Radio Galena

Como construir una radio galena con materiales sencillos y que funcione muy bien.

Radio Galena Terminada
Terminada.

El objetivo de esta página es mostrar como se puede construir un receptor casero de tipo radio galena. Es muy fácil y se puede escuchar con toda normalidad usando auriculares. Al final del texto se añaden algunos consejos por si acaso surgiera algún problema.

Aunque se trata de un montaje de carácter electrónico, la parte física del experimento trata de capturar el campo electromagnético que nos rodea. Construyendo una radio galena uno tiene la sensación de tocar el campo.

En este caso el campo electromagnético lleva música.

Primeramente señalar que una radio galena auténtica emplea un cristal de galena como diodo. Este material ya no se encuentra tan fácilmente, con lo que en su lugar se ha usado un diodo de germanio comercial, lo que resta romanticismo, pero es más práctico a la hora de conseguir los materiales y montarlos.

Antes de redactar este trabajo se han estudiado algunos otros montajes publicados en internet, y posiblemente la aportación principal de éste post a la comunidad son las gráficas de osciloscopio.

Para conseguir fabricarse una radio galena, hay que superar tres retos: Primero, capturar la señal de AM (Amplitud Modulada, que se emite entre los 300 y 3.000 KHz mas o menos). Segundo, demodular para extraer la señal de audio (entre 50 y 3.000 Hz mas o menos). Tercero y último, pasar esa señal a unos auriculares. No existe una solución única para el circuito, y de todos los existentes, este es el que se ha considerado mas apropiado por su claridad.

Circuito radio de galena
Circuito empleado, con conexión a tierra por la antena, el resto es flotante.

Primera operación: capturar la señal de antena.

Para capturar la señal se pueden hacer varias cosas:

  • Utilizar la antena del propio domicilio, muy posiblemente junto al enchufe de TV en la pared.
  • Colgar un cable por la ventana para que haga las veces de antena, pero la experiencia propia es que no alcanza la potencia suficiente para hacer funcionar el invento.
  • Para el uso de la radio galena en el campo, se requiere una antena portátil, que llevaría por ejemplo unos devanados metálicos conectados a tierra. En este caso la tierra podría ser simplemente un clavo grande clavado al suelo, mojado en agua.  Sin embargo, esta opción no se ha intentado.

Una vez identificada la antena, se dispone ya del polo de señal, el otro polo debe ser una toma de tierra.  La nostalgia indica que conectando la tierra a un grifo o a un tubo calefactor tiene que funcionar.  En este caso se ha elegido como toma de tierra la de los enchufes de la casa, que ha funcionado muy bien.

La imagen de abajo es la señal de radio la antena de la casa, 0,34 V en la frecuencia 1.190 KHz, tomada directamente con el osciloscopio. Se aprecia la modulación AM, y esta tensión inicial de antena es una garantía de que el camino tomado es bueno. Tensiones menores nos requerirían amplificaciones de tensión importantes, que en mi opinión no son fáciles de obtener con componentes pasivos. Se va a requerir amplificar en tensión esta señal ya que la demodulación con este circuito pierde un 70% de la potencia.

Entrada de antena para radio de galena
Señal de antena de Amplitud Modulada de 0,34 V.

Segunda operación: Convertir la señal de la antena de AM en señal de audio (demodular)

Para empezar se requiere eliminar media onda, lo que se realiza con un diodo. Hay que tener en cuenta que el diodo en conducción también elimina una parte de la señal, es este caso 0,3 V ya que es de germanio (0A90), con lo que si no se amplifica previamente la señal de antena solo van a quedar 0,05 V para los auriculares. Esto es claramente insuficiente, y por lo tanto se plantea un problema que hay que resolver primero, que es la preamplificación en tensión.

