Galena - el mineral que pot escoltar
... encara que no literalment!Tot i que el títol d'aquest article pot semblar una mica enganyós i semblar una mica exagerat, en realitat hi ha molta veritat. Galena té realment la capacitat d'extreure música i veus de les ones de ràdio, un fet que el fa realment seductor. L'explicació següent intentarà aprofundir una mica més (sense ser massa tècnic) i ampliar aquesta capçalera bastant simplista per explicar-ho i aclarir.
Una ràdio sueca de cristall feta per Radiola amb auriculars El dispositiu a la part superior d'aquesta ràdio de cristall sueca és el detector de 'bigotis de gat' de galena.La galena mineral de sulfur de plom, també anomenada mirada de plom, mentre que un mineral important tant de plom com de plata, també és un semiconductor natural. És a dir, té un valor de conductivitat elèctrica que es troba entre el d'un conductor, com el coure metàl·lic, i un aïllant, com el vidre. En determinades circumstàncies, la galena conduirà l'electricitat. Té un petit interval de banda, també conegut com a bretxa d'energia, que és un rang d'energia en un sòlid on no poden existir estats electrònics. En el cas de la galena, la banda buida és d'uns 0,4 eV [electronvolts]. Un electró volt és la quantitat d'energia cinètica [és a dir. la propietat quantitativa d'un objecte a causa del moviment] guanyada (o perduda) per un sol electró [que és una partícula subatòmica] que s'accelera des del repòs a través d'una diferència de potencial elèctric [és a dir. tensió], sent el treball necessari per moure una càrrega, d'un volt en el buit. En resum, mentre que la galena és un mineral de plom, que és un metall, la galena en si és la forma mineral natural del sulfur de plom (II) (un compost inorgànic) i no és un metall. Són les petites impureses o desequilibris en les proporcions químiques de la galena els que creen una situació en què, si els electrons es poden excitar prou, es poden arrencar dels seus àtoms i fer-los fluir.
Enllaç a la pàgina del mineral de galena a Mindat: Galena
GalenaNorth Yorkshire, Anglaterra, Regne Unit Mostrant les característiques típiques de 'mirada principal', un antic exemplar de galena BGS (British Geological Survey) de North Yorkshire, Anglaterra.
Com a resultat de la seva característica de semiconductor, la galena va trobar ús en els primers sistemes de comunicació sense fil i es va utilitzar com a 'cristall' en receptors de ràdio de cristall. La galena es va utilitzar com a díode de contacte puntual [un component electrònic de dos terminals que condueix el corrent principalment en una direcció] capaç de rectificar el corrent altern per detectar els senyals de ràdio. El propi cristall de galena s'utilitzava juntament amb un filferro afilat, conegut com a 'bigotis de gat', que estava en contacte amb ell.
Un detector de bigotis de gat Galena Aquesta fotografia mostra un primer detector d'ones de ràdio, el tipus utilitzat en receptors de ràdio de cristall des de 1905 fins a la dècada de 1940.QUÈ ÉS EXACTAMENT UNA RÀDIO DE CRISTAL?
En resum, és un receptor de banda AM molt senzill que va ser popular als primers dies de la ràdio. El receptor obté tota la seva potència de les ones de ràdio recollides per una antena de cable llarg i no necessita bateries ni corrent domèstic. La simplicitat del disseny de la ràdio de cristall el va convertir en un vehicle ideal per a l'explosió de la comunicació sense fils a tot el món a principis del segle XX. Per a les persones en llocs aïllats sense accés a cap font d'energia, com ara agricultors i ramaders de les zones rurals, la ràdio de cristall casolana es va convertir en una preuada font d'informació sobre mercats, temps i notícies. Així mateix, a les zones urbanes, per primera vegada a la història, grans grups de persones van ser conscients instantàniament dels esdeveniments que tenien lloc a la seva ciutat natal i arreu del món. La ràdio de cristall es va desenvolupar en un moment en què la majoria de la gent pensava que si volies fer alguna cosa ho havies de fer tu mateix i les ràdios comprades a una botiga barata encara estaven anys en el futur! Si bé el disseny de ràdios de cristall ha sofert infinites modificacions durant els darrers 100 anys, inclosa la substitució d'un díode pel cristall, una ràdio de cristall segueix sent una ràdio de cristall i el concepte bàsic és el mateix. Les peces es poden obtenir amb relativa facilitat de fonts locals i és possible muntar un receptor rudimentari capaç de captar senyals de ràdio des de quilòmetres de distància. Al llarg dels anys s'han utilitzat molts circuits i dissenys diferents, tot i que el principi sempre ha estat el mateix.
