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¿Cómo funciona un transmisor de distancia entre chispas?

¿Cómo funciona un transmisor de distancia entre chispas?

Aunque el principio de un transmisor de chispa puede parecer muy simple, los diseños eran mucho más de lo que podría parecer a primera vista.

Al observar cómo funciona un transmisor de chispa, se obtienen muchas técnicas de diseño interesantes. El funcionamiento del transmisor de chispa fue un poco más complicado de lo que muchos pueden creer hoy.

Operación de una vía de chispas

Antes de observar el funcionamiento del transmisor de chispa en general y ver cómo funciona un transmisor de chispa, vale la pena echar un vistazo al elemento central del circuito para ver cómo funciona.

Aunque el espacio de chispas puede parecer un elemento muy simple dentro del circuito del transmisor de chispas, comprender su funcionamiento es clave para poder ver cómo funcionan los circuitos. Los primeros pioneros tardaron un tiempo en comprender cómo funcionaba una descarga de chispas y, por lo tanto, cuál era la mejor manera de utilizar una en un transmisor.

Esencialmente, una vía de chispas actúa dentro de un transmisor como un interruptor electrónico. Cuando no ha disparado, forma un circuito abierto con una resistencia muy alta. A medida que aumenta el voltaje a través del espacio de chispas, se llega a un punto en el que el aire entre los contactos se rompe y el espacio de chispas se enciende o forma un arco y se ve una chispa. Cuando esto ocurre, el aire dentro del "espacio de chispas" se ioniza y se forma un plasma conductor.

Aunque los descargadores de chispas requieren un alto voltaje para que se forme la chispa, para mantenerlos se requiere corriente y, de hecho, la resistencia del espacio de chispas una vez ionizados y la corriente conductora puede ser tan baja como aproximadamente dos ohmios.


Spark gap de un transmisor de alta potencia que data de principios del siglo XX.

Este bajo nivel de resistencia significa que cualquier circuito transmisor de chispas debe poder suministrar el nivel requerido de corriente sin quemarse. Muchos de los primeros desarrolladores no entendieron esto: usaron bobinas de inducción para generar altos voltajes para hacer que se disparara la brecha de chispas, pero la bobina de inducción no fue diseñada para proporcionar la corriente necesaria y, a menudo, fallaron o se quemaron como resultado.

Mirando más de cerca la chispa en sí, la forma real de la avería es altamente impredecible y una vez que la chispa se ha encendido y el camino se ha establecido, incluso esto es muy variable. El nivel de corriente varía enormemente.

El resultado general es que la chispa genera energía de radiofrecuencia de banda ancha que puede acoplarse en el transmisor de chispa a una antena e irradiarse.

Al observar cómo funciona el generador de chispas, su funcionamiento es bastante tosco y, por lo tanto, no es de extrañar que no sea particularmente eficiente e irradie una señal pobre.

¿Cómo funciona un transmisor de chispas?

Al observar cómo funciona un transmisor de chispa, es necesario tener en cuenta que esta era un área de tecnología que se estaba desarrollando muy rápidamente a fines del siglo XIX y principios del siglo XX. Como resultado, se estaban desarrollando muchas ideas, algunas buenas y otras no tan buenas, y había una gran variedad en las formas en que funcionaban los diferentes transmisores de chispas.

En concepto, un transmisor de chispa muy básico consiste en una fuente de voltaje alimentada a través de una resistencia a un capacitor que tiene la brecha de chispa. El voltaje a través del espacio aumenta hasta que chispea. La chispa descarga la capacitancia hasta que está por debajo de un voltaje sostenido y la chispa se apaga. Luego, el condensador se carga de nuevo hasta que vuelve a encender y el ciclo se repite.

El espacio de chispas está conectado a la antena, lo que permite que la señal se irradie. Normalmente existen arreglos de sintonización para limitar el ancho de banda de la señal.