Para amplificar previamente la tensión de antena, la bobina de antena se acopla con otra en relación 30 vueltas con 160, que a lo sumo multiplicará la señal en tensión 5 veces, la relación de 160/30.  Este acoplo funciona como un transformador. En este caso se ve que la tensión a la salida de la segunda bobina es 1V, es decir, las bobinas acopladas convierten del anterior valor 0,34 V a 1 V. Ya se puede trabajar asumiendo las pérdidas necesarias en el diodo.

Salida bobina secundaria en radio de galena
Señal de antena multiplicada por tres, 1 V, bobina de 90 vueltas.

La siguiente operación es la sintonía.  Para ello se monta el circuito tanque con la bobina secundaria y un condensador variable en paralelo.  Este circuito podría, en teoría, amplificar algo más la señal de entrada, pero en este caso se ha comprobado que solo filtra frecuencias bajas (bobina) y altas (condensador).  Para mostrarlo debajo se expone el espectro no sintonizado, donde se aprecian picos muy importantes por debajo de la frecuencia que queremos escuchar.

Espectro mal sintonizado de radio de galena
Espectro en frecuencia no sintonizado.

y sin embargo cuando está sintonizado es mucho más claro

Espectro bien sintonizado de radio de galena
Espectro en frecuencia ya sintonizado.

Ya casi está. La tercera operación es quedarnos con los picos de amplitud de la portadora, y para eso se usa el diodo 0A91. Este diodo recorta media onda en inversa y 0,3 V de la «positiva». Con lo que la amplitud disminuye (1 V inicial alterna, -0,5 V de diodo inversa y -0,3 V de diodo directa, quedan 0,25 V) y se recoge como en la figura de abajo. Con este montaje se ha recortado el 70% de la potencia. Existen otros montajes que aprovechan la parte «negativa» de la señal, pero son algo más complicados y serían objeto de otra publicación. En todo caso el resultado se muestra debajo.

Demodulado en radio de galena
Esto ya se puede escuchar directamente con auriculares, 0,25 V en frecuencia de audio.

Atentos al detalle de que existe un pequeño rizado de alta frecuencia en el audio, porque la portadora «se cuela», pero se puede eliminar con un condensador en paralelo con las entradas del transformador.  Ese rizado se aprecia con el osciloscopio como en la imagen de abajo, sin embargo su potencia es muy pequeña (0,68 mV) en relación con la señal y se puede despreciar.  En el circuito que se propone no se aplica esta mejora para la radio galena.

Rizado del demodulado en radio de galena

Rizado parásito en la demodulada, de 0,68 mV a 1,14 MHz.

Ya está: Esta señal se puede llevar directamente a los auriculares pero…

Es más que probable que nuestros auriculares sean de baja impedancia, y nuestra señal tiene muy baja intensidad, con lo que la señal se perdería en ellos. Para poder excitar unos auriculares de 4 Oh. u 8 Oh. que son los que se venden hoy en día, debemos transformar la tensión en intensidad, operación llamada transformación de transimpedancia.  Se puede realizar con un transformador pequeño de la fuente de alimentación de cualquier cacharro casero de 220 V-9 V.

Se ponen las bornas de 220 V en la señal de audio, y la parte de 9 V en los auriculares, con lo que transformamos de baja intensidad en alta intensidad y listo.  La perdida de potencia en el transformador es despreciable.

Todo este montaje, realizado con un poco de cariño, se escucha muy bien. A continuación se exponen algunas pegas que pueden surgir cuando se realiza por primera vez una radio galena.

Cómo montar el condensador.

Estator:  Se recortan laminas de aluminio y papel de 8x10cm. Para cada una de aluminio dos de papel, que se colocan una encima y otra debajo de una de aluminio. Se apilan cinco de estos grupos de tres rectángulos sándwich siendo el pan el papel, y el embutido el aluminio. Obtenemos un estator para el condensador de 15 piezas (papel-aluminio-papel)+(papel-aluminio-papel)+(papel-aluminio-papel)+(papel-aluminio-papel)+(papel-aluminio-papel).

