Detectores

Clasificación general. —

Los detectores  de ondas  son  aquellos aparatos o disposiciones que tienen por objeto, no solamente revelar en la antena la presencia de las ondas recibidas, sino ejercer sobre ellas cierta influencia que las haga más aptas para impresionar el teléfono receptor.  La intensidad o fuerza del sonido producido por éste, depende, en efecto, de la manera con que el detector empleado obedece a los dos factores de la energía, que sobre él actúa: diferencia de potencial e intensidad de la corriente, tomando ambos en sentido general. Según  esto,  los  detectores pueden agruparse en dos categorías distintas: detectores de tensión o amplitud y detectores de intensidad. En uno y otro caso, los detectores pueden ser influidos por el conjunto de las oscilaciones, y entonces se llaman de efecto total, o bien, actúan solamente bajo la influencia de la primera oscilación; éstos se conocen con el nombre de detectores de efecto máximo.

En el siguiente cuadro damos la clasificación general de los detectores.

Detectores de tensión:

de efecto máximo:

tubos de limaduras

de efecto total:

electrolíticos
de contacto sólido
de vacío o válvulas.

Detectores de intensidad:

de efecto máximo:

Detector magnético

de efecto total:

Bolómetro.

A continuación describimos algunos tipos de uso corriente y sus mejores condiciones de aplicación.


Tubos de limaduras. Cohesores. —

Los tubos de limaduras son detectores que reciben también el nombre de cohesores. Se fundan en la propiedad de las ondas hertzianas, descubierta por Branly en 1891, de convertir en buenas conductoras las limaduras metálicas, cuya conductibilidad en estado ordinario es muy pequeña. Esta conductibilidad de las limaduras persiste luego, aunque hayan cesado las ondas que la produjeron y es necesario darles un golpe que al sacudirlas las haga volver al estado de no conductoras. La disposición empleada por Branly consiste en un tubo de cristal de reducidas dimensiones, cuyos extremos van tapados con dos tapones o electrodos metálicos, cuyas superficies están extremadamente pulimentadas. Entre ambos electrodos están las limaduras metálicas (oro, plata, hierro, etc.) El aire en el interior se mantiene a la presión normal, pero muy seco. La corriente que se hace pasar por el cohesor debe ser muy débil para evitar que se deterioren los contactos.

El cohesor se emplea intercalándolo en el circuito de antena y constituyendo a la vez parte de un circuito local, formado por una pila y un electroimán.

En reposo la corriente de la pila, no circula, porque el cohesor presenta una resistencia muy elevada. Cuando actúan sobre él las ondas recibidas, se vuelve conductor, circula entonces la corriente del circuito local y el electroimán, atrayendo su armadura, hace que éste golpee sobre el cohesor, volviéndole a su primitivo estado de resistencia.

Después del de Branly, se han construido nuevos cohesores por Lodye, Marconi, Popoff, Ducretet, Ferrié, etc. El de Ferrié, por ejemplo, consiste en un tubo lleno de hidrógeno (fig. 81). Uno de los electrodos contiene una reserva de limaduras en un tecipiente que comunica por un canalillo con el intervalo útil.

Existen también cohesores llamados autodecoherentes, fundados en que ciertos contactos imperfectos, que se hacen conductores por el paso de las ondas, vuelven a su primitiva resistencia cuando éstas cesan. Entre estos podemos citar los cohesores provistos de polvo de carbón, en lugar de limaduras, o bien, aquellos en que el espacio entre los dos electrodos está ocupado por una gota de mercurio.

Aunque raras veces, los contactos imperfectos aumentan de resistencia en vez de disminuir cuando pasan las ondas. Hay algunos cohesores fundados en este fenómeno. Entre ellos podemos citar el autocohesor, autodescohesor de De Forest, que tiene entre sus electrodos una pasta formada de limaduras, óxido de plomo, vaselina y alcohol, y el detector de Lodge y Muirhead, formado por un disco de acero que gira lentamente por encima de un depósito lleno de mercurio cuyo menisco está recubierto de una debilísima capa de aceite.

Los cohesores tienen actualmente muy escasas aplicaciones.


