TRANSMISOR FM.-

Introducción Teórica

Frecuencia modulada Una señal moduladora (la primera) puede transmitirse modulada en AM (la segunda) o FM (la tercera), entre otras. En telecomunicaciones, la frecuencia modulada (FM) o sea modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia (contrastando esta con la amplitud modulada o modulación de amplitud (AM), en donde la amplitud de la onda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante). En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, una modulación conocida como FSK.

Transmisor FMUn transmisor en un dispositivo para transmitir información, en este caso como transmisor FM, este transmite información por medio de modulación de frecuencia.

Ondas de radio

Las ondas de Radio son un tipo de ondas electromagnéticas, lo cual confiere tres ventajas importantes:

No es necesario un medio físico para su propagación, las ondas electromagnéticas pueden propagarse incluso por el vacío.

La velocidad es la misma que la de la luz, es decir 300.000 Km/seg.

Objetos que a nuestra vista resultan opacos son transparentes a las ondas

electromagnéticas.

No obstante las ondas electromagnéticas se atenúan con la distancia, de igual forma y en la misma proporción que las ondas sonoras. Pero esta desventaja es posible minimizarla empleando una potencia elevada en la generación de la onda, además que tenemos la ventaja de la elevada sensibilidad de los receptores.

Generación y propagación de las ondas

Las ondas de radio son generadas aplicando una corriente alterna de radiofrecuencia a un antena. La antena es un conductor eléctrico de características especiales que debido a la acción de la señal aplicada genera campos magnéticos y eléctricos variables a su alrededor, produciendo la señal de radio en forma de ondas electromagnéticas.

Estas ondas se transmiten desde un punto central (la antena emisora) de forma radial y en todas direcciones, pero podemos diferenciar tres formas de transmisión:

Onda de tierra: en principio las ondas de radio se desplazan el línea recta, atravesando la mayoría de los objetos que estén en su camino con mayor o menor atenuación. Las pérdidas por dicha atenuación dependen de la frecuencia de la transmisión y de las características eléctricas de la tierra o el material atravesado. En términos generales a menor frecuencia mayor es el alcance de la onda y cuanta menor sea la densidad del material más fácil será atravesarlo.

Parte de esta onda es reflejada por la superficie terrestre.

Onda visual o directa: es refractada en la baja atmósfera (refractación troposférica) debido a los cambios en la conductividad relativa en sus capas.

Onda espacial: la atenuación en el aire es muy pequeña, lo que hace que la onda pueda alcanzar las capas altas de la atmósfera (ionosfera) y ser reflejada en su mayor parte de vuelta a tierra.

Desarrollo de la Práctica

Lista de Materiales:

Transmisor FM4 Capacitores de 1nf 3 Resistencias de 47kΩ

2 Capacitores de 4.7μf 1 Resistencia de 22kΩ2 Capacitores de 100nf 1 Resistencia de 68kΩ2 Capacitores de 2.7pf 1 Resistencia de 270Ω

1 Capacitor variable de (12 – 70)pf 2 capacitores de 10pf2 Transistores 2N2222 2 capacitores de 33pf1 Bobina (10 vueltas)

1 metro de alambre magneto (calibre 19)

1 plug (hembra) monoaural

2 metros de cable (calibre 22) 1 conector de bateria1 bateria de 9V 1 baquelita perforada

Equipo (empleado)2 metros de soldadura

1 Cautín 1 Analizador de espectros

1 Fuente fija de 9V1 Fuente simétrica de 12V1 Reproductor de música

1 Teléfono Celular con radio FM.1 Multímetro Digital

Una vez definido el material y equipo a emplear en este sencillo circuito comenzamos con la práctica.

Primero que nada nos basamos del diagrama presentado a continuación, que tratara del armado del circuito del transmisor FM.

Como tal, observamos que la antena del transmisor se ubica directamente encima de la bobina, esto es por que, para aumentar el alcance y que obtenga una mejor nitidez debe soldarse en la segunda espira del lado de la salida del colector de Q2, en ves de soldarse directamente a la salida del colector.

Observando el circuito su armado es muy simple, basando que en la parte superior del diagrama, todas aquellas terminales sin conectar irán a positivo de la batería de 9V o de la fuente fija de 9V, y la parte inferior al negativo de la batería.

Respecto a la entrada (IN), puede variarse el diseño, dependiendo de lo que se desee hacer con el circuito, si en debido caso solo se requiere de transmisión de voz en este diseño, solo se agrega en serie al capacitor C1 y de la entrada (IN) una resistencia de 1KΩ.

Pero como no es el caso en esta practica, ya que se requiere de mezclar música con voz dejaremos el armado del circuito tal cual y como se muestra en el diagrama.

De acuerdo al circuito, el capacitor C7, servirá como sintonizador del circuito de oscilación estableciendo la frecuencia de sintonización. Que para su

recomendación, se empleara el analizador de espectros para ubicar dicha frecuencia o para darle una ubicación que no genere distorsión ni allanamientos a otras señales. Para eso se conectara una punta del analizador (positiva) a la bobina que es de donde saldrá la señal de la frecuencia que necesitaremos ubicar y la otra punta (negativo), a la tierra del circuito o negativo. De esa manera, se presentara en la pantalla una grafica en forma de campana que será la señal de frecuencia que genera el transmisor. Por lo cual esta será fijada en el rango de 88 y 108MHz, que es el ancho de frecuencia en el que se ubica las transmisiones de radio.

