poleas grandes a partir de ruedas de carretilla






El resultado no ha sido del todo malo para mi limitada habilidad con el torno, que sólo manejo de vez en cuando. La polea mantiene prácticamente su diámetro externo de 10 cm. pero ha reducido su anchura a 9 mm, dejando una pequeña ala de 2 mm de grosor a cada lado de la acanaladura. Los agujeros del eje de momento no los he tocado pero son de 10 mm, cuando el eje de latón es de 6, y por lo tanto voy a tener que introducirle un casquillo para adaptarlo.

Las dos poleas pequeñas superiores las he torneado a partir de barra de Delrin de 3,5 cm. de diámetro. La canal es la misma que las poleas grandes, y midiendo la relación de diámetros internos me da un valor de 3,6, es decir que para cada vuelta que dé la manivela, los discos superiores darán algo más de tres y media.


Las poleas grandes de nylon casi acabadas, con su anchura reducida a 9 mm. A la derecha las mismas poleas y las dos pequeñas de delrin






Estoy pensando que de momento no pondré cojinetes en las poleas pequeñas (que recordemos son las que hacen girar los discos), sino que me limitaré a engrasar el eje. Por este motivo, el agujero central lo he taladrado directamente en 6 mm, es decir del mismo diámetro que la varilla de latón que utilizaré como eje superior. En caso de que en el futuro note que hay desgaste, siempre puedo añadir un cojinete de fricción o incluso de bolas si fuera necesario.

Bueno... siguiendo con la cosa, he fijado los discos a las poleas superiores con tres pequeños tornillos avellanados. También he acabado los casquillos de las poleas inferiores, que van sujetas al eje de la manivela (aún no construida), mediante dos tornillos cada una.


Las poleas inferiores, con sus casquillos ya incrustados, montadas provisionalmente en su eje




Con la manivela tuve algunos problemas, ya que intenté doblar el eje inferior en forma de doble "L" invertida para conseguir la forma adecuada y que la manivela y eje fueran una sola pieza, pero cuando el ángulo de la varilla de latón superó los 50º, se rompió de forma brusca. Por este motivo construí la manivela separada, con un casquillo de latón que se atornilla al eje principal, y donde soldé la parte de la varilla que se me había roto. Con el torno y barra de PVC hice también el mango de la manivela que gira loca respecto a la varilla, y que es mantenida en su sitio por una pequeña tuerca atornillada a la cabeza de ésta.


La manivela de latón con el mando torneado de PVC




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- Las correas de arrastre -

Las correas de arrastre suelen ser también un problema en este tipo de máquinas, puesto que raramente se encuentra algo ya hecho que por medida, grosor y resistencia pueda servir. La correas de tocadiscos o de antiguos magnetófonos o son muy cortas o excesivamente delgadas, y las correas de máquina de coser son por lo general demasiado gruesas y rígidas para utilizarse en poleas de este tamaño.

En la máquina de mi amigo Juan, por ejemplo, la correa inicial duró apenas seis meses antes de agrietarse y comenzar a patinar, y al no encontrar nada adecuado acabó cortando un trozo de cuero, de forma bastante irregular, que va bien pero después de algún tiempo también amenaza con romperse.

Un compañero de un foro de radio antigua me comunicó que me enviaba un par de metros de junta redonda de caucho de 3 mm, de las utilizadas para fabricar juntas para motores, pero mientras estaba esperando recibir su amable regalo pensé en alguna manera de salir del paso.

Para ello utilicé cordoncillo de nylon blanco del tipo que venden en ferreterías para usos varios, calculé aproximadamente la longitud de las correas y añadí un poco más, entonces entorché tres hilos de esta longitud para conseguir un grosor alrededor de 4 mm.


Las correas las construí entorchando tres hilos de nylon de uso general, consiguiendo un grosor medio de 4 mm.






Después uní los tres hilos con el soldador y en un principio soldé también ambos extremos para cerrar la correa, pero el resultado fue un trozo demasiado rígido que no duró muchas vueltas sin romperse. Por este motivo reduje al máximo la parte rígida de las cabezas y simplemente las uní con bastantes vueltas de hilo de coser, tomando la precaución de anudar cada pasada en cada extremo, me manera que si un hilo se rompe no afectará a los demás.


Las poleas grandes de nylon casi acabadas, con su anchura reducida a 9 mm. A la derecha las mismas poleas y las dos pequeñas de delrin






En un principio intenté además ajustar la longitud de las correas para que una vez montadas no estuvieran ni muy tensas ni demasiado flojas. Pero el punto correcto es muy difícil de conseguir con algo que casi no se estira ante la tensión mecánica. La solución que encontré fue curiosa, un sistema de ajustar la longitud sin tener que cortar ni añadir ningún trozo y que expongo a continuación:

1) Primeramente debemos procurar que la correa tenga una longitud adecuada a la distancia entre las dos poleas y a la suma de sus semidiámetros, teniendo siempre en cuenta que las dos correas no van montadas de la misma forma, ya que al tener que girar los discos en sentido contrario, una tendrá forma de una "0" y la otra de "8". Siendo interesante en ambos casos que sea un poco mayor que la medida necesaria.

2) Las correas se cierran mediante cosido de sus extremos y se montan en las poleas, donde normalmente comprobaremos la holgura y la tendencia que tengan a patinar.

3) Con mucho cuidado calentamos una parte con un mechero, y a los pocos segundos observaremos como las fibras se contraen unos cuantos milímetros, absorbiendo la holgura total de la correa.

4) Cuando la holgura ya no sea observable, se desmonta de una polea y con el mechero se calienta un poco más, dando un pequeño toque de tensión adicional que normalmente nos bastará para que al montarla de nuevo funcione de maravilla.

5) Si nos hemos pasado y la tensión es excesiva, también calentaremos una porción pero con la correa montada, con lo cual este trozo va a estirarse levemente hasta una nueva medida que se mantendrá cuando la zona se enfríe.

En estas operaciones de "calentamiento" debemos tener la precaución de no fundir ni cortar las fibras, ni insistir siempre en el mismo punto, puesto que de forma inevitable la zona más afectada va a perder flexibilidad y por tanto cuando la máquina esté funcionando afectará a la regularidad del giro. Este método empírico puede parecer complejo, pero realmente no lo es. Puedo asegurar que en pocos minutos se conseguirán dos correas ajustadas y mucho más fuertes y flexibles que sus equivalentes de cuero o caucho.

...Y si alguien se pregunta si se podría utilizar directamente un trozo de cabo del diámetro adecuado, la respuesta es sí, pero mientras sea exclusivamente de fibras trenzadas, porque muchos cabos, especialmente aquellos utilizados en náutica, tienen la funda exterior trenzada pero el interior está compuesto de fibras lineales, que no van a comprimirse ni expandirse de la misma manera al aplicarle calor, y además, probablemente, un material de estas características carecerá de la necesaria flexibilidad para conseguir una buena tracción sin que esté demasiado tenso, forzando las poleas.

Continuará... Un saludo a todos.

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Máquina electrostática de Wimshurst -4-

Las Botellas de Leyden

Las Botellas de Leyden no son otra cosa que condensadores capaces de aguantar tensiones altísimas. Fueron inventadas en 1746 por Pieter van Musschenbroek en la Universidad de Leyden, y perfeccionadas al año siguiente por William Watson y Jean Antoine Nollet. Estas botellas o "jarras" (en inglés se las denomina "Leyden Jars") fueron el primer sistema que permitió acumular las cargas eléctricas de las máquinas electrostáticas y efectuar demostraciones del poder de la electricidad en que eran capaces de hacer saltar chispas consistentes y de aturdir e incluso matar pequeños animales.

Las Botellas de Leyden están constituidas por un recipiente de cristal con una capa conductora en el interior y otra en el exterior, separadas precisamente por el cristal que actúa de dieléctrico. Si son de pequeño tamaño su capacidad no es demasiado alta, a lo sumo un par de cientos de picofaradios, pero debido a que la energía acumulada crece con el cuadrado de la tensión, incluso estas bajas capacidades cargadas a cientos de miles de volts, pueden resultar peligrosas.

Siguiendo los consejos de mi amigo David, para la construcción de mis Leydens he utilizado vasos de cristal del tipo cóctel, que son muy delgados de pared y prácticamente cilíndricos. En su interior he pegado una hoja de papel de aluminio de cocina, y en el exterior la misma superficie del aluminio adhesivo que ya utilicé para confeccionar los sectores de los discos.

En la siguiente imagen pueden verse las partes de estas Leydens, el propio recipiente ya cubierto interna y exteriormente de hoja de aluminio y algunas partes torneadas en PVC gris, que de derecha a izquierda muestran el disco de centrado interno, el tapón superior y el soporte de la base inferior que se atornillará a la madera de la Wimshurst.

La parte superior del vaso no cubierta por el aluminio es una zona de "seguridad" contra los arcos de descarga que podrían formarse entre el interior y el exterior del condensador. Cuando el conjunto esté montado habrá unos 9 cm. de distancia entre ambos elementos, y teniendo en cuenta que las dos Leyden irán conectadas en serie, calculo que podrían acumular tensiones del orden de 160.000 Volts antes de se produjera la descarga.

Los contactos de la Leyden son por una parte la propia hoja de aluminio de la armadura externa, y una varilla de latón 4 mm. sujeta por el tapón y un centrador interno. A la parte baja de esta varilla le he soldado una cruz de cobre que al introducirse en el vaso hará contacto con la armadura interna de aluminio


Partes de las Botellas de Leyden desmontadas, los vasos, la base, el tapón y el centrador interno de PVC, y las varillas centrales de contacto interno con la cruz de cobre inferior




En la siguiente imagen puede verse el montaje de una Leyden, con la cruz de cobre doblada para que roce con el aluminio interno. El disco inferior de centrado está fijado en su posición mediante un simple terminal de regleta eléctrica.

Un detalle a tener en cuenta es que el vaso de cristal no es perfectamente cilíndrico, y por este motivo la armadura externa de aluminio la he tenido que construir en cuatro partes. En teoría el contacto eléctrico entre ellas ha de ser bueno, pero este aluminio es adhesivo y la delgada capa de pegamento en la práctica aísla los puntos de contacto. Este detalle puede falsear la capacidad del condensador formado y que salten pequeñas chispas en su superficie. La solución es que cuando se pega una hoja sobre otra se corte una pequeña lengüeta y se doble al revés, con lo que el contacto metal-metal está asegurado y no debemos tener problemas en este aspecto.


