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EQUIPO PARA MEDICION DE INDUCTANCIAS PDF Imprimir E-mail

Antes de comenzar a construir equipos de radio es necesario desarrollar una serie de pequeños instrumentos que nos permitan acceder a medidas que no son posibles con un simple tester.

En este articulo explico como construir con componentes comunes un medidor de inductancias, permite fabricar bobinas para circuitos sintonizados de la mejor calidad, dado que no es posible armar buenos equipos sin buenos filtros de entrada, y para eso debemos poder medir ciertos parametros que sin instrumental es imposible, y como el instrumental especifico es caro... lo construimos y de paso estudiamos la teoria de los circuitos. Uno de los principales problemas en la construccion de equipos para radioaficionado es poder hacerlos duplicables, esto es, que asi como yo lo puedo armar y calibrar en mi taller de Burzaco tambien debe poder hacer lo mismo un estudiante de Cordoba o un aficionado de Rosario. Es por eso que utilizo para mis proyectos transistores e integrados comunes y corrientes, facilmente asequibles en todas partes. Pero mis buenas intenciones chocan contra una pared al momento de fabricar una bobina. Normalmente puedo decir “15 espiras de alambre de 1mm sobre forma de 5/8 de pulgada” y pienso que todo el mundo la va a poder hacer, pero... ¿y si tengo una forma distinta?, ¿y si tengo un alambre diferente? ¿Y no hablemos de bobinar sobre ferritas o toroides! En esos componentes la disparidad de caracteristicas es enorme. ¿Como puedo superar este escollo? Simple: en todos mis circuitos doy el valor de la inductancia, solo tenemos que construir este simple inductametro, que ademas funciona como generador de RF (radiofrecuencia) y calibrador de filtros de entrada, conseguir una forma, un poco de alambre, bobinar, medir y listo, ya tenemos una de las partes mas delicadas del equipo en condiciones. Aclarado este punto importantisimo, pasaremos a una breve revision sobre bobinas y circuitos sintonizados. Tomemos como ejemplo el circuito de la figura 1.

Figura 1

Alli observamos un oscilador acoplado a una bobina de 10 uHy por medio de un resistor de 10K y a un condensador de 47 pF en paralelo con esta. A su vez todo el conjunto esta acoplado a un voltimetro de radiofrecuencia que sirve para medir la tension presente en los extremos del circuito. Si hacemos correr el oscilador desde, digamos 1 MHz hasta 15 MHz (lo pueden hacer con el Bode Plotter del Workbench) observaremos que la tension hace un pico en la zona de los 7.5 MHz. Esto quiere decir que una emisora en esa frecuencia va a generar mas tension que una supongamos en 1.4 MHz u otra en 14 MHz. Esto hace que escuchemos una frecuencia (la de sintonia) y no todas las demas. Este pico de tension se conoce como resonancia del circuito y puede calcularse con la formula:

 

Formula

Ahora bien, si queremos escuchar una emisora en una frecuencia determinada y no otras calculamos un circuito sintonizado de estos y ya esta... Pero no todo es tan facil. Veamos algunos detalles: Si aplicamos una frecuencia de 7.5 MHz con el oscilador a una amplitud de 10V obtenemos en el voltimetro una lectura de unos 5.5 Vp (de pico). Si nos desplazamos hasta los 5.1 MHz o los 10.7 MHz la tension cae a la decima parte (unos 0,55Vp). Estos son los puntos de –20dB (la tension cae 10 veces), una emisora de 1KW en 5,1 MHz se escucha 10 veces menos fuerte que una de 7,5 MHz. Si nos alejamos a 2 MHz tendremos apenas 0,135Vp y en 15 MHz 0,2 Vp como muestra la figura 2.

Figura 2

Habran notado el detalle de que el oscilador y el voltimetro se conectan a la carga por sendas resistencias de 10K. Probemos ahora haciendo el mismo trabajo pero con resistencias de 500 ohms, de acuerdo a la figura 3.