Los pulsos de alta amplitud resultantes del espacio de chispas tienen bordes muy afilados, es decir, la corriente aumenta de cero a un valor alto en un corto espacio de tiempo. Como resultado, generan energía de radiofrecuencia de banda ancha. Algo similar sucede con el impacto de un rayo que produce el crujido que a menudo se escucha en las bandas de onda media o corta.

La energía producida por los transmisores de chispa fue sintonizada en cierto grado por los circuitos sintonizados del transmisor y la antena, pero aún así irradian energía en un ancho de banda amplio. Como resultado, fueron retirados del servicio porque interferían con otros usuarios utilizando técnicas de banda mucho más estrecha como Morse y modulación de amplitud, etc.

Apagador del transmisor de chispas

Al observar cómo funciona un transmisor de chispa, un concepto que se adoptó al principio del desarrollo fue el de un apagador de chispas.

Uno de los problemas que se encontraron, particularmente con el funcionamiento de transmisores de chispas de alta potencia, fue que parte de la energía del circuito de la antena se transfirió de nuevo al circuito de chispas después de la primera ráfaga de oscilación. Esto transfirió la chispa a un arco de período corto. lo que redujo la eficiencia general y, en algunas circunstancias, provocó que ocurriera una transmisión en dos frecuencias separadas.

Se investigaron e implementaron métodos para "apagar" la chispa.

Un método de extinción aplicado a los transmisores de chispas fue reducir el acoplamiento entre los circuitos de la chispa y la antena.

Mejores métodos para "apagar" el transmisor de chispa implicaron la introducción de algunos métodos de desionización rápida de la chispa. Estos comenzaron a introducirse ya en la década de 1890 para evitar el desarrollo de un arco a partir de la chispa.

Uno de los primeros métodos de desionización de enfriamiento fue desarrollado por Elihu Thomson e involucró lo que él llamó un esquema de 'explosión magnética'. En esto, se aplicó un campo magnético convenientemente sincronizado en ángulo recto con la dirección de la chispa. Otras ideas incluyeron el uso de una ráfaga de aire directa para garantizar que se pueda extinguir cualquier arco.

La idea que ganó más popularidad para apagar el transmisor de chispas fue utilizar una brecha giratoria. Este consistía en uno o más elementos estacionarios y un elemento giratorio que tenía algunos radios salientes. Como los puntos de chispa giratorios solo podrían soportar una chispa durante un corto tiempo, cualquier arco se extinguirá antes de que se establezca.

Mejoras en el transmisor de chispa

Uno de los principales problemas de los primeros transmisores de vía de chispas era que la eficiencia era muy baja. Esto se debió al hecho de que los descargadores de chispas se disparaban continuamente cuando se oprimía la tecla. El problema con esto era que la bobina de inducción utilizada para generar el EMF trasero para crear la chispa en el espacio de chispa solo podría conducir alrededor de 100 mA más o menos a través del espacio una vez que el arco estuviera funcionando. Esto significó que solo se entregó un nivel muy bajo de potencia a la antena.

Algunos de los primeros métodos para aumentar la potencia implicaban aumentar el espacio entre los dos electrodos del espacio de chispa, lo que aumentaba el voltaje. Esto significó que aparecieron voltajes letales en las antenas.

Un avance en la tecnología de descarga de chispas fue relativamente simple. Implicaba agregar un condensador a través del devanado secundario de la bobina de inducción utilizada para generar la chispa. La adición de este único condensador al transmisor de chispa hizo una gran diferencia. Eliminó el arco continuo que arrastraba hacia abajo el voltaje de la bobina de inducción. Colocar el condensador a través del secundario de la bobina de inducción en el transmisor permitió que aumentaran tanto la corriente de separación como la corriente de antena resultante, y también la descarga rápida del condensador eliminó la resistencia de separación del circuito de antena. Ambos atributos vienen como resultado de la adición de un solo capacitor.

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