Montaje del electrodo central de la Botella de Leyden




La siguiente imagen muestra las dos Botellas de Leyden acabadas y montadas provisionalmente en la máquina. En la parte superior he soldado un terminal redondo que puede atornillarse con facilidad al punto común de salida de los peines colectores, y que sujeta firmemente todo el vaso, el cual queda además encajado en el soporte inferior de PVC, atornillado a su vez desde abajo a la madera de la base.

En esta disposición aún falta instalar el puente metálico que ha de conectar las dos armaduras exteriores de las Leydens, de manera que ambos condensadores estarán en realidad en serie, disminuyendo a la mitad su capacidad, pero reduciendo las pérdidas y doblando la tensión que pueden soportar.


Montaje provisional de las Leydens en la Wimshurst, con la parte baja bien encajada en las bases de PVC y la alta atornillada al terminal por donde la llega la carga de la máquina




La unión central entre las dos Leydens la he hecho de forma sencilla mediante una varilla de latón cuyos extremos encajan en dos terminales de inserción tipo fusible. Este punto se puede considerar como de potencial cero, siendo los dos contactos centrales de las botellas el positivo y el negativo. Estos dos contactos, una vez quitada la varilla, serán también los que van a utilizarse como salida para algunas de las experiencias que pueden realizarse con esta máquina.

En cuanto a la capacidad, una medición de las dos Leydens en serie me arroja un un valor de 238 pF, ciertamente considerable para una máquina de este tipo que normalmente varían entre 20 y 100 pF, con lo cual puede esperarse que las descargas que se produzcan, con independencia de la longitud que consiga, serán sonoras y de considerable entidad.


Puente de unión entre las armaduras externas de las Botellas de Leyden, creando la configuración eléctrica de dos condensadores en serie




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Los elementos de carga y descarga: las barras neutralizadoras, los peines colectores y los electrodos descargadores de salida

Bien, ya tenemos montada la base de la máquina, los brazos-soportes de los ejes, los discos, las poleas, las correas y la manivela. Los discos ya pueden girar rápidamente, y ahora continuaremos con algunos elementos que tiene que ver con la creación y captura de la carga eléctrica, como son los peines colectores y las barras neutralizadoras.

Estas barras, que para abreviar llamaremos sólo neutralizadores, ya las hemos descrito anteriormente, y son en realidad dos varillas metálicas acabadas en escobillas en cada extremo. Cada neutralizador consta de tres partes, los dos brazos, hechos de varilla de latón de 4 mm. de grosor y 13 cm. de longitud total y la pieza central de unión, también de latón, de 2 cm. de diámetro y 1,2 cm de longitud. Esta pieza está encajada en el eje superior y por tanto mantiene el conjunto perpenticular con el mismo. La unión de los brazos con la pieza central se efectúa mediante rosca de 4 mm y contratuerca, porque los brazos han de poder ajustarse para que estén en línea con el eje y bloquearse después.

La imagen siguiente muestra los dos neutralizadores desmontados y sus piezas centrales de unión entre sí y con el eje. En un principio había fabricado estas piezas de delrin, pero no las consideré suficientemente sólidas y las cambié la sección de barra de latón de las medidas ya indicadas.


Partes de las dos barras neutralizadoras, compuesta cada una de ellas por dos varillas dobladas en cierto ángulo y la pieza central de unión




Las barras neutralizadoras han de acabar en escobillas que hagan un buen contacto con los sectores metálicos a medida que pasan por debajo. Sobre estas escobillas hay mucha literatura, pero en realidad pueden estar hechas de casi cualquier material conductor, aunque siempre es preferible que sea un metal distinto al de los sectores. El motivo es que interesa que en el contacto entre dos metales distintos se forman pequeñas cargas que a modo de "semilla" ayuden a cebar la máquina en el momento del arranque.

Por este motivo he elegido cinta de cobre de 3 mm. de anchura para las escobillas, procedente de los rollos desoldadores que utilizamos los técnicos en electrónica para absorber el estaño de los componentes en el momento de extraerlos del circuito impreso. Otra ventaja de esta cinta es que es muy flexible y suave, lo cual siempre compensará mejor las pequeñas oscilaciones laterales que puedan tener los discos y causará menos desgaste al rozar contra los sectores metálicos.

La forma de sujetar las escobillas la he dispuesto provisional para las primeras pruebas, mediante un terminal eléctrico suficientemente sólido, aunque de estética discutible en relación al resto de la máquina.


Forma provisional de sujetar las escobillas de cinta de cobre a las barras neutralizadoras




La primera de las imágenes siguientes muestra una de las barras neutralizadoras montada sobre el disco situado del lado de la manivela, con un ángulo respecto a la horizontal semejante al que tendrá durante el funcionamiento de la máquina. La segunda imagen es un detalle de la pieza central, de la unión roscada con los dos brazos y de una tuerca redonda con el borde estriado cuya misión es apretar la pieza central contra el soporte de madera, para bloquear todo el conjunto de las barra y que no cambie el ángulo en que se haya prefijado.







Otra cosa que también he explicado anteriormente es que los peines colectores tienen un soporte de latón forma de "U" y abrazan la periferia de los discos en cada uno de sus lados, en las posiciones de 90 y 270º. La primera de las imágenes siguientes muestra un pequeño útil de madera que se me ha ocurrido para el doblado de la varilla, y que facilita darle la forma y las medidas correctas sin demasiado esfuerzo. En la segunda se ven dos colectores a medio acabar, con la forma final y la rosca para sujetarlos, pero aún sin las agujas, que sí pueden verse sobre la pieza de madera, y que he fabricado a partir de hilo de acero de clips de oficina, de 1 mm de sección, cortándolas a medida y sacándoles punta con el Dremel y un disco de widia.

Fabricación de los peines colectores con la ayuda de un útil de madera, y dos colectores a medio acabar, con las agujas a punto de ser soldada







Los peines colectores irán sujetos a una cruz de metacrilato empernada en la parte alta del brazo-soporte posterior de la máquina, a la altura de su eje superior. La forma de sujetarlos será hacerles tres centímetros de rosca, que servirán para la contratuerca interna, la externa, el contacto de la Botella de Leyden y dentro de unos días, la pieza de soporte de los explosores de bolas de salida, que aún he de fabricar. La siguiente imagen muestra el proceso de crear la rosca de 4 mm mediante una hembra de esta medida y su mango correspondiente.

Proceso de hacer rosca de 4 mm. y de una longitud de 3 cm. a la parte donde el peine-colector se sujeta al resto de la máquina





Para poder realizar algunas experiencias con colectores he fabricado dos juegos de distinta anchura, en concreto de 2,5 cm. y de 3,5 cm, las primeras de las cuales ya tiene las agujas, que como ya se ha dicho, utilizan el efecto de concentración de cargas en su punta para "recoger" las cargas de los sectores metálicos y pasarlas a las Botellas de Leyden.


Dos juegos de peines colectores para experimentar con ellos, respectivamente de 2,5 cm. y de 3,5 cm. de anchura. Observando que los primeros ya tiene las agujas que forman el peine propiamente dicho




En la parte trasera de la máquina, a la altura del eje superior, dispondremos de una cruz de metacrilato de 24 x 3 x 1 cm. que será el punto donde se fijarán tanto los peines colectores como los contactos centrales de las Leydens y las varillas ajustables de los explosores de salida. La cruz principal está algo separada del soporte vertical de madera y fijado a su vez a otra cruz más pequeña, también de metacrilato, que mantendrá su horizontalidad incluso si retiramos las Botellas de Leyden, lo cual ha de poder hacerse para llevar a cabo ciertas experiencias electrostáticas.

Por otra parte, este soporte se ha hecho de metacrilato porque es muy importante conseguir el máximo aislamiento entre ambos peines de salida, entre los cuales pueden establecerse diferencias de potencial de más de 100.000 Volts pero con tan baja intensidad disponible, que convertiría casi en un cortocircuito materiales menos aislantes y que absorben humedad, como la madera.


La cruz de metacrilato que aisla y sujeta los peines colectores y la cabeza de las Leydens, y detalle de los peines colectores de 2,5 cm, con cuatro puntas en un lado y 5 en el otro






La demostración más frecuente e inmediata que suele realizarse con una Wimshurst es hacer saltar impresionantes chispas entre los extremos de dos electrodos ajustables en distancia, los cuales están unidos eléctricamente a ese punto común entre los peines colectores y las Botellas de Leyden.

Estos electrodos no tienen muchos secretos. En realidad son sólo una varilla sujeta en un punto articulado, que se prolonga hacia abajo con un mango aislante que permite ajustarla manualmente, y hacia arriba hasta los elementos terminales en forma de pequeña esfera. Algunas Wimshurst llevan sólo una esfera terminal, pero es más frecuente la disposición de dos esferas colocadas una a continuación de la otra una, siendo la interior de un diámetro doble o triple de la exterior. En mi caso, la mayor es de 20 mm y la menor de 9 mm.

El motivo para esta disposición tiene que ver con la distinta repartición de cargas sobre las esferas de diferente diámetro, lo cual condiciona la intensidad del campo eléctrico que tiene a su alrededor, afectando a la ionización del aire circundante y por tanto a que las chispas alcancen más o menos longitud. Con respecto al campo eléctrico, una esfera actúa de forma contraria a una punta, porque al repartir la carga de forma más uniforme en su superficie, minimiza las pérdidas por efecto corona, permitiendo que la tensión suba más rápidamente y a un nivel mayor antes de que la chispa se establezca.

El problema con estas pequeñas esferas es que no las encuentras en las ferreterías, o al menos en las ferreterías de sitios pequeños, como en mi caso, y por este motivo he tenido que fabricarlas con el torno perdiendo más tiempo del que hubiera deseado. Si tuviéramos que hacer doscientas no habría más problema, porque ya nos preocuparíamos de conseguir la herramienta de corte necesaria acabada en forma semicircular y con el diámetro de la bola que necesitamos, pero para cuatro bolas en dos diámetros distintos no nos va a tocar más remedio que hacerlo de manera un poco improvisada, una a una, con varilla o barra de latón del diámetro correcto girando rápido, dándole una forma previa con las propias herramientas del torno y mejorando el acabado con limas de distintas formas.