Detectores electrolíticos. —

El principio y la posibilidad de emplear detectores electrolíticos en la recepción de las ondas hertzianas, fue expuesto por primera vez por el comandante Ferrié en el Congreso Internacional de Física, de 1900. Consiste el detector de Ferrié en un pequeño voltámetro V (fig. 82) lleno de agua acidulada con ácido sulfúrico, en el cual se sumergen dos electrodos de hilo de platino; el uno muy delgado a está soldado a un tubito de cristal que contiene mercurio, y el otro c, de 1 a 2 milímetros de diámetro, se sumerge libremente en el líquido.

Derivado de los bornes V y V₁ del voltámetro, se forma un circuito constituido por un potenciómetro y un teléfono receptor.

La fuerza electromotriz que a través del teléfono se toma del potenciómetro, debe ser algo inferior a la fuerza electromotriz de polarización del voltámetro; de suerte que en estas condiciones no pasa por este último corriente alguna. Si se pone V en comunicación con la antena y V₁ en tierra, el paso de las ondas disminuye la fuerza electromotriz de polarización y, por lo tanto, se establece la corriente debida al potenciómetro, y el teléfono da un ligero chasquido a la llegada de cada onda. Cuando éstas cesan, la fuerza electromotriz de polarización recupera su valor y cesando, en consecuencia, la corriente, el teléfono vuelve a quedar silencioso. La figura 83 representa un detector electrolítico construido por la casa francesa Ducretet. El recipiente T contiene agua acidulada y en ella se sumergen el ánodo a y el cátodo c, unidos respectivamente á los bornes b y b. El recipiente se mantiene cerrado por un disco d y una tapadera atornillable M, sobre la cual van montados los bornes de toma de corriente. Para facilitar el cambio del ánodo que a la larga se consume, el tubo t se desliza a frotamiento suave por la tapadera, y la conexión del hilo con el borne se efectúa por medio de la laminilla metálica r.

Fig. 83

Los detectores electrolíticos, cuyos electrodos son siempre disimétricos, poseen conductibilidad unipolar, es decir, que su conductibilidad no es la misma en los dos sentidos de la corriente, sino que presentan una resistencia muy pequeña en un sentido contrario. Colocados en un circuito recorrido por corrientes alternas, funcionan como verdaderas válvulas, no dejando pasar más que los semiperíodos correspondientes a cierto signo de la intensidad y deteniendo las de signo contrario. Un galvanómetro introducido en tal circuito se desviará, pues, permanentemente en un sentido determinado.


Detectores de contacto sólido. —

Desde hace algún tiempo se utilizan en telegrafía los detectores de contacto sólido, fundados en la propiedad que presentan ciertos cristales naturales, como la zincita, calcopirita, sílice, galena, etc., de rectificar las corrientes alternas de poca intensidad; estos cristales presentan a la corriente eléctrica que los atraviesa en cierto sentido una resistencia óhmica infinitamente mayor que cuando son atravesados en sentido contrario. Para poner en evidencia esta propiedad rectificadora de las corrientes, es necesario establecer en cierto lugar del cristal, un contacto franco con la corriente y en otro lugar un contacto extremadamente agudo. Este último, llamado contacto activo, puede obtenerse por medio de un cristal terminado en una punta muy viva, o bien, por medio de una punta metálica. Para que un detector de contacto sólido sea de uso práctico, es necesario que su funcionamiento general sea seguro y regular e independiente de las circunstancias atmosféricas, y debe resistir los choques mecánicos que se producen  inevitablemente en la práctica, principalmente en las estaciones de a bordo. Es muy difícil encontrar cristales que cumplan con el conjunto de las condiciones anteriores; en general, su extrema sensibilidad los hace impropios para un trabajo en condiciones normales.

Fig. 84

Como ejemplo de estos detectores citaremos el tipo de Meunier (fig. 84) que tiene la ventaja de soportar sin perjuicio alguno, corrientes parásitas muy violentas. Está formado por un fragmento de pirita de hierro p sobre el que se apoya una punta de cobre c. Como todos los puntos del cristal no son igualmente sensibles a cada uno de ellos, convendrá una presión particular de la punta c. Para efectuar estas regulaciones, el aparato lleva un tornillo micrométrico v de exploración, que cambiando de lugar el recipiente que contiene a p, permite buscar un punto de contacto conveniente. La punta c de cobre, está sostenida por una palanca que puede girar, alrededor de un eje y lleva un contrapeso D, cuya posición permite regular la presión de c sobre p.

