Grid Dip Oscillator

por Skinner

¡Bienvenidos al primer post del blog que inaugura la sección de no-cerveza!

Como se que a algunos os interesa saber en qué ando ¿perdiendo? el tiempo, me he animado a escribir este post corto sobre una chapucilla que hice el fin de semana. Además me servirá como base para cuando postee el artículo completo sobre el cacharro, cuando tenga todo a punto.

Hace ya unos pocos años monté con Antonio un GDO (Grid Dip Oscilator) en el labortorio de teleco de ESIDE. Es un diseño que hice en base al original de Harry Lythall (web recomendabilísima para quien le interesen las radiocomunicaciones a nivel amateur, por cierto), añadiendo alguna función, adaptándolo a los componentes que yo tenía y haciéndolo con componentes SMD. El hecho es que lo montamos la caja, pero se nos echó el tiempo encima y no pudimos terminar la segunda parte del proyecto, que es lo que lo convertía en algo funcional: las bobinas.

Eso es precisamente lo que me puse a montar y probar ayer, aparte de ajustar el GDO. Pero antes que nada voy a presentar una pequeña FAQ, para quienes desconozcan la materia.

¿Para qué sirve un GDO?

En esencia es un instrumento casero que sirve para ajustar circuitos resonantes: redes LC, antenas, líneas de transmisión, etc.
En realidad sirve para mucho más: generador sencillo, transmisor sencillo de AM/DSB/VSB/SSB, inyector de señal en receptores de radio, etc.

¿Qué partes forman un GDO?

Una caja metálica con un galvanómetro, y una bobina conectada.

¿Por qué tiene que ser metálica la caja?

Para formar una Jaula de Faraday, y que ninguna señal entre ni salga de la caja, excepto por la bobina expuesta al exterior. Luego veremos por qué.

Vale, pero… ¿qué hay dentro de la dichosa caja?

Básicamente es Puente de Wheatstone, del cual tres ramas son las resitencias clásicas y la cuarta está formada por un oscilador basado en transistor FET. Una de las ramas consta de un potenciómetro para equilibrar el puente (tensión nula en el punto de medida).
El galvanómetro está conectado en los bornes de medida del puente, para detectar los desequilibrios. La bobina enchufada a la caja es parte del circuito resonante LC del oscilador. El otro elemento del circuito resonante es un condensador variable.

¿Y para qué queremos ese montaje? ¡Es absurdo! ¡No va a funcionar!

Voy a intentar explicar el funcionamiento del invento paso a paso:

  1. El oscilador genera una señal a una frecuencia dada en función de la posición del condensador variable, que se ajusta mediante una ruedita.
  2. Ajustamos el potenciómetro para que el puente de wheatstone esté equilibrado: el galvanómetro indica que no circula corriente.
  3. Como la única parte del oscilador que está fuera de la caja metálica es la bobina, es ésta la única capaz de “acoplar” la señal al mundo exterior.
  4. Si acercamos la bobina a un elemento conductor cualquiera, una cantidad de la energía muy pequeña se acoplará al mismo.
  5. En cambio si acercamos la bobina a un elemento eléctrico cuya frecuencia de resonancia sea la misma que la del oscilador (por ejemplo un circuito resonante o una antena), se acoplará mucha más energía.
  6. Esa energía que se transfiere al elemento externo desaperece del oscilador, por lo cual al variar su corriente, el puente se desequilibra.
  7. Al desequilibrarse el puente, la aguja del galvanómetro se mueve del punto de equilibrio.
  8. Cuanto mayor sea el acoplamiento entre la bobina y el elemento resonante que estemos testeando, más energía se acoplará, y más se moverá la aguja del galvanómetro.

Resumiendo lo dicho, cuando acerquemos la bobina a un circuito cualquiera la aguja del galvanómetro permanecerá quieta, y en cambio se moverá si lo acercamos a un circuito que resuene a la frecuencia a la que esté funcionando el GDO.

O mirado desde otro punto de vista: si queremos ajustar un circuito resonante a 14 MHz (por ejemplo, un filtro) podemos ajustar el GDO a dicha frecuencia y ajustar los componentes del circuito resonante hasta que veamos moverse la aguja. En ese momento sabremos que el circuito está ajustado a la frecuencia deseada.

Vaya truño de aparato, ¡sólo sirve para ajustar filtros!

De eso nada. Lo puedes usar para:

  • Antenas: calculas la longitud de la antena teóricamente, y luego la vas recortando hasta que el GDO te diga que está en resonancia.
  • Generador: si le añades un conector BNC a la salida del oscilador, el GDO se convierte en un sencillo generador.
  • Transmisor AM: si inyectamos una señal de audio (o baja frecuencia) en la fuente del JFET, la transmitiremos dicha modulada en amplitud (AM/DSB/SSB/VSB) por la frecuencia a la que funcione el GDO.
  • Testeador de receptores de radio: acercando el GDO a la antena podemos ver si demodula correctamente la señal, etc.
  • Por supuesto, para ajustar etapas resonantes en circuitos electrónicos.
  • Cualquier otro uso que se le quiera dar.

¿Por qué demonios se llama Grid Dip Oscillator?

Originalmente se hacía con válvulas de vacío, y la corriente se medía en la rejilla (grid) de las mismas. Hoy en día se suelen usar transistores FET por razones de consumo, tamaño y seguridad.

Me sigue pareciendo una chorrada, ¡y todo esto es muuuy raro!

¿Qué haces leyendo este blog? Hay miles de páginas en Internet :P

Espero que la utilidad y funcionamiento general del cacharro haya quedado más o menos clara, de manera que continuaré con el post.

Como ya he dicho antes, el GDO en si estaba montado y funcionaba, pero sólo tenía una bobina de prueba. Para que sea lo más útil posible, tengo que hacer bobinas que cubran el rango desde 1 MHz a 30 MHz (las frecuencias que más me interesan). Una bobina con pocas vueltas generará una frecuencia mayor al combinarse con el condensador variable, y una con muchas vueltas generará una frecuencia mayor.

El domingo hice una bobina de 8 vueltas de unos 12mm de diámetro, y así cubría las frecuencias de unos 13 MHz a 30 MHz. Quedan pendientes el resto de bobinas, que iré haciendo poco a poco con el hilo que he reciclado de un relé viejo.

A continuación os dejo el esquema actual del GDO:

Esquema del GDO.

Notas sobre el esquema:

  • L1 y L2 forman la bobina con toma intermedia del montaje.
  • VC1 y VC2 forman el condensador variable (es un condensador doble)
  • POT1 y POT2 forman el potenciómetro.
  • El galvanómetro (microamperímetro) está indicado mediante una bobina de 100 uH.
  • El montaje se alimenta con una pila de 9V

Cuando tenga el montaje final terminado quizás escriba un artículo un poco más serio con los detalles para construirlo. Por ahora, el esquema y la explicación deberán ser suficiente.

¡Hasta pronto!