Cualquier mecánico sabe que la forma esférica que se obtiene por este sistema es siempre mejorable, pero jugando un poco con el rectificado final conseguimos algo que se parece bastante a la idea inicial. Una vez lista la esfera, utilizaremos papel de lija de grano fino para darle un pulido que siendo bonito en estética es más importante aún para evitar pérdidas de carga, y tras practicarles la adecuada rosca interior, la montaremos en la varilla de 4 mm. que hemos roscado anteriormente.

En la fabricación de pequeñas esferas con este procedimiento hemos de tener extremo cuidado con el torno, puesto que el cabezal está girando a gran velocidad y nosotros sujetamos la lima bastante cerca de su radio de acción, así por tanto es necesario llevar las mangas cortas para que no puedan engancharse y no perder de vista ni un sólo segundo la operación, ya que de cogernos una mano en el torno las consecuencias podían ser muy graves.

En la misma tarde aprovecho también para fabricar los dos mangos aislantes de PVC a partir de barra de 12 mm. La longitud total será de 7 cm, y es muy importante que el aislamiento sea perfecto, ya que en caso contrario nos exponemos a un desagradable calambrazo cuando intentemos ajustar la distancia entre electrodos.

La siguiente imagen de la izquierda muestra una de las esferas en el proceso de pulido, aunque en este caso no he utilizado el torno, sino un simple taladro montado de forma fija al banco de trabajo. A la derecha pueden verse las dos piezas acabadas, con el mango de PVC, la pieza perforada de sujeción, la varilla prolongadora y las dos esferas de latón.

En algunas Wimshurst los mangos aisladores de los electrodos de salida están en línea con las varillas prolongadoras, en otros en cambio forman un cierto ángulo. Yo he preferido esta segunda opción, ya que en mi caso estos elementos están muy cerca de las Leyden y su movimiento sería dificultado además por el propio soporte de metacrilato.


Pulido de las bolas de los electrodos de salida , y las dos piezas acabadas, con mango aislante, sujeción, varilla prolongadora y bolas descargadoras






Continuará... Un saludo a todos.

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Máquina electrostática de Wimshurst -5-

Barnizado de los elementos de madera y montaje de la máquina

Una vez acabados todos los elementos individuales y he comprobado que se acoplan entre ellos sin problemas, procedo al desmontaje para barnizar las partes de madera.

Le doy una lijada con papel de 280 y después de 400, y para aumentar un poco el tono de color del tablero le aplico dos manos de tinte al agua Orita color pino, especial para madera, dejando que seque a lo largo de seis horas para después aplicarle dos capas de barniz transparente satinado.


Parte de los elementos desmontados para proceder al barnizado de los soportes de madera, y proceso de teñido previo al barnizado






El resultado estético ha sido bueno, teniendo además en cuenta que no estoy intentando reproducir fielmente una Wimshurst de finales del XIX, sino algo funcional pero con mejor aspecto y prestaciones que el kit de plástico que se vende en Internet.


Mi máquina de Wimshurst a punto de efectuar las primeras pruebas




Dos imágenes con más detalle de la parte trasera






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Las primeras pruebas

Hago girar la manivela y a las pocas vueltas ya comienzo a notar un intenso olor a ozono, síntoma claro que se está produciendo alta tensión, y casi instantáneamente comienzan a saltar chispas entre las esferas pequeñas de los electrodos de salida. Y sin embargo, la longitud de las mismas es decepcionante, ya que apenas alcanzan los dos centímetros y medio, que aún correspondiendo a una tensión de 25.000 volts son muy inferiores a las esperadas.

Procedo a efectuar un ajuste de las barras neutralizadoras, conectando un microamperímetro de aguja entre los terminales de salida. La intensidad es relativamente alta, superior a 20 microampers. Variando la inclinación de las barras consigo mejorarla hasta 25 microampers, superior a los 23 predichos por el programa de Queiroz, y sin embargo las chispas no aumentan apreciablemente de longitud, y siguen muy lejos de los 7,6 cm indicados por el mismo programa.


Las primeras chispas de 2-2,5 cm, de cuerpo consistente pero cortas en longitud




Realizo una serie de pruebas en un cuarto a oscuras, donde puedo observar que los discos de mi Wimshurst brillan casi como un árbol de navidad. Hay numerosos arcos entre los sectores comprendidos entre los peines colectores y las escobillas neutralizadoras más próximas a cada uno de ellos. Es evidente que estas descargas están restando tensión a las salidas de la máquina y que ello tiene que ver con la poca distancia entre sectores. Otra evidencia es que los discos de metacrilato se están marcando con unas feas líneas negras, así como los propios sectores de aluminio. Parece ser como si el reguero de chispas casi permanentes estén creando caminos en que "queman" por donde pasan.

Después de algunas pruebas más en que no consigo mejorar el resultado, decido desmontar los discos y corregir los 40 sectores sin tener que fabricarlos de nuevo. La idea es marcar y cortar dos franjas de 4 mm. en cada lado, con lo cual la distancia entre ellos pasará de 11 a 19 mm. Acabo el trabajo en apenas una hora y ya que tengo la máquina como un puzle de piezas deparramadas sobre la mesa, aprovecho para cambiar el sistema de sujeción de las escobillas neutralizadoras. Para ello doblo los extremos para que sean casi paralelos a los discos y con un disco de widia practico un corte en sus extremo. Después perforaré un agujero de 1,5 mm para el tornillo de sujeción y en cada uno de estos puntos colocaré nuevas escobillas, ya que las anteriores también han sufrido un cierto desgaste debido a los "fuegos artificiales".

Otra cosa que aprovecho para hacer es equilibrar los discos lateralmente, introduciendo una simple hojita de papel entre el propio disco su polea de Delrin correspondiente. Con un eje de 6 mm. montado en el caracol de la mesa de trabajo voy ajustando y cambiando el apriete de los 3 tornillos hasta que consigo oscilaciones laterales que apenas superan al milímetro, lo cual, para discos de 30 cm. de diámetro es un ajuste satisfactorio.


Cambiando la sujeción de las escobillas neutralizadoras, perforando el agujero de sujeción y cortando una hendidura con un disco de diamante






Colocando nuevas escobillas y aspecto del sistema una vez acabado






Monto la máquina de nuevo y algo ha mejorado, ahora las chispas ya superan los 4 cm y las "luces navideñas" en la oscuridad han disminuido de forma apreciable. Sin duda el rendimiento ha mejorado, pero no es suficiente. En la Wimshurst de mi amigo observo que las puntas de los peines neutralizadores están bastante lejos de los discos, en concreto a más de 1 cm. No puedo imaginarme como al aumentar la distancia de salto puede mejorar al tensión final, pero como esta máquina es un ejemplo bastante complejo de un sistema autoexcitado, es muy posible que no tenga en cuenta todos los factores.

Sin desmontar los discos, cambio las varillas y los peines colectores por el tipo grande, que permite que las agujas más separadas, y de forma sorprendente la intensidad aumenta hasta los 28-30 microampers, pero la tensión no parece variar un ápice y por tanto tampoco crece la longitud de chispa. Y en este momento se me ocurre romper con las teorías mas extendidas sobre la Wimshurst con respecto a los peines colectores, las cuales dicen que las puntas han de ocupar toda la longitud de los sectores. Y sin embargo, yo no acabo de entender muy bien la motivación de este principio, ya que los sectores son metálicos y por tanto la movilidad de las cargas es suficientemente grande para que puedan ser "recogidas" en cualquier punto del mismo.

Mi idea es desmontar todas las agujas fijas y sustituirlas por dos ajustables, con lo que podré ir variando la distancia y establecer comparaciones. Según la teorías citadas el rendimiento de la máquina debería disminuir de forma apreciable, pero sin embargo no es así, con las dos agujas a la misma distancia de los discos no hay diferencia alguna con utilizar cuatro agujas por lado, lo cual demuestra mis sospechas. Y además cuando comienzo a acercar las agujas noto una mejora notable de la máquina, las chispas máximas aumentan a 5 cm. y se producen con una cadencia mayor que antes.


La nueva disposición de peines colectores más separados




Aquí una prueba con sólo dos puntas ajustables, para observar la diferencia por número y por distancia




Esto progresa, pero sigue sin ser suficiente. Entonces decido cuestionar otro de los dogmas establecidos sobre esta máquina, que es la distancia entre los discos. La documentación que he encontrado recomienda mantener los discos la unos 2 ó 3 mm. pero que nunca, en ningún caso, lleguen a tocarse. Los motivos no se explican, pero me temo que es afirmar las cosas porque otros lo han hecho anteriormente.

Sobre este tema mis ideas han ido evolucionando a lo largo de la construcción de esta máquina. En un principio pensé que al funcionar por los efectos de inducción de cargas y multiplicación de la tensión debido a los condensadores variables que forman los sectores metálicos, su rendimiento sería mayor cuanto más cerca estuvieran los discos de soporte. y aunque estos llegaran a rozarse, tampoco sería un problema mientras el uno no frenara el movimiento contrario del otro. Pero después de meditar bastante sobre el tema y en vista de los resultados obtenidos hasta ahora, estoy pensando en una nueva posibilidad: que para conseguir una tensión más alta, aunque no corresponda al ajuste que proporciona una mayor intensidad en cortocircuito, es necesario maximizar la "variación de capacidad". Es decir, buscar las formas de los sectores, la distancia entre ellos en el mismo disco, y el ajuste de distancia entre discos, para que los dos valores de capacidad entre la posición de los sectores enfrentados y la posición de los sectores intercalados sean lo más distintos posible.

Entonces, teniendo en cuenta estas premisas, la tensión más alta conseguida no sólo dependerá de la distancia entre sectores que establece la tensión de arco, sino también de la variación anterior. Para sectores muy estrechos y separados entre ellos, ambos factores permitirán una tensión final muy grande, pero entonces la limitación vendrá de la baja intensidad en cortocircuito que suministra, lo cual provocará que la tensión, limitada también por las pérdidas superficiales y de ionización no suba tanto como debería.

