Faça Você Mesmo: Rádio de Galena

Esta matéria foi produzida pelo Professor Luiz Ferraz Netto (leobarretos@uol.com.br). Esta matéria e muitas outras mais podem ser pesquisadas em: http://www.feiradeciencias.com.br.

Essa matéria é recomendada para alunos da 8a série e iniciantes em eletrônica.

Parte Experimental

Nas partes anteriores vimos de modo bastante simples de que modo podem ser produzidas as ondas eletromagnéticas e sua propagação pelo espaço. Nada melhor para fixar este aprendizado do que realizar algumas experiências simples com ondas de rádio, tanto na transmissão como na recepção.

Iniciamos com dois projetos bastante elementares de transmissores, servindo inclusive de base para Trabalhos Escolares e Feira de Ciências.

Introdução
Antes de existirem transistores ou válvulas, as ondas de rádio eram produzidas por técnicas que, à primeira vista, pode parecer estranhos aos alunos/leitores. Um deles era a bobina de centelha ou Bobina de Rumkorff, cujo aspecto é mostrado a seguir, em (a) e seu circuito esquemático, em (b):

Esta bobina consiste, na realidade, num transformador de alta tensão, de núcleo aberto, dotado de um vibrador acionado pelo magnetismo do próprio núcleo. Seu primário tem poucas espiras, mas seu secundário consta de milhares de voltas de fio, produzindo assim tensões muito altas. A menos do vibrador, isso que estamos descrevendo é exatamente a bobina de ignição automotiva (no caso, o vibrador é substituído pelo platinado do veículo).

Quando ligada a uma bateria, a bobina produz faíscas de alta tensão que, aplicadas a um circuito ressonante e de antena, produz ondas de rádio.

É claro que essas ondas não levavam informação alguma, pois são ondas contínuas (Continuous Waves  -- CW), mas podem propagar-se a distâncias enormes. Interrompendo em intervalos regulares estas ondas, pode-se estabelecer uma comunicação codificada através do código Morse. Marconi, Hertz e outros pesquisadores da era do rádio utilizaram este tipo de configuração para experiências de transmissão de ondas de rádio. Há uma variante desses transmissores na nossa Sala 15; clique aqui.

É claro que, com o desenvolvimento de novas técnicas, o advento das válvulas e depois dos transistores, a bobina de centelha para a produção de sinais de rádio se tornou peça de museu, mas nada impede que tenhamos uma configuração semelhante em nosso laboratório para algumas experiências.

Projeto 1
Transmissor de faíscas
O projeto que apresentamos é puramente experimental/didático, de modo que seu alcance não ultrapassa alguns metros, e sua freqüência não é bem controlada, o que significa que não deve ser aplicado em qualquer tipo de comunicação a longa distância. Abaixo segue o circuito esquemático:

O “centelhador” é na realidade um vibrador que rapidamente interrompe e estabelece a corrente que circula pelo circuito. Esta corrente excita a bobina e o capacitor que formam o circuito “ressonante”, produzindo assim a oscilação que se propaga pelo espaço na forma de ondas eletromagnéticas.
O manipulador nada mais é do que um interruptor (botão de campainha) que permite ligar e desligar a corrente no circuito, de modo a se enviar mensagens em código telegráfico (Morse). Para experimentações a 'técnica da lima' (substituir o interruptor por um fio esfregando numa lima) funciona muito bem.

A bobina L1 consiste de 100 voltas de fio comum (cabinho 22) num bastão de ferrite, e o capacitor variável é do tipo comum (1 secção) aproveitado de algum velho rádio.

Para colocar em funcionamento, ligue nas proximidades do transmissor um rádio de AM sintonizado em freqüência livre.

Aperte o manipulador e ajuste o vibrador para que ele entre em funcionamento (vibração) produzindo uma pequena centelha entre seus contatos. Neste ponto, um forte zumbido deve ser ouvido no rádio colocado nas proximidades, atestando seu funcionamento. Ajuste CV para a melhor recepção.

Nota: Observe que o sinal “se espalha” por boa parte da faixa de ondas médias. Este problema é que impede que o transmissor tenha aplicações diferentes das experimentais, pois interferiria em outras emissões.

Projeto 2Microtransmissor transistorizado

Uma versão moderna, de freqüência estável, pode ser montada com apenas um transistor, conforme a esquematização a seguir:

A montagem, em ponte de terminais, é a ilustrada abaixo.

A bobina L1 consiste de 80 voltas de fio, comum ou esmaltado (#22 ou #24), enroladas num bastão de ferrite de 10 a 15 cm de comprimento, 1,0 cm de diâmetro, com tomada na 40^a espira. O transistor pode ser oBC548 ou qualquer equivalente de uso geral.

O variável pode ser aproveitado de um rádio transistorizado fora de uso.

Para ajustar o transmissor, que opera emitindo onda continua (CW), basta apertar o manipulador e ajustar CV para que seu sinal seja captado num radinho nas proximidades, sintonizado num ponto livre da faixa de ondas médias.

Lista de materialQ1 - BC548 ou equivalente - transistor de uso geral
L1 - descrita acima
CV - descrito acima
C1 - 22 nF - capacitor cerâmico
C2 - 100 nF - capacitor cerâmico
R1 - 10k, 1/8W - resistor (marrom, preto, laranja)
S1 - Manipulador ou interruptor de pressão
B1 - 3V ou 6V - 2 ou 4 pilhas pequenas
Diversos: fios, bastão de ferrite, suporte de pilhas, ponte de terminais, base de montagem etc.

