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lunes, 11 de agosto de 2014

ANTENAS MAGNÉTICAS DE ARO ( MAGNETIC LOOP ) para espacios reducidos.

Hace tiempo me ronda por la cabeza la instalación de una antena de esta características técnicas, debido a su versatilidad en la instalación para espacios físicos reducidos , por su dimensión física y coste relativamente reducido y sobre todo por el poco espacio que cuento para la instalación en condiciones de una buena directiva de HF.
Después de buscar "cantidad suficiente" de información en la red he encontrado este artículo del colega EA5GKA , el cual creo interesante su inserción en este BLOG , para aquellos que os guste el cacharreo con los sistemas radiantes, según comenta en su blog, en una nota "si estás interesado en adquirir un equipo de sintonía completo (condensador + motor + circuito de control) para construir una antena magnética de aro, ponte en contacto via:  ea5gka@gmail.com " , con lo cual más del 80% del trabajo de construcción está ejecutado ( previo pago de su importe) :-)

Fecha de actualización: 1-junio-2014


Este equipo de sintonía, con condensador variable de tipo mariposa o butterfly, ha sido diseñado y construído para satisfacer la necesidad de aquellos radioaficionados que desean montar una antena magnética de aro para transmisión, pudiendo utilizar potencias desde QRP hasta 250w, por lo que se puede deducir que no es un juguete,aunque lo podemos pasar muy bien con su utilización.


Te animo a que construyas tu propio loop magnético; posiblemente descubras algo nuevo, que es muy difícil explicar con palabras, sobre el bajo nivel de ruido de banda y las señales claras que se reciben.


NOTA: Si estás interesado en adquirir un equipo de sintonía completo (condensador + motor + circuito de control) para construir una antena magnética de aro, ponte en contacto via:  ea5gka@gmail.com
No se ofrece la antena completa, sino solamente el equipo de sintonía descrito, con lo cual añadiendo el aro principal y el aro de alimentación o bien varilla gamma si se prefiere, ya tienes la antena casi terminada.

Loop de Ø1.70m para cubrir de 40 a 20m.

Loop de Ø88cm para cubrir de 20 a 10m.


DIAGRAMAS DE RADIACION DE  UNA ANTENA MAGNÉTICA DE ARO

      EQUIPO DE SINTONÍA PARA ANTENAS MAGNÉTICAS DE ARO

 Para poder llevar a cabo con éxito el montaje de una antena de aro para HF es necesario una serie de componentes y materiales específicos para este cometido; de forma relativamente sencilla se pueden conseguir los del tipo “fontanería” o “electricista”, como puedan ser tubos de PVC, tubo de cobre, codos, etc..., pero el “alma mater” de cualquier tipo de antena magnética de aro es en sí el condensador variable, componente que junto con el valor de inductancia del aro se encarga de la sintonía de la misma. Además, como generalmente también se desea poder actuar sobre el condensador variable a distancia de forma cómoda, se necesita un motor que haga girar el eje de dicho condensador y un circuito para controlar el giro y velocidad de este motor.
  Hay que reseñar que aun disponiendo de los conocimientos suficientes y de los materiales adecuados para llevar a cabo tareas de construcción de otro tipo de antenas, sin embargo se puede convertir en una odisea el montaje de una antena magnética de aro por la falta de una solución adecuada para el mencionado conjunto de elementos, como son el condensador variable, motor y circuito de control del motor, cayendo a veces en desánimo y aburrimiento al respecto de este tipo de montaje.
  Pues bien, después de varios años de cálculos y experimentación con diversos prototipos, he llegado a un punto de encuentro con la realidad de muchos de nosotros, que es ni más ni menos que el poder satisfacer esa necesidad delequipo de sintonía completo, entiéndase como: condensador, grupo-motor y circuito controlador del motor.

  Los tres siguientes apartados describen las principales características de cada uno de los componentes que forman el equipo de sintonía para una antena magnética de aro:

1º - CONDENSADOR.