Un esquema de circuit de ràdio de cristall senzill L'antena capta les ones de ràdio que viatgen per l'aire i les converteix en corrent altern. Perquè el corrent flueixi, cal un circuit complet. La connexió a terra és la que completa el circuit, permetent que el corrent flueixi. La combinació de la bobina i el condensador formen el circuit de sintonització. La inductància de la bobina es combina amb la capacitat del condensador variable per crear un circuit que ressona a una freqüència determinada, permetent que aquesta freqüència passi però bloquejant altres freqüències. En una ràdio de cristall bàsica, el circuit de sintonització no és gaire precís. Com a resultat, probablement escoltareu diverses emissores alhora. Tanmateix, és possible construir circuits de sintonització més sensibles que es puguin aprofundir en estacions individuals. El díode forma part del detector del circuit. Simplement converteix el senyal de corrent altern que prové de l'antena i el circuit de sintonització en corrent continu. Aquest corrent continu és extremadament petit, però n'hi ha prou per conduir un auricular piezoelèctric sensible, que converteix el corrent en so. Originalment, el detector de díodes hauria estat un conjunt de 'bigotis de gat'.AM, o modulació d'amplitud [intensitat del senyal] [l'ona portadora variava en proporció a la del senyal del missatge que es transmetia) és una tecnologia de radiodifusió que va ser el primer mètode desenvolupat per fer transmissions de ràdio d'àudio. Encara s'utilitza a tot el món, principalment per a transmissions d'ona mitjana (també coneguda com a 'banda AM'), però també a les bandes de ràdio d'ona llarga i curta. AM és el mètode d'impressió de veu o música en una forma d'ona portadora de corrent altern (CA). Les estacions de ràdio que operen en la banda AM transmeten un senyal de ràdio de CA que és captat per l'antena de cable llarg d'una ràdio de cristall. El senyal de CA passa de l'antena de cable llarg a la bobina de la ràdio de cristall i ajustant la longitud de la bobina mitjançant l'ús d'aixetes connectades a un interruptor rotatiu (o control lliscant), la ràdio es pot sintonitzar (o ressonar) a la freqüència desitjada d'una ràdio. estació. No totes les posicions de contacte del cristall de Galena funcionaran, així que jugar amb el 'bigotis del gat' per trobar un punt dolç requereix paciència i habilitat.
La ràdio de cristall rep el seu nom del 'detector de cristall', que és l'esmentat cable 'bigotis de gat' que s'arrossega i es pressiona contra el cristall de galena fins que es troba una emissora de ràdio o estàtica. Aleshores, la galena extreu el senyal d'àudio de l'ona portadora de CA només permetent que el corrent passi en una direcció. Això rectifica l'ona de ràdio de CA en corrent continu (DC). A continuació, el corrent DC es converteix en so mitjançant l'ús d'uns auriculars. A causa del fet que trobar i mantenir el senyal desitjat durant qualsevol període de temps era bastant difícil, el díode 'bigotis de gat' finalment va ser substituït pel díode de germani més modern. El germani és un metal·loide de color blanc grisenc del grup del carboni, químicament semblant al silici i l'estany del seu grup veïns.
La potència del receptor prové de l'antena i és important per al rendiment d'una ràdio de cristall. Tot i que una antena de cable exterior llarga de 50 a 100 peus hauria de proporcionar una bona recepció, un cable d'antena de només 10 a 20 peus, o una simple antena de bucle, encara captarà estacions de ràdio locals potents. Un bon sòl també és un element important del rendiment d'una ràdio de cristall, ja que proporciona un circuit de retorn des de l'antena, a través de la ràdio i cap a terra. El cable de terra està connectat a una estaca metàl·lica introduïda a terra. No obstant això, definitivament no és aconsellable escoltar una ràdio de cristall amb una antena de cable exterior llarga durant les tempestes!
Un diagrama pictòric de 1922 que mostra el circuit d'una ràdio de cristall Basat en la figura 33 del llibre de 1922 de Gernsback 'Radio For All' (els drets d'autor han caducat) amb la paraula antena substituïda per antena. Aquest circuit comú no utilitzava un condensador de sintonització, sinó que utilitzava la capacitat de l'antena per formar el circuit sintonitzat amb la bobina. El detector era un tipus de 'bigotis de gat', que consistia en un tros de galena amb un fil prim en contacte amb ell en una part del cristall, fent un contacte de díode.LA GÈNESI I EL DESENVOLUPAMENT DE LES RÀDIOS DE CRISTAL.