Fig. 85

La Compañía Marconi, emplea como cristal, el carborundo que es un carburo de silicio muy duro, obtenido artificialmente en el horno eléctrico. Además del carácter especial de estos detectores, que es su conductibilidad unilateral, existe otro factor muy importante que debe tenerse en cuenta, y es que la resistencia que ofrecen al paso de la corriente no es constante, sino que disminuye a partir de cierto valor de la tensión aplicada, es decir, que la resistencia de un contacto imperfecto no obedece a la ley de Ohm. Si representamos en un eje de abscidas las tensiones y en el de ordenadas las corrientes resultantes, se obtiene la curva OR representada en la figura 85. Como se ve, a medida que aumenta la tensión, aumenta proporcionalmente la corriente, hasta que aquélla alcanza el valor V₁. A partir de este valor de la tensión, la intensidad aumenta mucho más rápidamente, lo cual prueba que la resistencia ha disminuido. Toda disminución de resistencia se traduce, pues, en aumento de intensidad de la corriente, y a este aumento corresponden vibraciones más intensas de la placa telefónica receptora. Por lo tanto, en previsión de que los voltajes no alcancen valores suficientes, convendrá aplicar en los bornes del detector una tensión constante que disminuya su resistencia. Tendremos, pues, que considerar la acción simultánea sobre el contacto de las dos diferencias de potencial, la fija que se aplica, de sentido conveniente, y la debida a las oscilaciones que se reciben de la antena. No podemos extendernos aquí sobre esta cuestión, como fuera nuestro deseo. Bástenos indicar que el valor más conveniente que hay que dar a la tensión auxiliar constante para obtener el máximo efecto en el teléfono, es precisamente el valor V₁ u otro ligeramente mayor. En la práctica se adoptan unos 2,25 voltios. Esta fuerza electromotriz debe ser regulable, para lo cual se emplea un potenciómetro P como representa el esquema de la figura 86.

Fig. 86

La eficacia de este detector varía según se emplee en sistema directo o indirecto. En el primer caso, los resultados que se obtienen no están en relación con la sensibilidad del detector empleado. Solamente da buenos resultados en el caso particular, frecuente en los barcos, sobre todo, cuando se trata de recibir noticias de prensa emitidas por alguna estación prepotente como las de Nauen, Torre Eiffel, etc., en que las longitudes de onda recibidas son muy largas en relación con la longitud de la antena.

Si el detector se emplea en el sistema indirecto, habrá que observar que, siendo el período de oscilación del circuito del detector función solamente de  (fórmula de Thompson), se podrán dar a las dos características C y L infinitos valores, sin que varíe el período de oscilación, que es el que conviene mantener fijo.

Cabe, sin embargo, preguntarse si entre todos estos valores existirá alguno que presente ventajas especiales desde el punto de vista del funcionamiento del detector. Desde luego, el circuito primario comunica al secundario (circuito del detector) cierta cantidad de energía eléctrica, que por ser muy pequeña conviene utilizar en las mejores condiciones posibles. Esta energía se almacena a cada instante en el condensador del secundario, de suerte qae, designando por V el voltaje medio en sus armaduras tendrá por valor