Pasando a la bobina, su construcción es muy sencilla, consiguiendo un tornillo del diámetro de un bolígrafo, se enrollara el cable magneto unas diez vueltas para generar una señal limpia y algo amplificada. Se liman cada uno de los extremos de la bobina y de esa manera se monta en el circuito.

Realmente, la construcción del circuito es muy simple, por lo que no se darán dificultades para su armado.

Se puede apreciar que la entrada de alimentación, tiene tres terminales a conectar positivo (+), negativo (-) y tierra (GND), como tal sabemos esto se genera a partir de una fuente simétrica, por que aquí haremos uso de una fuente simétrica que nos entregue tanto 12V positivos como negativos y una tierra física. NOTA. Para acoplar ambos circuitos, tanto el transmisor como el preamplificador, se den unir tierras, en este caso el negativo del transmisor con la tierra del preamplificador.

El potenciómetro doble controlara el volumen de línea (música).Como se menciona en la entrada de línea, ira conectada el reproductor de música, mediante un plug (macho) de 3.5mm y en la salida se conectara directamente al transmisor mediante otro plug (macho) de 3.5mm pero la entrada del transmisor se acoplara con un plug (hembra) del mismo calibre del plug (macho). De esta manera se facilitar el ensamblaje de todo el sistema.

Como tal, no es complicado el armado de ambos circuitos pero se tiene que tener cuidado al soldarlos, ya que una mala conexión puede dañar gravemente los integrados TL071 y TL072.

A continuación se presentan algunas fotos, como guía del armado.

Mediciones u Observaciones realizadas

Observaciones

Al momento de empezar a transmitir, se observo que el transmisor al conectarle el analizador de espectros la punta funcionaba como antena y nos movía la señal, además de que al conectarle el Jack de audio al celular también funcionaba como antena y si tenía mucho volumen el celular empezaba a distorsionarse el sonido, tenía que tener un volumen intermedio, si no tenía antena no tenía mucho alcance, al colocarle la antena tenía más alcance, también observamos que los cambios de clima afecta a la hora de transmitir si había fuertes vientos se perdía la transmisión además de que a cierta distancia nuestra señal se transmitía perfectamente pero después de cierta distancia por el discriminador que tiene el receptor empezaba a recibir otra señal de radio.

Eso se debe por que la otra señal tenia mas potencia, que la de nosotros

generábamos.

Presentación de ResultadosUna vez que se ha desarrollado la práctica, podemos presentar los resultados que nos arrojó esta sencilla practica.

Básicamente, para llegar a presentarte este simple circuito tuvimos que hacer muchas pruebas, en las que tuvimos que cambiar las bobinas, por unas de un numero mayor o menor de espiras, al igual que cambiando el calibre del alambre magneto, inclusive poniéndole un núcleo de ferrita. Lo cual no nos dio buenos resultados.

Para partir con esto, básicamente debíamos tener una bobina que nos generara 1 a 0.1μH, de no ser así la frecuencia se elevaba a tan modo que se quedaba fuera del rango del FM, por lo que al ir poniendo y quitando bobina tras bobina, la que nos dio excelentes resultados fue una bobina de núcleo de aire, con diez espiras y de un calibre de 19.

Una vez mencionado esto, los resultados que nos arrojó fueron, que la frecuencia se ubico por lo regular en las estaciones 104.2 a 106.5, lo cual aquí en Toluca, esas estaciones no efectuaban distorsiones que nos perjudicaran al momento de transmitir. El alcance fue muy variado, primeramente no salíamos del rango de 15m, pero al mejorar la bobina y cambiándola por la bobina ya mencionada con anterioridad, por fin, se obtuvo un alcance de 30m, que por consiguiente pudimos obtener una distancia mayor, gracias a que se remplazó una bobina por otra con mas espiras.

Al transmitir la música, se oía un poco de interferencias, esto se debia tanto ambientales como de reflexión u obstrucción, es decir, al momento que sintonizábamos en la radio del teléfono celular la frecuencia o estación de la señal generada por nuestro transmisor, el viento, las paredes del edificio, hasta nuestros mismos cuerpos, provocaban que se cortara la señal e interfiriéndola, haciendo que perdiera potencia y no se alcanzara a escuchar algo.

Para concluir, se logro el objetivo de esta pequeña practica, aunque al final, las interferencias provocadas por las transmisiones de nuestros compañeros de clase y de cualquier índole provoco que se perdiera en muchas ocasiones la señal del transmisor, aunque realmente se logro como tal el objetivo.

ConclusionesEn los problemas que tuvimos fue de que la onda electromagnética también se ve afectada por objetos que encuentran en su camino, como árboles edificios y otras estructuras grandes. Además, la trayectoria que toma una señal electromagnética hasta una antena receptora depende de factores como la frecuencia de la señal, las condiciones atmosféricas y la hora del día. Todos estos factores pueden considerarse para predecir la propagación de las ondas de radio desde el transmisor hasta el receptor como lo que nos sucedió cuando nuestros compañeros se encontraban en el laboratorio el alcance de la señal

era menor.

Otro punto importante que notamos fue de que entre mas inductancia teníamos menor frecuencia pero mayor potencia en la señal por que segundo armónico siempre lo encontramos entre 96 y 106 MHz (con 10 vueltas ) y también al cambiar el calibre de cable tuvimos mas alcance.

Bibliografíahttp://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/escobar_a_g/capitulo2.pdf

http://redeya.bytemaniacos.com/electronica/tutoriales/radio/radio.htm#AD

http://es.slideshare.net/walter13333/propagacin-de-las-ondas-de-radio