  Es de tipo "mariposa" con dieléctrico de aire, también conocido como "butterfly", teniendo especialmente aconsejado su uso en antenas magnéticas de aro. Dicho condensador se caracteriza por sus bajas pérdidas, ya que no hay contactos móviles tipo escobilla en su rotor, además de que la  separación de 1.5mm entre placas móviles y fijas es lo suficientemente grande (equivalente a 3mm de un condensador simple) como para soportar una tensión teórica de RF de unos 8800v aprox., siendo válidos para transmitir con potencias de hasta más de 250w según banda y aro utilizado. Cabe mencionar que simplemente con una potencia de RF de 10w se llegan a desarrollar cerca de 1400v en los bornes del condensador con un aro de Ø1.7m en la banda de 40m, subiendo hasta los 4500v para una potencia de 100w.

  MUY IMPORTANTE: Nunca se debe utilizar un condensador de tipo convencional, de los que poseen una sección de placas fijas en el estator y otra de placas móviles en el rotor, porque el terminal de conexión del rotor se realiza a través de un contacto por fricción o escobilla y esto introduce unas pérdidas completamente inaceptables para el uso de transmisión en una antena magnética de aro, sobre todo cuando se transmite con potencias superiores a 10~20w.




-El efecto práctico del condensador de tipo mariposa estriba en que realmente son dos condensadores puestos en serie a través del rotor, por lo cual la capacidad de cada uno de ellos debe ser el doble del valor final y en consecuencia la tensión que soporta dicho conjunto es el doble de la que soporta cada uno de ellos.

 Ejemplo: para el condensador de 145pF en realidad son dos de 290pF puestos en serie.  

Las placas del rotor se asemejan a la forma de una mariposa.


-Las placas son de aluminio de 1mm de grosor, cortadas mediante tecnología LASER y la tornillería de latón, ambos metales no férricos (hay que recordar que la utilización de tornillería de acero en este componente introduce pérdidas de RF).
    

2º - MOTORIZACIÓN.

  Antes de nada, cabe resaltar que la sintonía del condensador de mariposa de una antena magnética de aro es inviable si no se recurre a un sistema con motorización remota, debido al movimiento crítico que debemos efectuar para el giro del mismo, pero con el sistema propuesto, todo ello lo podemos realizar de un modo muy fácil.

  Dicha motorización está compuesta por un motor PAP (paso a paso) unipolar de cuatro fases con reductora, adaptado al eje del condensador, con dos topes para limitar el giro dentro de un rango de 90º, que es el necesario para la variación de mínima a máxima capacidad en este tipo de condensadores.


3º -  CIRCUITO DE CONTROL PAP (paso a paso).

  Dado que, como ya se ha comentado en el apartado anterior, el giro del  condensador se limita a 90º, el  movimiento del mismo debe ser extremadamente lento, con lo cual el mayor esfuerzo del conjunto recae sobre el sistema electrónico de control de la velocidad, que ha sido concienzudamente estudiado para proporcionar un ajuste de la sintonía suave y fiable. 
  El control de la velocidad del motor se realiza mediante un circuito basado en un microcontrolador PIC-16F819, programado con el firmware dedicado, que se encarga de gestionar la velocidad mediante tres pulsadores y tres diodos LED, dos para sentido de giro (subir o bajar frecuencia) y un tercero para velocidad rápida, usado principalmente para cambiar de banda. La velocidad lenta es de ¡solo 0.14RPM! y la rápida de 1.5RPM.




  Este circuito de control está especialmente diseñado y sus parámetros ajustados para el motor anteriormente descrito, proporcionando un funcionamiento adecuado cuando se utilizan conjuntamente. 


Ejemplo de caja para el circuito de control (cortesía de Raúl-EA2SS)


Ejemplo de mando de control realizado por EA5GKA
(explicación del mismo en la entrada correspondiente de este blog)


EQUIPOS QUE CONSTRUYO EN LA ACTUALIDAD:


                                                   Con capacidad variable de 17 ~ 145pF 
                (Para 40~20m con aro de Ø1.40m a Ø1.70m, utilizando tubo de cobre de Ø18 a Ø35mm)



                                                  Con capacidad variable de 11 ~ 65pF
    (Para 20~10m con aro de Ø0.88m o para 30~17 con aro de Ø1.30m utilizando tubo de cobre de Ø18 a Ø35mm)



                   Dimensiones comparativas de los equipos de sintonía de 17~145pF y 11 ~ 65pF

El condensador se entrega con el motor ensamblado y ajustado, listo para conectar al circuito controlador.El circuito de control se entrega totalmente montado y comprobado, sin caja ni pulsadores.
 
73' de EA7DYY (Santi)