Estos razonamientos tal vez puedan ser el motivo por el cual algunos aconsejan que los sectores han de situarse sobre un disco a una distancia igual a su anchura, aunque quienes dicen esto piensan más en la distancia de arco que en el efecto multiplicador de las cargas.

Como sea, desmonté mi máquina parcialmente y fui añadiendo arandelas de separación entre los discos, y como sospechaba, esto se tradujo de inmediato en mayores longitudes de chispa, hasta que con una separación interna de 6 mm, a los que debemos sumar 1,5 + 1,5 del grosor del metacrilato de los discos, es decir, de 9 mm. entre sectores enfrentados, conseguí los mejores resultados... ¡¡ con potentes chispas que llegan a saltar a distancias de hasta 9 cm...!! ... Y eso que he realizado las pruebas con un porcentaje de humedad ambiente que supera el 75%...

La evidencia de estas pruebas empíricas me demuestra algo que hasta ahora no he visto en ninguna descripción de la Wimshurst; que para cada tipo de sectores habrá una distancia óptima entre discos, la cual será menor para sectores estrechos y muy separados, y mayor en aquellos anchos que produzcan un cierto solapamiento al girar.

A partir de este punto ya pude ir sobre seguro, modifiqué los peines estrechos con tres agujas en cada brazo (más que nada por estética, ya que con una aguja sería suficiente), y les di la longitud adecuada para que se acercaran lo más posible a los discos, naturalmente sin tocarlos. Incorporé además unas tuercas terminales con botón de baquelita que permiten apretar más o menos los brazos de los descargadores de salida, y con algunos detalles más la máquina quedó lista y a punto de operar, como demuestran las siguientes imágenes y el vídeo que vienen a continuación.


Detalle de la distancia entre discos y de los nuevos peines colectores




...Y una impresionante chispa de 9 cm, equivalente a unos 80-90 Kilovolts




Una vez acabada esta variación sigo probando la máquina para ver sus límites. En cuanto a la comparación con las dos Wimshurst que me habían prestado, por decirlo de alguna manera, no hay demasiado color. La clásica de 1900 tiene distancias tan pequeñas entre sus elementos que sus chispas apenas alcanzan los 3 cm antes de comenzar a cortocircuitarse sobre los discos, entre los peines y los neutralizadores, y el kit moderno consigue como máximo unos 6 cm, y al ser menores tanto la intensidad en cortocircuito como la capacidad de las Botellas de Leyden, sus descargas son más delgadas y tardan más en cebarse y saltar.


Vídeo del funcionamiento de mi Wimshurst con explicación del ajuste de los electrodos de salida




En este punto, y después de un par de semanas de trabajo, ya puedo dar el proyecto por acabado. Esta máquina va muy bien, y en las condiciones de humedad habituales en mi isla, rondando el 70 o 75%, casi alcanza la máxima tensión teórica en relación al tamaño de disco, la cual estoy seguro que superaría de trabajar con índices por debajo del 50%.

Así que ahora podré ir planteando algunas experiencias didácticas que quiero realizar con ella, tanto las clásicas de atracción-repulsión electrostática, como otras menos frecuentes de física general, y hasta algunas novedosas que tengo en mente y que en su momento desvelaré.

...Un saludo a todos.

Genial!
Gracias por compartirlo. Al fin he visto una máquina de éstas funcionando. Toda la vida viéndolas en una vitrina cerrada, acumulando polvo, cuando se idearon para acumular electricidad

Gracias, jm1966. Fue una máquina bastante utilizada por el rendimiento que daba al crear altísimas tensiones electrostáticas. De hecho llegó a utilizarse para alimentar tubos de Rayos X, porque así se evitaban el costoso transformador, aunque eran máquinas de discos múltiples y de más de 1 metro de diámetro... Hace un tiempo probé esto mismo con una válvula rectificadora de televisión, la 2X2A, sin filamento y polarizada al revés, y al darle a la manivela de mi Wimshurst un contador Geiger al lado de la lámpara comenzaba a "cantar", indicación de que se estaban produciendo RX...

Saludos...

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- T.S.H. de Marconi de demostración -

En esta ocasión sigo a finales del XIX, cuando la tecnología y los descubrimientos dieron un salto de gigante, cuya importancia histórica es necesario recordar ...y es que acostumbrados a una época en que la electrónica está presente en casi todas nuestras actividades, no nos damos cuenta que una de sus principales aplicaciones, las comunicaciones por radio, nacieron en unos años en que esta tecnología aún no existía, ocupando su lugar procedimientos puramente electromecánicos de generación y recepción de ondas electromagnéticas, sistemas en los que destacó el jóven italiano Guglielmo Marconi, basados a su vez en las no tan lejanas experiencias de pioneros como Volta, Oersted y Faraday.





A principios de 2007 cayó en mis manos una vieja enciclopedia de 1937. Y en el apartado de física de la misma encontré una colección de grabados representando fascinantes aparatos eléctricos de demostración, como generadores electrostáticos de Wimshurst, botellas de Leyden y electroscopios, también había un dispositivo que siempre me había fascinado, desde que siendo colegial la vi funcionar en el laboratorio de la escuela: una bobina de Rhumkorf de alta tensión. De ello derivó la idea de construir algo semejante, un transmisor de chispa y un receptor a cohesor de Branly, para rememorar el milagro que a caballo entre dos siglos permitió la comunicación sin hilos.





En esta nueva serie de mensajes expondré qué salió de aquellas experiencias, en la idea de que puedan servir a otros para recorrer más rápidamente el camino.

Continuará... Un saludo a todos.

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- T.S.H. de Marconi de demostración - 1 -

- Emisor a chispas -

La idea era construir un emisor a chispas portátil, de reducida potencia, que funcionara a pilas y que fuera capaz de activar un receptor a algunos metrosde distancia. Para ello revolví entre estas cajas de trastos que debería tirar pero por suerte nunca hice, para ver de qué componentes disponía ...En pocos minutos había encontrado lo que necesitaba para plantear el siguiente circuito:


Circuito de mi primer emisor experimental a chispas




La alimentación proviene de una batería de 18 volts formada por 2 pilas de 9 v. en serie, un interruptor y un manipulador morse que controlan el paso de corriente al resto del circuito. Aparte del relé y de la bobina de alta, el circuito sólo tiene 3 condensadores, uno de 100 microfaradios de filtro de alimentación, uno de 220 microfaradios en paralelo con el relé y uno de 100.000 Kpf. en paralelo al primario de la bobina de alta.

El relé ruptor es de 12 volts, del tipo que utilizan los coches para conmutar las luces cortas a largas. Es un relé compacto, no demasiado sensible a la activación, y con contactos poco flexibles y de considerable tamaño. Una primera prueba me certificó las sospechas de que la frecuencia de apertura-cierre sería demasiado alta, como así ocurrió al oscilar a más de 1.000 hz. Entonces, para solucionar este problema, le soldé el condensador de 220 microfaradios, cuya función es actuar como "damper", como masa eléctrica virtual que baja dicha frecuencia hasta los 10 hz.

Por otra parte, el condensador de 100 nF es el causante de la chispa final, y a pesar de que su valor no es crítico, debe ser hallado al tanteo para conseguir el arco de mayor longitud.

La bobina de encendido es de una moto Montesa y el pulsador Morse lo he construido con un fleje de acero y con un botón del costurero de mi mujer. Las agujas del chispómetro son también del tipo de costura, y el sistema de ajuste de la distancia entre puntas lo he hecho a base de un tornillo de 1,5 mm. de rosca fina, plástico y soldador.

En cuanto al circuito propiamente dicho, se puede observar que el relé ruptor está en serie con el primario de la bobina de encendido, y al tener dicho relé una impedancia mucho más alta que la bobina, la caida de tensión en sus bornes dejará muy poca tensión para atacar la propia bobina.
Esta disposición que podría parecer mejorable si en el relé se intercambiaran los contactos C por NC y la bobina de alta se alimentara a partir del contacto NA (normalmente abierto), y el terminal de éste fuera directamente a masa, en realidad se ha hecho de forma consciente, ya que de esta otra manera, las pequeñas pilas de 9 Volts se agotarían en pocos segundos, perdiendo casi toda su energía en forma de calor en su propia resistencia interna, ya que la bobina de encendido representaría para ellas casi un cortocircuito.

En este tipo básico de emisor, similar a los utilizados en 1896 por Popoff y Marconi, la antena es el único elemento que establece la frecuencia de funcionamiento. Hubiera sido preferible por tanto utilizar una antena suficientemente larga para trabajar en rangos de onda corta, pero habría perjudicado la portabilidad. Por ello, decidí acoplarle antenas del tipo dipolo de 1 metro, que al ser simétricas no necesitan toma de tierra. En cuanto a la frecuencia, al resonar a 1/4 de la longitud de onda, representará:

frecuencia = velocidad / longitud onda
300.000.000 / (1*4) = 75 .000.000 = 75 Mhz.

El conjunto fue montado sobre una base de madera, intentando en lo posible seguir un poco la estética de los equipos de 1900. Al final quedó como muestra la figura siguiente: (la antena dipolo de 1 metro por rama no aparece aún aquí por no estar montada):


Aspecto de emisor a chispas, aún sin el soporte de la antena dipolo




El emisor comenzó a funcionar al primer intento. La corriente que circula por el primario de transformador es muy baja, debido a tener el bobinado de relé ruptor en serie y a la baja potencia que las pilas de 9 volts pueden suministrar sin sufrir una fuerte caída de tensión. Un cálculo de la potencia consumida arroja los 1,7 watios, aunque, es muy posible que la salida real de radiofrecuencia no supere el 10 % de este valor.


Continuará... Un saludo a todos

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- T.S.H. de Marconi de demostración - 2 -

- Receptor a Cohesor del Branly -


El primer sistema para detectar ondas electromagnéticas fue el llamado "Aro de Hertz", un aro metálico abierto y acabado en dos contactos ajustables muy próximos en que saltaba una débil chispa. Tal dispositivo fue utilizado precisamente por Heinrich Hertz para detectar las supuestas "ondas" cuya existencia había predicho de forma matemática veintidós años antes el físico James Maxwell. Pero este sistema adolecía de una sensibilidad de detección muy baja, de apenas unos metros a partir del emisor basado en un explosor de chispas alimentado por un carrete de Ruhmkorff...