Parte móvil: simplemente se atornillan cuatro de aluminio, que deben quedar cada una entre dos laminas de papel del estator. El pomo para la parte móvil no es necesario que sea de madera, pero no está de mas para no tener que tocar las partes metálicas de la radio galena con las manos mientras está funcionando.

Como realizar la bobina.

Con paciencia, lo primero.  Se toma un tubo de 4 cm de diámetro, en este caso se ha usado manguera de riego pero se puede usar cartón o PVC.  Se arrollan 30 vueltas sin espacios entre ellas y eso será la bobina de antena.  El cable tiene que ser obligatoriamente esmaltado, para que el contacto entre espiras no de al traste con el efecto de bobinado.  El diámetro del cable no importa mucho, pero se suele usar de bobinar entre 0,2 mm y 0,8 mm, en este caso 0,4 mm.

bobina para radio de galena
Bobina montada.

A un milímetro de distancia de la anterior hay que arrollar 160 vueltas.  En este caso las primeras 60 vueltas van seguidas, o sea que la ganancia en tensión será por lo menos x2 (porque la bobina de antena tiene la mitad, 30).  De ahí hasta las 160 se saca un lazo cada 10, para poder sintonizar con la bobina.  Los cables con pinza de cocodrilo rojo y negro son los dos extremos de la bobina de antena (la pequeña), salen de la caja y van a la antena y a tierra.  El resto del circuito queda totalmente dentro de la caja.

Cómo montar el resto.

Con el diseño del circuito en la mano solo hay que cablear la caja. Se adjunta una foto con los detalles de donde queda el diodo, (circulo superior) la salida de auriculares (inferior derecho) y el cocodrilo de sintonizar la bobina.

La señal de antena de la casa debe venir por el centro del cable (el cilindro exterior es la pantalla). Los cocodrilos se conectan a los enchufes de pared como en la figura.

Un comentario sobre la sintonía de este modelo.

La resonancia del circuito tanque, que es el condensador en paralelo con una bobina, es para una frecuencia en Hz de
f= \frac {1} {2\cdot \pi\sqrt{L \cdot C}} o sea que para frecuencias altas, inducción y capacidad bajas mejor. De este modo para una radio en los 1.190KHz, la bobina se pone en 90 vueltas y el condensador casi sacado.  Esto implica que la ganancia en tensión que buscamos será x3 mas o menos. Para frecuencias mas bajas se debería obtener mayor ganancia, ya que la bobina en 150  vueltas debería amplificar x5, sin embargo la experiencia es que la potencia de la emisora es más importante que esta ganancia.

Y finalmente algunos consejos…

  • El cable de la bobina tiene que ser obligatoriamente esmaltado.  Para comprobarlo se realiza la prueba de continuidad con un polímetro en cualquier sitio del rollo, y si pita, ese rollo no vale.  A simple vista no es fácil saber si el cable es o no es esmaltado.
  • Hay que asegurarse con pruebas de continuidad de que el condensador no produce cortos.
  • El diodo puede estar roto y es mejor comprar dos, ya que cuestan 1€ como mucho. Hay que asegurarse de que no se usan con ninguna fuente de tensión. También se pueden comprobar con el polímetro, si éste tiene opción de prueba de diodos, .
  • Lijar adecuadamente los cables esmaltados antes de realizar las soldaduras. 
  • Como la radio galena sintoniza y tiene potencia de señal adecuada, se escucha perfectamente, y si se usan unos auriculares de calidad se mejora mucho la nitidez del sonido y también el volumen!.
  • Si además de todo lo dicho no funcionara, llamar a algún amigo que tenga algún aparato de medida puede ser clave para ayudar a encontrar el fallo.

Para otros puntos de vista.

Y ya solo espero que a quien lo lea le valga para algo.  Cualquier comentario, pregunta o sugerencia son bienvenidos.

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