Tendremos, pues, que, como el producto C V² debe ser constante, para que el potencial aplicado al detector sea máximo, convendrá que la capacidad del condensador sea lo menor posible. Pero si se adopta una capacidad muy pequeña, para que sea constante el valor CL, deberemos emplear una autoinducción muy elevada, lo cual sólo se consigue prácticamente con un carrete de tan gran número de vueltas y tan apretadas unas a otras que poseerá por esto mismo una capacidad notable. Se concibe, pues, que no puede disminuirse la capacidad del circuito oscilante por debajo de cierto límite. Consideremos un caso concreto: sea un circuito oscilante dispuesto para recibir longitudes de onda comprendidas entre 300 y 600 metros. Suprimamos toda capacidad quedando solamente la propia del circuito y la debida al carrete de autoinducción, y supongamos que de esta manera queda el circuito sintonizado para recibir ondas de 300 metros. Cuando se trate de recibir ondas de más longitud, habrá que aumentar la capacidad o la autoinducción para conservar la sintonía; pero lo segundo no puede hacerse prácticamente sin hacer también lo primero, por lo cual, para mayor sencillez, conviene adoptar un condensador de capacidad variable que permita regular el circuito oscilante en consonancia con cualquier longitud de onda superior a 300 metros. Como este aumento de capacidad se hace con detrimento del potencial que se aplica al detector, deducimos: 1.°, que para la longitud de onda de 300 metros, se obtiene el rendimiento máximo de la energía W y que a medida que se aumenta la capacidad disminuye el rendimiento; 2.º, que la capacidad no podrá aumentarse más allá de cierto límite, sin que el rendimiento sea nulo. Este límite superior de la capacidad es el que corresponde a dos veces y media la longitud de onda inferior al intervalo previsto para el instrumento, o sea, en el caso actual la capacidad correspondiente a una onda de 750 metros. Si el intervalo de recepción hubiere de ser de 300 a 1.500 metros, lo conveniente sería disponer de dos autoinducciones: una para regular desde 300 hasta 600 metros y otra desde 600 a 1.500. En este caso, las dos longitudes de onda que utilizarían el detector en sus condiciones de sensibilidad máxima serían precisamente 300 y 600 metros. La casa Marconi, fundándose en estos principios, construye un receptor universal, que consta de tres circuitos oscilantes distintos y puede ser utilizado para longitudes de onda comprendidas entre 300 y 3.000 metros.


Detectores de vacío o válvulas. —

El profesor Flemming señaló en 1904 un fenómeno muy particular de conductibilidad unilateral, que presentan ciertos tubos de vacío colocados en condiciones especiales. Sea B una bombilla (fig. 87) análoga a la de una lámpara de incandescencia; dentro de esta bombilla se coloca un electrodo cilindrico C que rodea completamente a un filamento de tungsteno F. Si por medio de una batería de acumuladores P se pone al rojo el filamento manteniendo frío el electrodo C, cuando se aplique al filamento el polo negativo de un generador G y al cilindro el polo positivo, se cerrará el circuito de este generador circulando, por lo tanto, una corriente. Basta invertir las conexiones del generador para ver que se interrumpe la corriente. El fundamento de este aparato llamado válvula de Flemming, es en un todo semejante al de la válvula de tres electrodos que expusimos en la página 35. Puede decirse que la válvula de Flemming fue el precursor de las válvulas de tres electrodos como la de Arco y Meissner (Patente 9 septiembre de 1916) y el audión De Forest.

Fig. 87

En la práctica, a causa del calentamiento inevitable de la placa electrodo, tanto en las válvulas de dos electrodos como en las de tres, también pasa una débilísima corriente en sentido inverso cuando se invierten las conexiones del generador. El poder rectificador de la válvula no es, pues, absoluto; pero es lo suficiente para las aplicaciones prácticas y su sensibilidad depende del grado de incandescencia del filamento, por lo que se acompaña un reóstato R, en serie con la pila P, para graduar empíricamente las condiciones de sensibilidad máxima.

Como en el caso de los detectores de contacto directo no es conveniente colocar la válvula directamente en serie con el circuito de la corriente que se pretende rectificar, sino que se coloca en derivación entre los bornes de un condensador.

Fig. 88

La figura 88 representa la disposición adoptada por la Compañía Marconi cuando emplea como detector la válvula de dos electrodos. El circuito de antena está constituido por una autoinducción y una capacidad regulables y el primario del transformador de acoplamiento. El circuito oscilante lo forma la autoinducción del secundario y la capacidad C en cuyos bornes se deriva el circuito de la válvula V. P es la batería de acumuladores destinada a mantener al rojo el filamento, y p, es una resistencia potenciométrica que se intercala en el circuito del teléfono receptor T.

Fig. 89

La válvula de tres electrodos puede emplearse también como detector, además de su aplicación como generador de corrientes alternas de amplitud constante. Al esquema de la figura 58 donde se emplea como tal, corresponde el de la figura 89, donde se emplea como receptor. (Sistema de Arco y Meissner). El funcionamiento es sumamente sencillo: las oscilaciones inducidas por la antena en el secundario S hacen que el potencial en la parrilla sea alternativamente positivo o negativo. Cuando es positivo se cierra el circuito del generador G a través de la válvula y cuando es negativo, se interrumpe esta corriente; estas pulsaciones, reaccionando mediante el transformador T₁ sobre el primer circuito, elevan a un máximo las variaciones del potencial. Las oscilaciones, son recogidas en el teléfono F por medio del transformador T₂. Como se ve, este sistema se presta tanto a la recepción telegráfica como a la telefónica.