De la época pre-radio son los físicos James Maxwell, Heinrich Hertz, Edouard Branly y Temistocle Calzecchi Onesti, tan importantes por sus aportaciones como los que vinieron después




De ello se dio cuenta el joven Marconi al realizar sus primeras experiencias en el jardín de la casa solariega de su familia cerca de Bolonia, así como también diversos físicos experimentales: en Rusia Alexander Popov, en Inglaterra Oliver Lodge y en la India Jagadish Chandra Bose... de manera que todos ellos acabaron utilizando variantes del detector más sensible anunciado por el profesor francés Edouard Branly, basado a su vez en una extraña propiedad de las limaduras metálicas descubierta pocos años antes por el profesor de un liceo italiano llamado Temistocle Calzecchi Onesti.


Algunos "Padres de la Radio": Marconi, Popov, Lodge y Chandra Bose, todos importantes pero ninguno imprescindible




De hecho, contra las polémicas actuales en redes, habitualmente desinformadas, la radio no tuvo un "inventor" determinado, si no que fue un "invento colectivo" en que medio centenar de investigadores durante más de 30 años fueron aportando descubrimientos y experiencias hasta que la tecnología estuvo madura para surgir a principios del siglo XX. Como digo, todos importantes, aunque en justicia no en el mismo grado, y ninguno de ellos realmente imprescindible...

Vale, decía que de una manera contraintuitiva, las limaduras metálicas, en su mayoría no constituyen un buen conductor eléctrico, ya que siempre están cubiertas por divesas capas de óxido, grasas y suciedad... constituyendo en realidad una cadena de elementos conductores separados por delgadísimos dieléctricos, de pocas micras de espesor... De manera que al aplicar un cierto voltaje entre los electrodos, no observamos el paso apreciable de corriente ...pero también podemos ver que si vamos subiendo el voltaje, en un cierto momento la diferencia de potencial es capaz de "romper" estos dieléctricos, creándose una chispa que pese a ser diminuta, localmente el capaz de "fundir" entre sí los puntos de contacto... En realidad, dejando de lado absurdas teorías incluso de fundamento cuántico, lo que ocurre es que se crea una micro-soldadura permanente que a partir de entonces ya deja pasar la corriente eléctrica...

Bien, en esta descripción del fenómeno no me extenderé demasiado, porque es largo y físicamente más complejo de lo que parece, pero digamos que si la tensión de ruptura de un cohesor en estado de aislamiento es de 10 Volts y le aplicamos una polarización continua de 9 Volts, se mantiene aislado, pero si a eso le sumamos una señal alterna, por ejemplo de la señal de radio procedente de una antena, de 3 Volts, los picos máximos alcanzarán los 12 Volts, entonces superará el umbral y el cohesor se volverá conductor, pudiendo accionar un relé que active una campana... El problema es que tales soldaduras permanecen hasta que el cohesor recibe un pequeño golpe, lo cual es llevado a cabo de forma automática por el retroceso de relé de aviso o por otro adicional, llamado descohesor.

Este sistema, totalmente ajeno a la electrónica por entonces inexistente, puede parecer rústico y poco sensible, y realmente era ambas cosas, pero su sensibilidad superaba en varios órdenes de magnitud al Aro de Hertz y comenzó permitiendo las primeras experiencias de los pioneros de la radio, primero desde una esquina a otra de un jardín, saltando un par de kilómetros con una montaña por en medio, cruzando el Canal de la Mancha, y más adelante comunicar ya de forma comercial estaciones de T.S.H. (Telegrafía Sin Hilos) entre buques o instalaciones fijas a cientos y miles de kilómetros de distancia.


- Primeras pruebas -

El tema de los cohesores lo desarrollé anteriormente con una serie de experiencias de las que no he hablado, y que creo interesantes para publicar, lo cual haré justo acabe esta parte del receptor, pero de momento digamos que ya tengo algunos cohesores funcionales y a partir de esto desarrollaré un receptor operativo de T.S.H de demostración.

En la siguiente imagen puede verse el cohesor montado sobre un soporte flexible de hilo de cobre, y en la parte baja del mismo un relé de 6 volts 50 mA modificado cuya armadura mueve un pequeño martillo que como ya he dicho tiene la misión de descohertizar (es decir, llevar el cohesor de nuevo a su estado de no conducción). Las dos bobinas son choques de radiofrecuencia, de 100 espiras de hilo esmaltado de 0.2, devanado a mano sobre dos ferritas procedentes del desguace de una fuente conmutada de ordenador.


Montaje experimental del primer cohesor de limaduras de hierro y un mini-relé descohesor




En este montaje, todos los elementos están en serie, es decir, la corriente de la fuente (en este caso 12 volts.) pasa a través del interruptor, después por uno de los choques, por el cohesor, por el otro choque y finalmente por el relé.

Una vez probado, con el primer emisor que puede verse en "Emisor a chispas de demostración", la idea estaba bien, pero el relé se mostró demasiado débil para golpear el cohesor con la fuerza necesaria. Estaba claro que se necesitaban dos relés, uno sensible en serie con el cohesor, y otro, activado por el primero, suficientemente potente como para descohertizar (esta misma disposición, de dos relés independientes, la encontré posteriormente en circuitos de receptores de Alexander Popoff y de Marconi).


El segundo montaje ya tenía más aspecto de receptor




Circuito y dibujos explicativos del receptor mostrado arriba




Tanto en la fotografía como en el esquema pueden verse los detalles del montaje. El segundo relé, de 12 v. 200 mA, es de considerables dimensiones y capaz de dar un golpe respetable. Se observa también que dicho relé ha sido conectado en la misma configuración que un timbre de campana, es decir, mientras tenga corriente suministrada por el contacto de relé de activación, vibrará repetidas veces, dando un seguido de golpes sobre el cohesor hasta que éste vuelva a su estado de aislamiento.

Observé que la sensibilidad del cohesor no parecía variar demasiado al cambiar la tensión de alimentación, de hecho éste cambia su estado de aislamiento a condución en presencia de excitación de RF y aún sin la corriente de alimentación conectada. Aunque, naturalmente, el relé se activará antes con 20 volts, que con sólo 10. Otra cosa es que no conviene pasar de los 20 volts, ya que con tensiones superiores es fácil que se forme un arco voltaico en el interior del tubo, que calienta tando las limaduras de inutiliza el dispositivo.


Vista del receptor acabado, con la antena dipolo de 1+1 metros insertada en su soporte




Para mejorar la sensibilidad cambié también el relé de activación por un nuevo tipo más pequeño de 6 v. 20 mA. Al que modifiqué la armadura para que se activara con 4 v. 13 mA.

En una prueba posterior equipé este mismo receptor con un cohesor de limaduras de cobre, con una sensibilidad casi tres veces más alta que el de hierro original, y el problema que me encontré fue que los 18 volts de alimentación provocaban en dicho cohesor el efecto de avalancha inmediata, aún sin ausencia de señal de RF. Por ello tuve que bajar la tensión de alimentación del cohesor hasta los 9 volts (mediante una toma intermedia en el pack de pilas), dejando la de 18 v. para activar el relé descohesor.

En futuros receptores, estaría bien que la tensión de polarización de cohesor pudiera ser variada mediante un potenciómetro, lo cual permitiría probar diversos detectores y elegir el punto de más sensibilidad.

Aquí un vídeo, lamentablemente de mala calidad (como casi todos los míos), del funcionamiento de este receptor junto al emisor cuya construcción publiqué anteriormente. Además, esta filmación la realicé algunos años más tarde de la construcción del receptor y no refleja la sensibilidad que conseguí inicialmente, de una veintena de metros de alcance, ya que con el tiempo las limaduras del cohesor se oxidan y en consecuencia el detector se vuelve notablemente "sordo"...


Video del funcionamiento del receptor junto al emisor anterior...




En unas experiencias posteriores añadí algunas ideas, como el "cohesor magnético" y el de "excitación electromagnética", que curiosamente más tarde encontré también reflejadas en un viejo libro de 1907, de Augustus Righi, el que fuera profesor de Física de Marconi en la Universidad de Bolonia, al que el joven aristócrata asistió durante breve tiempo sólo como oyente, antes de seguir su propio camino y, realmente sin haber inventado nada destacable, conseguir que aquellos aparatos experimentales válidos solamente para efectuar demostraciones sobre la mesa de un laboratorio, se convirtieran en sistemas de radio comerciales capaces de comunicar a cientos y miles de kilómetros de distancia.


- Cohesor con "booster" magnético -

Durante las pruebas con los cohesores, he observado que cuando el cohesor está en el estado de "avalancha autocontenida" (ya explicaré esto que significa), un ligero campo magnético puede provocar que pase directamente al estadio de avalancha final. Este fenómeno, del que entonces no había encontrado referencias, me sugirió una pequeña modificación del circuito receptor que, tal vez, podría mejorar la sensibilidad del conjunto.

Para probarlo devané 150 espiras de hilo de 0.2 mm sobre el cohesor de limaduras de hierro, conectando un extremo de la bobina en el extremo correspondiente del cohesor, y el borne libre, al positivo de alimentación del receptor. De esta manera, la propia bobina actúa a la vez como electroimán excitador y como choque de RF (radiofrecuencia), convirtiendo el circuito "clásico" en algo que se podría llamar "cohesor con booster magnético"


El cohesor de hierro nº1 con el “booster magnético” montado en el receptor




Una vez montadas las antenas en el emisor y el receptor, hice una prueba de alcance y comprobé que el sistema había mejorado. Antes, con el emisor en la cocina de mi casa, la recepción se me interrumpía nada más sacar el receptor del comedor hacia el pasillo. Después, en cambio, al final del pasillo y junto a la puerta de la escalera seguía recibiendo perfectamente.

Ya sé que esta medida de campo no es demasiado "profesional" y que expresándolo así no pasaría un examen de Teleco. Pero hasta que me fabrique un generador de RF calibrado de más tensión (el que tengo sólo llega a 200 milivolts), no puedo hacerlo de otra manera.