Projeto 3Como construir um rádio "galena"
Os elementos necessários para a montagem de um rádio galena (seguindo o circuito da figura anterior) são simples e fáceis de serem encontrados nas lojas especializadas. São basicamente os seguintes:

1. Fio de cobre esmaltado para o enrolamento da bobina. Vamos precisar de 20 metros de fio # 24 (lojas de enrolamentos e consertos de motores);

2. Um tubo de PVC, ou mesmo, de papelão duro, para enrolar a bobina. Para se ter uma idéia grosseira desse tubo, basta dizer, que é possível substituí-lo pelo tubo de papelão no qual vem enrolando o papel higiênico. Esse tubo de material bom isolante elétrico tem comprimento de 10 a 12 cm e diâmetro entre 2,5 e 3,0 cm.

3. Um capacitor fixo. Seu valor é algo como 78 pF (leia 78 picofarad), disco ou cerâmico.

4. Um diodo de germânio para RF. Serve o tipo OA-90 ou equivalente (1N34 etc.)

5. Um fone de ouvido (cristal). Obtido de antigos rádios à pilha (os atuais fones de 8 ohms não servem!).

6. Fios longos para serem usados como antena e como “Fio-terra’’. Uns 20 metros de cabinho # 22 devem ser suficientes.

É claro, necessitamos das especificações técnicas de cada um destes elementos, pois do contrário, nenhuma loja poderá nos fornecer o material adequado. Damos estas especificações, acima, junto com a lista dos materiais. É possível que você não entenda exatamente o que elas significam; mas, pode estar certo de que, o homem da loja, ao ler a especificação, saberá, com exatidão, o que está sendo pedido.

Em linhas gerais, a montagem de um rádio galena pode ser resumida nos itens abaixo.

1. Enrolar o fio esmaltado #24, no tubo, para obter uma bobina com núcleo de ar. Deixar 15 cm livre em cada extremidade e lixar essas extremidades para retirar o esmalte protetor (detalhe acima à esquerda).

2. A seguir, os diferentes elementos deverão ser ligados como mostra a figura acima. Seu professor ou um amigo técnico em eletrônica poderá auxilia-lo nessa etapa.

Eis duas montagens caseiras:

Projeto 4Transmissor e Receptor Mínimos

Esse projeto já se encontra descrito na Sala 15 - Eletrônica sob o título: Transmissor/Receptor Elementar 2. Para se transferir para lá, clique aqui.

Projeto 5Galena - versão 2

Como se sabe, um rádio galena (também denominado 'receptor de germânio', pelo fato do diodo de germânio substituir o cristal de galena) não necessita de fonte de alimentação própria para seu funcionamento; uma simples antena e uma boa tomada de terra asseguram seu rendimento.

A antena pode ter um comprimento de 20 a 30 m, dependendo de quão afastado você está da emissora de 'broadcasting'; ela poderá ser do tipo L ou T. A tomada de terra pode ser a torneira do cavalete do 'relógio da água' que faz parte da canalização urbana; também poderá ser realizada enterrando-se uma vareta revestida de cobre (obtida em casas especializadas de material elétrico) em local bem umedecido.

A bobina de sintonia pode ser feita com um tubo de PVC de 3,0 cm de diâmetro. Para sintonizar as rádios de ondas médias (tradicional OM), o enrolamento L1 comportará 40 espiras juntas e L2 com 120 espiras juntas, com tomada na 45^a espira a contar da extremidade de terra. L1 e L2 são enrolados no mesmo sentido e o espaçamento entre os dois enrolamentos deve ser de 3 mm. Ambos os enrolamentos usam fio de cobre esmaltado de diâmetro 0,2 mm.

Para receber ondas longas, L1 terá 80 espiras e L2 terá 220 espiras, com tomada na 80^a contadas a partir da extremidade que vai ligada em terra.

O capacitor variável (CV) poderá estar compreendido entre 400 pF e 500 pF; podendo-se usar tanto o tipo de dielétrico de ar como o de mica. O capacitor (C1) que vai em paralelo com os fones de ouvido (filtro para a rádio-freqüência) é de 1500 pF, cerâmico.

O diodo (D1) é do tipo de germânio e poderá ser um OA79, OA85, 1N34 etc. Os fones de ouvido devem ser de alta impedância; 2000 ohms ou mais.

A seletividade desse receptor não é muito alta, mas atende perfeitamente nossos motivos didáticos. Sua apresentação (e discussão) em Feira de Ciências é altamente recomendada,  não só por esclarecer os princípios da rádio-difusão, mas por tratar-se de uma aplicação totalmente ecológica e sem o consumo de nenhuma energia extra (a não ser aquela já transportada pela própria onda eletromagnética).

Projetos de Consulentes do Feira de Ciências
Do jovem João Gerônimo, tive a satisfação de receber um e-mail com a seguinte contribuição:

Criei um circuito de Radio Galena, com base em vários estudos. Achei diversos tipos de circuitos de Radio Galena, uns até usando válvulas!
Mas estudei mais o circuito do Prof. Léo. O meu tem algumas modificações, como:

- Em vez de usar um capacitor variável, uso um Resistor variável de 1k5;
- Mudei o valor do capacitor, de 78 pF para 150 pF;
- Em vez de usar o galena uso o diodo de silício.

Essas modificações fizeram com que meu "galeninha", como gosto de chamá-lo, funcionar com um volume relativamente alto! Isso graças a FEIRA DE CIÊNCIAS!

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