Detectores magnéticos. —

Varios son los tipos de detectores magnéticos: el de Rossi consiste en un alambre de hierro A B, de 0,2 milímetros de diámetro (fig. 90) y algunos decímetros de longitud. Este alambre está tendido frente a dos imanes rectos NS, N'S' dispuestos sobre una pieza aisladora CC, los cuales imantan las dos mitades del hilo en sentido inverso con cierta intensidad longitudinal H₁. Por otra parte, el hilo es recorrido por una corriente local de cierta intensidad, que lo imanta circularmente con una intensidad H₂. De estas dos imantaciones resulta que el hilo está imantado helicoidalmente con cierta intensidad H resultante de H₁, y H₂. Debido al fenómeno de estricción magnética (fenómeno de Wiedmann), el hilo sufre un esfuerzo de torsión en cierto sentido. Si se invierte la dirección de la corriente en A B, el esfuerzo de torsión también se invierte. Si la corriente fuese alterna, el hilo sería solicitado alternativamente en un sentido y en otro adquiriendo un movimiento oscilante de torsión que llegaría a alcanzar amplitudes muy elevadas si el período de oscilación del hilo fuese igual al de la corriente.

Fig. 90

Cuando el aparato está regulado, las ondas que procedentes de la antena de recepción atraviesan los carretes D y D' enrollados en sentido inverso alrededor de las dos mitades del hilo, harán que el movimiento de éste varíe bruscamente. La entrada de D y la salida de D' están en comunicación con tierra. El alambre A B lleva un espejito pegado sobre el cual incide un rayo luminoso que se refleja sobre una pantalla indicando las vibraciones del alambre.

De más aplicación que el anterior es el detector magnético de Marconi. Este aparato (fig. 91) se compone de dos poleas circulares de ebonita A y B, una de ellas B que gira alrededor de un eje fijo y la otra A alrededor de un eje cuya distancia al de B puede regularse mediante un tornillo V.  Por la garganta de estas ruedas se desliza, a manera de polea, una cinta móvil compuesta de 70 alambres de hierro dulce de 0,12 milímetros de diámetro aislados entre sí por una simple cubierta de seda. Un aparato de relojería actúa sobre la rueda B, dándole una velocidad periférica de 1,60 metros por minuto aproximadamente. La cinta metálica atraviesa según su eje común, el conjunto de dos carretes yustapuestos P y S que son el primario y secundario de un transformador de pequeñas dimensiones. Las entradas y salidas de estos dos circuitos van a una regleta de ebonita provista de los bornes correspondientes. Estos transformadores están en número de dos. El circuito primario está en comunicación con el circuito oscilante, que recibe las oscilaciones de la antena y el secundario está en comunicación con el teléfono receptor. Sobre la plataforma del aparato y situado entre los dos transformadores, hay un bloque de madera que sirve de soporte a dos pares de imanes permanentes correspondiendo cada par a un transformador. Estos imanes imantan el alambre que pasa lentamente por el transformador, obligando a cada molécula del alambre a sufrir un verdadero ciclo de histeresis; pero según ha probado Tissot las oscilaciones de alta frecuencia, que recorren el circuito primario, suprimen bruscamente los fenómenos de histeresis, resultando de aquí una variación rápida en el estado de imantación del cable que, ejerciendo el oficio de núcleo del transformador, da lugar a una corriente inducida en el circuito secundario, la cual recorre el teléfono.


Sintonizador Múltiple Marconi. —

Es éste un aparato que comprende el circuito de antena, un circuito oscilante intermedio y el circuito del detector, disponiendo todos sus órganos de manera que puedan efectuarse fácilmente todas las regulaciones, necesarias de sintonización y acoplamiento para longitudes de onda comprendidas entre límites muy separados.