- Prueba de excitación electromagnética -

En una última prueba, quité la bobina del paso anterior, desconecté la excitación directa de las antenas al cohesor y probé otra idea que se me había ocurrido: la excitación externa por inducción electromagnética. Devanando 10 espiras de hilo de 0.5 sobre el propio tubo del cohesor, y conectando los extremos de esta bobina directamente al dipolo.

De esto último observé con sorpresa que también funcionaba, aunque no con la sensibilidad del acoplo directo o a través de condensadores. No obstante, una vez tenga el generador de RF, será una prueba a repetir, midiendo valores y buscando la resonancia.

Continuará... Un saludo a todos

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- T.S.H. de Marconi de demostración - 3 -

- Estudio y construcción de cohesores -


...Ya comenté en el mensaje anterior un poco por encima la experiencia de Hertz para certificar la existencia real de las "ondas electromagnéticas" predichas por Maxwell, así como su "receptor" en forma de aro, de muy baja sensibilidad ...y también de forma resumida el camino que llevó al descubrimiento del cohesor, los trabajos de Calzecchi Onesti, de Branly y especialmente de Oliver Lodge, que fue quien se dió cuenta que su sensibilidad ante las chispas era en realidad hacia las ondas de radio que éstas provocaban, y le otorgó el nombre de "coherer" (cohesor).


Dispositivos de limaduras metálicas y circuitería utilizada por el pionero Calzecchi Onesti



Edouard Branly y los instrumentos que utilizó




También comenté que hay bastante literatura sobre la teoría del cohesor, desde la más realista de las "microsoldaduras", hasta los que ven la cuántica hasta en la sopa con un pretendido "efecto túnel". Pero entre todas las "explicaciones", la más curiosa que encontré y que parece redactada más por un político que por un cientíifico, decía: "...después de árduos estudios se ha llegado a la conclusión de que el funcionamiento del cohesor responde a alguna extraña cualidad de los contactos imperfectos." Así que se quedaron a gusto...


Aquí, otros tipos de cohesores primitivos




Bien, el caso es que antes de ponerme a construir el emisor dscrito dos mensajes atrás, y como siempre me gusta hacer, rebusqué un poco de información concreta sobre este dispositivo, y casi todo lo que encontré era muy general, tan solo algunos viejos "papers" de experiencias de Chandra Bose y en menor medida de Marconi y de Tesla, en que hablaban de la acción de distintos metales y su disposición y porcentajes ...pero puesto que el hierro era lo que tenía más a mano, comencé con él...


- Construcción del primer cohesor -

Mi primer cohesor fue construido a partir de un tubo de plástico transparente de bolígrafo BIC, cerrado en ambos extremos por las cabezas de dos tornillos galvanizados que atravesaban dos pequeños tapones de plástico, también del bolígrafo BIC. Para intentar mejorar el posible contacto, las cabezas habían sido limadas hasta dejarlas planas.

Las limaduras las obtuve de otro tornillo de hierro normal, procurando apartar las que tuvieran un tamaño sensiblemente mayor que las demás. En el tubo del cohesor, ajusté los contactos para que dejaran entre ellos una distancia de unos 4 mm, rellenando dicho espacio con la cantidad de limaduras necesaria para que cubriera un poco más de la mitad del diámetro del tubo.

Una vez acabado el cohesor, conecté entre sus contactos un tester en la escala de ohmios x1000 y pude comprobar como la resistencia se mantenía altísima, superior a 10 megaohmios. Al no disponer aún entonces de ningún emisor a chispas, arranqué en sus cercanías una pequeña bobina de Tesla, que como todo el mundo sabe, representó uno de los primeros generadores electronagnéticos disponibles, y mi sorpresa fue grande al ver que la resistencia del cohesor caía instantáneamente hasta unos 50 ohmios. Después, con un pequeño golpe sobre el tubo de plástico, observé como el valor regresaba al estado inicial.


El primer montaje para probar los cohesores fue el siguiente




- Primeras conclusiones -

En mis primeras pruebas con los cohesores de Branly pude observar que los cohesores son bastante “sordos”, y en muchos casos sólo detectan la radiofrecuencia con un valor superior a los 20-30 volts pico a pico. Por entonces no podía comprobar experimentalmente tal medida, pero sí me di cuenta que estos dispositivos necesitan un carro de excitación para dispararse.

Esto nos plantea una pregunta ¿Entonces, cómo podían utilizarse en 1900 para comunicaciones inalámbricas a cientos de kilómetros, con los deficientes transmisores a chispa de la época?

Creo que la respuesta está en la misma pregunta. Precisamente porque los transmisores utilizaban chispas y no circuitos de oscilación mantenida. Las chispas producen picos altísimos de RF, aunque su duración y por tanto su valor medio pueda parecer muchísimo más bajo. Como anécdota se puede decir que el transmisor Marconi que se instaló inicialmente en Poldhu, tenía una potencia media de 25 kw. pero que se calcula su potencia de pico superaba los 20 megawatios, más o menos la que tenía el famoso radar OTH ruso de los años 70 apodado el "Pájaro Carpintero", por la interferencia en forma de golpeteo que producía en los receptores de Onda Corta.


- Comprobación de características eléctricas -

Para comprobar un poco más seriamente el comportamiento del cohesor, construí dos más, también de limaduras de hierro y los conecté a la salida de una fuente de alimentación variable con un microamperímetro insertado en el circuito. Puse la tensión a cero y le di un buen golpe “descohertizador”.

En este momento, y siempre sin excitación externa de radiofrecuencia, comencé a incrementar progresivamente el voltaje, y la intensidad, que es del orden de pocos microamperes, comenzó a crecer de forma bastante lineal. Ya que la resistencia del cohesor en este estadio inicial es altísima, superior al megahom. Pero al llegar a una cierta tensión comenzó a manifestarse un fenómeno del que no había encontrado referencias en Internet y que yo llamé de "avalancha autocontenida". Es decir, que sin nuevos incrementos de tensión, la intensidad aumentaba durante unos segundos y se estabilizaba a un valor algo superior poco después. Este punto permanecía más o menos estable, con oscilaciones que parecían seguir un patrón caótico de baja amplitud.

Al seguir aumentado la tensión, estas avalanchas tardaban cada vez más en contenerse, hasta llegar un punto en que la intensidad se disparaba de golpe en una curva exponencial que subía rápidamente hasta el estado de corte de dispositivo (normalmente con una resistencia final de entre 30 y 50 Ohms).
En los tres cohesores que hasta entonces había construido, esta tensión de "avalancha final" oscilaba entre los 10 volts del Nº3 y los 20 volts del Nº1, y siempre utilizando limaduras de hierro, parecía depender tanto de la distancia entre los electrodos internos como del porcentaje de superficie de los mismos que cubriesen las limaduras.


Gráfico tensión-intensidad a través del cohesor




Repasando algunos apuntes encuentro un gráfico realizado por Nikola Tesla en 1899, en su estancia en Colorado Springs, en que establece las características de disparo de diversos cohesores dependiendo de la tensión continua de polarización.


Graficos de tensión/intensidad en cohesores realizados por Nikola Tesla en su época de Colorado Springs




Repito lo que ya dije anteriormente: Es conveniente utilizar tensiones de polarización inferiores a 20 volts, ya que a partir de esta tensión es frecuente que se forme un arco eléctrico entre las limaduras, que acaba soldándolas o incluso vaporizándolas en el interior del tubo.

Probando la reacción del cohesor a una excitación de radiofrecuencia en diferentes estadios de conducción, observe lo siguiente: Estando en la zona baja de conducción, y si la excitación es insuficiente para alcanzar la zona de avalancha final, el cohesor parece poseer una cierta "memoria" de la radiofrecuencia de cierto nivel recibida desde el último golpe "descohertizante". De tal manera, que a cada tren de ondas el cohesor "salta" en escalones ascendentes a un estadio superior de conducción, manifestando en cada estado el efecto anterior de "avalancha autocontenida". Hasta que por fin, un último impulso lo dispara definitivamente a la "avalancha final".

Entre la información de los distintos tipos de cohesores que encontré, destaca la del modelo Marconi de níquel-plata (en proporciones del 95% y 5% respectivamente), sobre todo por la extraña forma biselada que tienen los electrodos internos, que también son de plata. En un principio pensé que era una forma caprichosa para diferenciarlo del de otros investigadores, o bien para que las limaduras se compactaran en la parte baja con una cierta presión debida a su peso, pero en realidad esta disposición servía para variar la sensibilidad del cohesor, simplemente girándolo.


Cohesor Marconi de sensibilidad ajustable




En efecto. Si está con la posición de los electrodos separados hacia arriba, las limaduras están concentradas en la parte baja, donde las armaduras están más cerca, y por lo tanto el cohesor tiene más sensibilidad. Si en cambio lo giramos 180 grados las limaduras se quedarán entre los contactos muy separados, con lo que la sensibilidad será menor.

Otro detalle de este cohesor es su hermeticidad, ya que Marconi le aplicaba un vacío parcial antes de sellar el cristal del tubo, con la intención de estabilizar los metales utilizados frente a una progresiva oxidación que cambiaría sus características.


- Fabricación de cohesores de distintos metales -

En los días siguientes fabriqué algunos cohesores más, de diversos metales y con distintos tipos de construcción:


Algunos de los cohesores construidos




Los tres primeros eran de limaduras de hierro, y funcionaban más o menos igual. Eran estables y se descohertizaban fácilmente, adquiriendo una resistencia máxima superior al megahomio. Mantenían bien una tensión de polarización de 18 volts, sin sufrir avalanchas, lo cual redundaba en una buena sensilibilidad conjunta, pues al dispararse activaban muy bien el relé de 4 volts colocado en serie con ellos.

- El Nº 1 aparece aquí con la bobina de 150 espiras del potenciador "booster" magnético (véase detalles del "booster" en Receptor a cohesor de Branly), lo que lo convierte en el más sensible de los tres.

- El Nº 4 es de níquel obtenido por abrasión mediante un rodillo de lija y un Dremel. Presenta una resistencia altísima, mayor de 6 megahomios, por lo que necesitaría una tensión de polarización muy alta. La sensibilidad que presenta a la RF no es nada del otro mundo.