Figura 3

Aqui notamos que en la frecuencia de resonancia (7.5 MHz) la tension es de 9.5 Vp pero en 5.1 MHz y en 10.7 MHz ya no es 10 veces menor, sino que es ahora de 7.5 Vp. Los puntos de –20 dB estan ahora en 750 KHz y en 65 MHz, con 0,96Vp.

Figura 4

Como vemos en la figura 4, este circuito no es tan efectivo como el anterior, dado que es mucho mas ancho. Con esto observamos que este tipo de circuitos sintonizados deben cargarse con alta impedancia para que sean efectivos y puedan discriminar eficazmente las emisoras. Comparando las dos figuras vemos que la primera es mas aguda que la segunda, siendo entonces de mejor calidad para el proposito al que son destinadas. Esto se mide con el factor de merito o factor de calidad Q. Hay que detallar que en todo circuito sintonizado, ademas de la inductancia y la capacidad hay tambien presente resistencia. Hasta mas o menos los 30 MHz la resistencia se encuentra principalmente en el alambre de la bobina y en frecuencias superiores por la perdida en el dielectrico del capacitor, que es equivalente a una resistencia en el circuito. El Q (factor de merito o de calidad) de un circuito es el valor de la reactancia (ya sea capacitiva o inductiva) del circuito dividida por la resistencia del mismo.

Formula

Una forma clasica de construir una bobina con alto Q es bobinarla con alambre grueso, para que de este modo tenga menos resistencia. Pero para lograr mayor agudeza en la sintonia se utilizan bobinas con nucleo de ferrita. La inclusion de este elemento hace que aumente notablemente el factor de calidad del inductor, pero crea el inconveniente (para el que no tiene instrumental especifico) que las caracteristicas de la bobina varian de acuerdo a la permeabilidad del nucleo. Este ultimo inconveniente se puede solucionar facilmente construyendo un simple pero efectivo medidor de inductancia que ya mismo paso a describir. Descripcion del circuito:

Figura 5

En la figura 5 podemos ver el circuito completo del medidor. Este es un instrumento doble, la primera etapa es un oscilador de radiofrecuencia, que cubre aproximadamente entre los 2 y los 6 MHz, de modo que a la mitad de su recorrido se encuentre la banda de 80Mts (3,5 a 3,75 MHz). Hice entonces una salida como para poder calibrar los filtros de entrada del equipo QRP o para poder probar la etapa de potencia, entre otras cosas. Este oscilador es un Hartley, que funciona muy bien en bajas frecuencias, da una onda senoidal muy pura, arranca siempre y es extremadamente sencillo, lo que lo hace ideal en un proyecto para principiantes, dado que una de las cosas mas feas que le pueden suceder al aficionado novato es armar algo y que no funcione, o que lo haga con dificultad. Todavia recuerdo algunas de mis frustrantes primeras experiencias, en una epoca que casi no habia instrumental y la bibliografia era para entendidos. Menos mal que abandonaba los proyectos solo por un tiempo (hasta que se me fuera el enojo) y luego perseveraba nuevamente hasta que funcionaran bien. Regresando al oscilador, este tiene como elemento activo un transistor FET (Field Effect Transistor o Transistor de Efecto de Campo) tipo BF245, que es muy comun, barato y de facil adquisicion. El circuito sintonizado es una bobina de 13 μHy hecha con un tubito de papel de fax que tiene 1,5 cm de diametro, al cual le bobine 48 espiras de alambre para transformador de 0,70mm2 con una derivacion a las 14 espiras del lado de masa. Todo el bobinado ocupa unos 4 centimetros. Para variar la sintonia utilice una seccion de un condensador variable de radio vieja, que tiene una capacidad de 410 pF. La salida de este oscilador genera 6 Vpp y para evitar cargarlo, lo que provocaria inestabilidades y hasta el apagado del mismo, le sigue una etapa buffer con un transistor BC547 que le permite excitar otros circuitos sin inconvenientes. La salida de este buffer va a una resistencia de 100 ohms que por medio de una ficha RCA me permite salir al exterior, en caso de utilizar solamente el oscilador para el caso de necesitar ajustar un filtro, por ejemplo. Hay una llave a palanca que permite desconectar el oscilador del inductametro. A la salida del buffer tenemos el corazon del instrumento. Vemos que del emisor del transistor BC547 sale un capacitor, al que le sigue una resistencia de 4.700 ohm. Este conjunto es asi para presentar una alta impedancia al circuito sintonizado (recordemos la diferencia entre la figura 2 y la figura 4). Le sigue una llave de 3 posiciones con diferentes capacidades y los bornes para la bobina a medir, una resistencia de 4.700 ohm (por la misma razon de la alta impedancia) y entra a un bloque de ganancia (tipicamente 25 dB –unas 15 veces-) hecho con dos transistores BC547 que excita un instrumento cuya medida es en forma logaritmica, que nos permite un mayor rango de mediciones. En mi caso utilice un humilde vumetro de un grabador viejo. Este bloque medidor tiene a su vez acceso desde el exterior con otra ficha RCA para el caso de utilizarlo en forma independiente. El principio de funcionamiento del sistema es el siguiente: en los bornes marcados Lx colocamos la bobina que deseamos medir. Seleccionamos con la llave de 3 posiciones uno de los condensadores y barremos con el oscilador desde 2 hasta 6 MHz. En algun momento, la aguja del vumetro va a subir y bajar. Ese es el punto de resonancia del circuito sintonizado. Dejamos entonces el oscilador en el punto en que la aguja deflexiona al maximo y procedemos a medir la frecuencia. Si armaron el frecuencimetro digital les sera facil cumplir con la tarea. Si no lo hicieron sugiero que con paciencia vayan buscando un amigo con receptor banda corrida (puede ser en un Radio Club) y anoten en la caratula del aparato los valores de frecuencia batiendolo con el OFB (oscilador de frecuencia de batido) cada, por ejemplo, 500 KHz y marcando con mas detalle la banda de 80 Mts. 3,5 a 3,75 MHz. Una vez medida la frecuencia, podemos saber la inductancia por medio de la siguiente formula:.