Fig. 92

La figura 92 representa el sintonizador esquemáticamente en 1, tal como están las comunicaciones en 2 y su aspecto exterior en 3. Las letras corresponden a los mismos elementos en las tres figuras. El circuito de antena comprende la antena A, una autoinducción regulable L₁ un condensador regulable C₁ otra autoinducción suplementaria L₂ y el circuito primario P₁. El circuito intermediario comprende e! secundario S₁ y el primario P₂ entre los que se encuentra derivado el condensador C₂. El circuito oscilante del detector comprende el secundario S₂, el condensador regulable C₃ y los bornes a los cuales se empalma el circuito primario D del detector magnético. Todas estas autoinducciones y capacidades están contenidas en una caja, 3, cuyas caras anterior y superior que soportan casi todos los órganos de regulación y protección, son de ebonita. En la parte superior se encuentran de izquierda a derecha los tres condensadores de sintonización del circuito de antena, del intermedio y del receptor. En la cara anterior de la caja se encuentran de izquierda a derecha una empuñadura de ebonita P₁, provista de una laminilla flexible de latón que permite regular la autoinducción L₁ y otra empuñadura P₂ que permite el desplazamiento simultáneo de tres láminas flexibles de latón que de los contactos 1-1-1, pueden pasar a los contactos 2-2-2, etc. Este conmutador se denomina conmutador de sintonización y por una sola maniobra permite adaptar simultáneamente los tres circuitos al valor de la longitud de onda que se desee recibir. En la tercera cara del sintonizador se encuentra un tercer conmutador graduado P₃ en la periferia, que permite variar las posiciones de cada una de las mitades de la doble autoinducción del circuito intermedio con relación a cada una de las autoinducciones P₁ y S₂ de los circuitos de antena y del detector.

Entre las dos autoinducciones de la antena se encuentra derivado un intervalo micrométrico explosivo M que en combinación con la autoinducción L₂ (80.000 microhenrios) permite evitar en circuito de antena la acumulación de cargas estáticas, muy peligrosas para la seguridad de los distintos órganos de este circuito y del aparato mismo. El conmutador de sintonización puede ocupar cuatro posiciones que corresponden sucesivamente; la posición 1, a longitudes de onda comprendidas entre 80 y 150 metros; la 2, a ondas comprendidas entre 150 y 1.600 metros; la 3, a longitudes entre 1.600 y 2.000 metros y, finalmente, la 4, a longitudes de onda comprendidas entre 2.000 y 2.600 metros. Como se ve, el sintonizador múltiple puede recibir ondas comprendidas entre 80 y 2.600 metros.

Además de esto, el sintonizador está provisto de un conmutador K colocado en la cara superior del aparato que permite pasar de la recepción en sistema indirecto, que es la hasta ahora descrita, a la recepción en sistema directo. A estas dos posiciones del conmutador K se les designa respectivamente con los nombres de posición de sintonización y posición de escucha o de busca. Se utiliza esta última, porque, dada la relativa facilidad con que el detector magnético es sensible a longitudes de onda de valores notablemente diferentes entre sí, sin más que regular la autoinducción L₁ y la capacidad C₁ se presta a buscar aquellas ondas cuya longitud se ignora, pero que interesa recibir. Una vez encontrada la onda en cuestión se pasa a la posición de sintonización correspondiente.

En la figura 93 damos un esquema completo de las comunicaciones y aparatos de una estación receptora Marconi. El sintonizador múltiple Marconi puede emplearse también para medir longitudes de onda.

Bolómetro. —

El bolómetro ha sido imaginado por Langley y consiste en principio en dos hilos metálicos muy finos intercalados en los brazos contiguos de un puente de Wheatstone equilibrado. Cualquier variación de temperatura de uno de estos hilos da lugar al paso de una corriente por el galvanómetro. Si se disponen las cosas de manera que las ondas recibidas de la antena pasen por uno de los hilos, la variación de temperatura que ocasionan es registrada por el galvanómetro.

"Telegrafía y telefonía sin hilos; Biblioteca del electricista práctico, 28", Francisco Villaverde y Zubeldía
Oficial de telégrafos, exalumno de la Escuela Superior de Telegrafía, Jefe de linea de la provincia de Tarragona
CALPE, Compañía anónima de librería, publicaciones y ediciones, Barcelona, hacia 1915