- El Nº 5 es de cobre. Todo lo contrario del anterior. La polarización no puede subir de 4 volts porque se produce la avalancha. La sensibilidad a la RF es alta, pero es inestable y difícil de llevar al estado de máxima resistencia.

- El Nº 6 es de latón. Promete bastante, yo diría que es más sensible que el de hierro, aunque no admite los 18 volts de éste. Una vez montado en el receptor, no había manera de descohertizarlo a esta tensión y el relé de desactivación no paraba de golpearlo.

- El Nº 7 es de inox. La sorpresa ha sido que se porta casi como el níquel Nº 4. Altísima resistencia y poca sensibilidad a la RF.

- El Nº 8 es de plata. ¡Buf...!, conduce demasiado y se dispara con sólo mirarlo (es un decir, naturalmente), no puedo polarizarlo con una tensión superior a los 2 volts sin que se produzca la avalancha. Es muy sensible a la radiofrecuencia, pero muestra mucha inestabilidad.

- El Nº 9 es de niquel obtenido a base de lima, ya que la altísima resistencia del Nº 4, de este mismo material, me hizo sospechar que dependiendo de las características mecánicas del metal, la abrasión con el Dremel puede producir una temperatura tan alta en las partículas que las oxida instantaneamente, especialmente en las de muy pequeño tamaño. La sospecha se confirma. El comportamiento de este "níquel" no tiene nada que ver con el Nº 4. Se polariza bien a 15 volts y muestra bastante sensibilidad.

- El Nº 10 es de inox, también obtenido a lima. Igual que el anterior, muy buen comportamiento y nada que ver con el Nº 7. Alta resistencia en reposo, buena sensibilidad y se descohertiza fácilmente.


- Método constructivo -

El método constructivo más rápido fue utilizando tubo de PVC tipo "cristal". El único problema es que al ser algo flexible, el golpe descohertizante llega algo más amortiguado a las limaduras. En todo caso es un buen método para pruebas, ya que se construye en 20 segundos y podemos modificar el contenido o variar la distancia entre electrodos en el mismo tiempo.


- Conclusión de la comparación entre cohesores -

Hasta este punto, todos los cohesores que construí han funcionado más o menos bien para detectar la presencia de radiofrecuencia. Pero hasta no disponer de un generador de RF que me proporcione al menos 30 volts pico a pico, no podría ofrecer características más concretas de los diversos cohesores, como las curvas de sensibilidad.

Estas curvas sin duda variarán no sólo con el material, su granulometría y grado de oxidación (que en muchos metales, como el hierro o el cobre, aumenta rápidamente con los días), si no también con la superficie real de contacto entre las dos armaduras y la distancia entre las mismas. A priori, en este momento, ya podía adivinar un "abanico de margen de impedancias" que aconsejarían cada uno de ellos para un determinada carga y tensión de polarización.


- Construcción de un cohesor de buenas características -

¿Vosotros sois supersticiosos?... Yo no lo era, al menos hasta que probé mi COHESOR Nº 13...

Es un INOX-PLATA de composición 5:1, y posee la característica de sensibilidad variable del cohesor de Marconi, es decir, está construido con armaduras de plata en forma de V, por lo que dependiendo de la posición en que esté, es posible hacer que se active con más o menos señal.

Para las medidas utilicé un "Generador de impulsos amortiguados", que describiré en el próximo mensaje, que permitía obtener trenes de ondas amortiguadas con valores de pico iniciales de 0 a 95 volts, en dos escalas de 25 y 95 volts.

En este caso, la sorpresa fue que en posición de máxima sensibilidad. con la "V" de los contactos hacia arriba, se activaba con SÓLO 2 VOLTIOS DE RF... INCREÍBLE (30 veces más sensible que mi cohesor patrón de HIERRO Nº 1, que se activaba con 60) y cinco veces más que el que utilizaba Nikola Tesla en su laboratorio de Colorado Springs. Naturalmente, girándolo 180 grados, la sensibilidad disminuía 18-20 volts.
En cuanto al comportamiento, era extraordinariamente estable, fácil de descohertizar y como todos los cohesores que he fabricado hasta ahora, la construcción era sencillísima y a precio de saldo:

Materiales para fabricar el cohesor Inox-Plata:

1) Un par de centímetros de tubo de PVC tipo “cristal” de 5 mm de diámetro interno.
2) Seis centímetros de hilo de cobre de 1,2 mm, obtenido del “vivo” de un trozo de cable de antena de TV normal.
3) Dos trocitos de aislante de plástico del mismo cable (el que separa el vivo de la malla)
4) Un trozo de plancha de plata de 0,5 mm. de grosor y de 5 x 5 cm. (que se puede encontrar en cualquier taller de joyería por unos 3 o 4 euros y va a servir para fabricar treinta o cuarenta cohesores)
5) Una pequeña cantidad de limaduras de Inox (obtenidas con lima de grado medio de un tornillo cualquiera de A4 316)
6) Una pequeña cantidad de limaduras de plata (obtenidas de la misma plancha)


Materiales del cohesor de Inox-Plata




Los pasos de construcción:

1) Se cortan dos trozos de hilo de cobre, de unos 3 centímetros de longitud.

2) Con unas tijeras, se cortan dos trozos de plancha de plata de 0,5 x 0,5 cm.

3) Con un soldador de punta fina y estaño se sueldan cada uno de los extremos de los hilos de cobre en el centro de sus respectivos trozos de plancha, procurando que quede entre ellos un ángulo de 45 grados (aunque no es crítico).

4) Se cortan dos trozos de 1,5 cm. de aislante, con un extremo recto y el otro más o menos también a 45 grados.

5) Se prepara una pequeña cantidad de a Araldit rápido, y se unta la parte trasera de las planchas, es decir, la parte que tiene el hilo de cobre y la soldadura.

6) Se introduce el hilo con la planchita soldada en el trozo de aislante, procurando que el ángulo coincida, y se deja endurecer.

7) Se lima con cuidado el exceso de plancha de plata para que no sobresalga del diámetro del aislante, con lo que las armaduras quedan acabadas.

8) Se introduce una de las armaduras en el tubo de PVC cristal, hasta la mitad.

9) Se prepara el contenido mezclando cinco partes de limaduras de inox con una parte de limaduras de plata, y se
introducen en el tubo en una cantidad suficiente para que una vez cerrado con la otra armadura, y en posición horizontal, ocupe aproximadamente la mitad del diámetro interno (unos 0,2 cm cúbicos)

10) Para suplir el vacío parcial con que Marconi y Chandra Bose evitaban la oxidación de las limaduras, antes de cerrarlo se introduce un poco de gas argón procedente de una bombona de soldadura TIG, con lo que se asegura una buena estabilidad por mucho tiempo.

11) Se tapa el tubo introduciendo la segunda armadura, procurando que ámbas formen un bisel en V y que en la parte más cercana los contactos se queden a 1 mm. uno del otro, mientras que las más separadas se quedarán a unos 6 mm.

En cuanto a la tensión de polarización, las pruebas me dan como satisfactorios unos 2-3 Volts, que pueden suministrarse con 2 pilas de 1,5 en serie. Naturalmente, un valor tan bajo no permitirá que el relé de activación sea de 4 o de 6 v. Por ello he tenido que desarrollar unos relés de altísima sensibilidad, cuyas características y construcción también explicaré en sucesivos mensajes.

Y nuestro Nª 13 ya está acabado... Sólo queda conectarlo al circuito correcto y practicar el morse (por ejemplo ti-ti-ti-ta-ta-ta-ti-ti-ti = ... _ _ _ ... = S.O.S ) de una habitación a otra, o si el emisor no es un juguete de demostración y se dispone de una buena antena, seguro que un par de cientos de metros o incluso kilómetros más allá...


El cohesor de Inox-Plata acabado




Continuará... Un saludo a todos

La superstición da mala suerte.

Curiosa canción de Serrat (aunque me gusta más "Mediterráneo"), pero lo de "supersticioso" es sólo una expresión aislada e irónica dentro de un largo mensaje. No lo soy supersticioso en absoluto, como tampoco creyente de las cosas que se dan por sentadas sin argumentos racionales que las apoyen... Las verdades absolutas no existen, pero el pragmatismo para buscarlas sí...

Saludos...

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- T.S.H. de Marconi de demostración - 4 -

- Generador de impulsos amortiguados -

Hasta entonces había estado probando la sensibilidad de los cohesores por métodos indirectos, como la distancia a la que pueden detectar una misma señal. El problema es que hay demasiadas variables incontroladas que dificultan saber exactamente qué está pasando. Y en tecnología, sin medidas fiables es muy difícil sacar las conclusiones adecuadas y por tanto mejorar.

Para solucionar este problema hice un primer intento con un generador de onda continua. Para testear la sensibilidad de los cohesores y de sus circuitos asociados necesitaba algo que pudiera darme una señal de al menos 20 volts entre Onda Larga y el final de la Onda Corta. El circuito utilizado era un amplificador en clase A de una sola etapa, sin demasiados secretos. Utilicé el transistor BF495 alimentado a unos 30 Volts, en cuando a la impedancia de salida puede ser elevada, de entre 1 y 5 kilohomios, ya que el cohesor presenta una alta impedancia de entrada en el estado no conductor, y no cargará demasiado sobre el circuito de RF.


Circuito amplificador de radiofrecuencia en clase A




Monte el circuito de manera provisional, y con una entrada de 0.2 volts, procedente de un generador Promax y una alimentación de 30 volts, me daba 22 volts de salida de RF. Perfecto... Ataqué la entrada de antena del receptor Marconi equipado con mi primer cohesor, el Hierro Nº1, y mi sorpresa fue grande al ver que, ni por esas... no se enteraba del carro de señal. Siguió tan silencioso como una monje tibetano en estado de meditación.

Subí la tensión de alimentación a 50 Volts y reajusté la polarización de la base para mantener la simetría de la senoide. Ahora la salida de radiofrecuencia era de 40 Volts pico a pico. Debía sobrar. Lo conecté y... tampoco, el cohesor no se disparaba... es increíble, o algo falla o era mucho más “sordo” de lo que suponía ...Ya sabía que estos detectores necesitaban “algunas decenas de volts...” Pero en las pruebas efectuadas con mis módulos emisor y receptor (y eso que el primero de ellos tiene una potencia muy baja) con las antenas de media onda instaladas, la comunicación entre ambos equipos ya demostró un alcance considerable.