Formula

L = en Hy C = en pF F = en MHz

Como sabemos el valor del capacitor (es uno de los que seleccionamos con la llave de 3 posiciones, cuyo valor tambien debemos colocar en la caratula del equipo) y sabemos el valor de la frecuencia (por medio del frecuencimetro o la lectura en el frente) nos queda solamente hacer un pequeño calculo y ya tenemos el valor de la inductancia. Puede parecer engorroso, pero detengamonos en el siguiente razonamiento: un medidor de inductancia profesional o un Qmetro son carisimos y dificiles de conseguir. Aqui con este aparatito no gastamos mucho dinero, mas el costo de una simple calculadora (que se puede pedir prestada) y obtenemos un resultado con buena precision. Con esto hacemos cumplir un viejo axioma que dice “Tiempo tengo,... dinero no”. Y podremos entonces encarar la parte mas divertida, que es la especifica de radiofrecuencia sin temores al fracaso o al mal funcionamiento. Ofrezco aqui una plaqueta como tentativa, en realidad se puede armar de cualquier forma, incluso tipo ara?a al aire que funciona igual. Como detalle cabe observar que el preset que esta en serie con el vumetro hay que experimentarlo, porque depende de lo “duro” que sea el instrumento. En mi caso utilice uno de 500 ohms. Para calibrarlo hay que encender el equipo sin colocarle ninguna bobina y regular el preset para que el instrumento llegue a fondo de escala. Mas adelante explicare como utilizar este instrumento para el ajuste de filtros de entrada.

Lista de materiales inductametro:

Resistencias:

 

6100 ohm
3220 ohm
1470 ohm
1preset 500 ohm
21 Kohm
24,7 Kohm
110 Kohm
127 Kohm
1100 Kohm
11 Mohm

Capacitores:

 

127 pF
247 pF
1150 pF
1410 pF Variable
21 nF (102)
90,1 uF (104)

Transistores:

 

1BF 245
3BC 547

Varios:

 

1llave palanca
1llave 3 posiciones
2borneras
2fichas RCA
1vumetro
1tubito de fax
1alambre 0,70mm2

Figura 6

Figura 7

 

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