El caso es que no podía aumentar más la tensión de alimentación, no tenía fuentes adecuadas, y visto el caso, tampoco sabía cuánta señal de tipo continuo sería necesaria.

Así pues, tuve que cambiar la idea inicial. Si el cohesor quería picos de “caña” para activarse, los iba a tener. Como ya comenté en un mensaje anterior, el invento de Branly se lleva mejor con los picos de las oscilaciones amortiguadas, de una potencia muy superior a la media de la oscilación, que con la regularidad de las ondas continuas.

Por otra parte, el dispositivo podrá ser "sordo" pero también es rápido como un lince, y parece bastarle uno o dos ciclos de la amplitud adecuada para activarse. Por este motivo decidí construir un "generador de impulsos amortiguados, a igual que los emitidos por la emisoras de la época, pero que además pudiera ajustar tanto la amplitud como la frecuencia.


Circuito oscilador a relajación básico




A primera vista, el circuito es como la parte primaria de una Tesla en miniatura. Un rectificador "D1" con un condensador de filtro "C1" conectado directamente a 230 Vca, lo que nos da una tensión de 300 Volts. A partir de aquí, un divisor de tensión resistivo R2-PR1-R3 me proporciona entre 0 y 125 volts, con los que cargaremos el condensador "C2", situado en serie con la bobina "L1".

A los pocos segundos de enchufar el circuito a la red, el condensador "C2" ya estará cargado. Y en el momento que apretemos el pulsador "P", el condensador quedará unido al extremo inferior de la bobina y se descargará a través de ella, generando un impulso de radiofrecuencia amortiguada, cuyo primer ciclo es más o menos de la amplitud de la tensión almacenada en el condensador.

La señal hacia el cohesor se extrae a través de C3 y C4, de 100 picofaradios, que actúan también de separadores de la poca tensión residual de la red de 50 ciclos que pueda filtrarse a través del común y de las resistencias de 22 K.

De esta manera, apretando el pulsador cada dos o tres segundos, se genera un breve impulso de RF cuya amplitud desciente de forma exponencial, pero cuyo pico de entrada tiene el mismo valor que la tensión que recibe del potenciómetro.

Para la primera prueba, puse en "C2" un condensador de 10 nF y devané 20 espiras de hilo esmaltado de 0.5 sobre una forma de plástico. Comprobé con mi generador Promax que la resonancia se obtenía sobre los 2 Mhz.

Esta vez la cosa ya prometía. Conecté el circuito a la entrada de antena del receptor Marconi y con el mando del potenciómetro comencé a subir la amplitud. A 55 Volts el cohesor comenzó a dispararse esporádicamente, a 60 era mucho más constante, y a 65 Volts se dispara ya todas las veces.
Este margen se explica por dos factores: en primer lugar, el cohesor es un dispositivo que una vez golpeado se vuelve aislante, pero no recupera nunca en el mismo grado de sensibilidad. Y en segundo lugar, la descarga del condensador "C2" a través del pulsador "P" adolece de las irregularidades de un contacto mecánico, con la chispa y los inevitables rebotes que puedan producirse.

Por este motivo, para disminuir el margen de error, las medidas deberán tomarse varias veces y calcular después la media aritmética.
En todo caso, el resultado es satisfactorio. Por primera vez he podido medir la sensibilidad real de un cohesor, y podré continuar con las pruebas siguientes, con limaduras de diferentes metales, contactos de diversas medidas y formas de construcción.

Bien, el circuito funcionaba, sólo quedaba calcular los valores de condensadores y bobinas para cubrir el margen deseado, montarlo todo en una caja y calibrar la escala del potenciómetro regulador de amplitud de impulso.

El montaje lo efectué en una cajita de plástico sin blindar, ya que los impulsos son de un amplitud considerable y no se verán afectados por el ruido eléctrico presente en el ambiente. Aparte de ello, y según se ve en la foto, he tenido que realizar una serie de taladros para refrigerar el interior, ya que debido a la presencia de un divisor resistivo que disipa unos 600 mW, en el pequeño espacio confinado la temperatura podría elevarse más de lo debido.

Al final, el sistema me proporciona impulsos amortiguados regulables desde 0 a 95 Volts, y de una frecuencia de 220 Khz a 24 Mhz, en tres escalas de 11 pasos cada una.


Circuito completo, con tres escalas de frecuencia que cubren de 220 Khz a 24 Mhz y salida de señal variable de 0-90 Volts



Aspecto frontal del generador de impulsos amortiguados montado en su caja



Distribución interna de los componentes, con la bobina multitoma en primer plano, que por longitud tuve que colocar en diagonal




Las primeras pruebas fueron según lo esperado. Tomando el cohesor de Hierro Nº 1 como “patrón”, que se dispara a 60 Volts, en casi toda la gama de frecuencias, fue comprobando otros de los construidos. A este respecto, el cohesor, en su simplicidad, es un detector de banda extremadamente ancha, ya que funciona desde tensiones continuas hasta valores de teraherzios, hecho que demostraton unos investigadores al establecer la continuidad de las microondas muy altas, con la radiación infrarroja.

En pruebas posteriores, especialmente al trabajar con mis cohesores de Inox-Plata de alta sensibilidad (2-5 volts), la escala de 0-95 volts se mostró demasiado imprecisa para valores bajos. Por ello modifiqué el circuito con un conmutador que cambia la relación del divisor de tensión del potenciómetro, para tener otra escala de 0-25 volts.


Continuará... Un saludo a todos

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- T.S.H. de Marconi de demostración - 5 -

- Registrador telegráfico -


Los registradores telegráficos son unos artilugios que al verlos en fotos o películas siempre me habían fascinado, así que me puse manos a la obra y en un par de días quedó casi listo.


Registrador telegráfico de cinta de papel




Como podéis observar, la estructura central es de madera tipo DM, de 8 mm de grosor, y el mecanismo de arrastre e impresión está montado sobre un cuadrado de metacrilato, material con el que también he construido las guías de la cinta de papel y el soporte de un rotulador de tinta no permanente recortado que hace la función de cabezal impresor.


Detalle del mecanismo




El sistema de arrastre de la cinta está formado por un pequeño motor con reductora procedente del objetivo de una cámara de video de desguace, cuyo engranaje final presiona la cinta contra un rodillo de presión de casette. La velocidad de arrastre, con una alimentación de 6 volts, es aproximadamente de 70 cm. por minuto.
Para volver la cinta hacia atrás o montar una de nueva, basta empujar el rodillo presor con el dedo y pasarla entre dicho rodillo y el engranaje superior. Debo decir que dicho engranaje actúa sólo a fricción, ya que la cinta de papel no tiene ninguna perforación donde puedan encajar sus dientes.
En cuanto al resto del material, estoy seguro que más de uno ya se habrá dado cuenta del detalle: el tambor es de un viejo proyector de cine de 8 mm. y la cinta de papel, aún más fácil: de serpentinas de verbena pegadas una tras otra hasta alcanzar una “serpiente” de unos 35 metros en total.

El solenoide de impresión es uno de mis típicos “hand made”, bobinados con hilo de 0.2 mm. sobre un núcleo obtenido de un interruptor magnetotérmico estropeado. Y el funcionamiento es el siguiente:

1) Cuando el solenoide recibe tensión, proveniente de una línea telegráfica, un manipulador morse o de un receptor a cohesor de Branly, hace subir su núcleo de hierro dulce, que empuja la cinta de papel hacia arriba, cerrando el interruptor de arrastre de cinta y presionándola además contra la punta del rotulador, con lo que el punto queda marcado claramente.
He preferido un sistema de arranque autómatico de la cinta de papel a un interruptor manual, ya que de esta manera se economiza mucha cinta y el sistema parece más acabado.

2) Viendo la imagen, se puede pensar que al cesar la tensión sobre el solenoide, el motor de arrastre se parará instantaneamente, con lo que el siguiente signo se imprimirá sobre el anterior, pero en realidad no es así, ya que al tener mucha reducción, el motor conserva una cierta inercia que hace girar el engranaje unos 3 u 4 milímetros, con lo que queda tal espacio en blanco sobre el papel. De todas formas, el tiempo de parada posterior a una activación, y por tanto el avance máximo del papel en ausencia de señal, se puede regular mediante un condensador electrolítico en paralelo con el motor. He comprobado que un valor de 4.700 microfaradios es perfecto para una tensión entre 3 y 6 volts y proporciona unos 8 mm. de margen.


Montaje de prueba con un manipulador Morse




En este montaje de prueba, he conectado el registrador directamente a un manipulador morse, y el resultado ha sido perfecto. Con el receptor a cohesor he tenido algunos problemas derivados de que, dichos receptores entregan impulsos demasiado breves que apenas dan tiempo a que el motor coja revoluciones, y la velocidad de arrastre disminuye mucho, llegando incluso a detenerse y repetir el punto de impresión. Aunque, en realidad, pienso que este contratiempo será fácil de solucionar mediante un relé que actúe como monoestable de tiempo mínimo.


Vista trasera del aparato




En la vista trasera se puede observar el tamaño reducido del motor y parte del cableado, que aún no es definitivo, ya que sobre la plataforma debo montar el pack de baterías, el sistema de ajuste de tiempo de parada y los terminales roscados de entrada para conectar este equipo a los demás.

Continuará...

Y ahí va esta vez mi saludo para todos en un formato distinto; en puro código Morse impreso en la cinta de mi nuevo registrador.

Genial!
De principio a fin.
Aunque ya sabía que Anilandro es un hombre de recursos, lo del papel de serpentina es de
Sigo este hilo con interés.
Gracias por tus explicaciones.

Gracias. Siempre me ha gustado improvisar con los materiales más a mano. Vivo en un sitio pequeño y no es fácil encontrar cosas un poco especiales, como cinta estrecha de papel...

Tengo dos temas más en relación al T.S.H. Marconi, y estaba dudando si saltármelos para que no se alargue demasiado, pero puestos en ello los añadiré...

Un saludo...