La tecnologia de ràdio de cristall va sorgir com a resultat dels sistemes de telègraf elèctric utilitzats per primera vegada a la dècada de 1830, en què la comunicació de llarga distància es va establir mitjançant l'ús del codi Morse. La comunicació per veu encara va passar molts anys en el futur fins que el científic i enginyer nord-americà d'origen escocès Alexander Graham Bell o l'enginyera elèctrica nord-americana Elisha Gray (segons la versió que trieu creure) van inventar i desenvolupar el telèfon el 1876. Al costat dels avenços en la telegrafia per cable, També es van dur a terme experiments en aquesta època amb les propietats electromagnètiques dels minerals cristal·lins posant-los en contacte amb diversos metalls oxidats. Karl Ferdinand Braun, un físic i enginyer alemany, va trobar que certes combinacions de metall a mineral permetien que una major quantitat de corrent elèctric fluís a través dels materials combinats en una direcció en lloc de l'altra. Posteriorment, el 1887, el físic alemany Heinrich Rudolf Hertz va demostrar l'existència d'ones electromagnètiques mitjançant la transmissió i la recepció sense fil de polsos de ràdio a través de l'aire. Les ones de ràdio viatgen grans distàncies a través de l'aire mitjançant camps electromagnètics oscil·lants. Quan les ones de ràdio incideixen en un conductor elèctric, com ara un cable d'antena, els camps electromagnètics oscil·lants indueixen un corrent alterna al conductor receptor. Aleshores s'ha d'extreure la informació transmesa continguda en el corrent alterna transformant -o filtrant- els senyals alterns en senyals directes -Corrent Continu (DC)- que contenen només la veu o el so originat a l'emissor. Els cristalls van ser utilitzats per primera vegada com a detector d'ones de ràdio l'any 1894 pel polímata indi (físic, biòleg, biofísic, botànic, arqueòleg i escriptor de ciència ficció) Sir Jagadish Chandra Bose en els seus experiments d'òptica de microones.
Édouard Eugène Désiré Branly, un físic francès, va inventar el 'coherer', que era una forma primitiva de detector de senyal de ràdio. Aquest dispositiu consistia en un tub o càpsula que contenia dos elèctrodes separats a una petita distància amb llimadures metàl·liques soltes a l'espai entre ells. Quan s'aplicava un senyal de ràdio al dispositiu, les partícules metàl·liques s'enganxaven o cohereix , reduint l'alta resistència inicial del dispositiu, permetent així que un corrent continu molt més gran hi circuli. El 1897, l'enginyer elèctric italià Guglielmo Marconi va utilitzar la seva versió del Branly Coherer en un receptor que es va utilitzar per aconseguir la primera comunicació sense fils a través del Canal de la Mànega. Finalment, el mètode de detecció Branly Coherer va ser substituït l'any 1907 pel detector de cristalls d'on la ràdio de cristall rep el seu nom com s'ha esmentat anteriorment en aquest article.
Cristalls de galena per al seu ús en ràdios de cristall Cristalls de galena venuts per utilitzar-los en receptors de ràdio de cristall polonesos des dels anys trenta.El text de la caixa que els conté diu: ‘Ramona Gold’ | ‘El cristall de ràdio més potent del món’ | 'Indústria de la ràdio polonesa S.F.W.'
Fins i tot fins a la Segona Guerra Mundial, els soldats del camp estaven utilitzant les seves fulles d'afaitar d'acer al carboni per fer ràdios de cristall de construcció tosca, que es van conèixer com a 'ràdio de foxhole', perquè poguessin escoltar les emissions de ràdio tant per a entreteniment com per a informació. Tot i que les ràdios de cristall es van utilitzar sovint a la Primera Guerra Mundial, també es van utilitzar a la Segona Guerra Mundial i es van informar per primera vegada a principis de 1944 durant la Batalla d'Anzio, Itàlia, i es van estendre més tard pels teatres europeus i del Pacífic. Van sorgir aleshores perquè als soldats no se'ls permetia tenir ràdios de tubs de buit normals, que en aquell moment irradiaven ones de ràdio que podien donar la seva posició a l'enemic. Com que una ràdio foxhole no tenia font d'alimentació i només s'acabava amb l'energia rebuda de l'estació de ràdio, per tant, no emetia cap one de ràdio.
Un receptor ‘Foxhole Radio’ de la Segona Guerra Mundial Aquesta ràdio improvisada utilitzava una mina de llapis de grafit connectada a la punta d'un passador de seguretat que pressionava contra una fulla d'afaitar d'acer blau per a un detector. L'octubre de 1944 va pertànyer al tinent M. L. Rupert i va ser utilitzat durant la campanya d'Itàlia a la Segona Guerra Mundial, també coneguda com l'Alliberament d'Itàlia.QUÈ PASSA AMB ALTRES MINERALS A LES RÀDIOS DE CRISTAL?
Tot i que la galena era la més utilitzada, també es van utilitzar altres tipus de cristalls, com la pirita de ferro. Tanmateix, tot i que els sulfurs de ferro són extremadament comuns, les formes exactes de pirita de ferro que es poden utilitzar en detectors de ràdio cristalls no són tan comunes. En cas contrari, la pirita de ferro hauria demostrat ser un rival molt seriós de la galena ateses les seves propietats i el seu rendiment perquè generalment va mantenir la seva sensibilitat durant un període molt més llarg que la galena. A més, es van provar bornite, calcopirita, molibdenita, zincita (inclosa la zincita sintètica), carborundum (carbur de silici), silici i tel·luri. Els constructors de ràdios de cristall a la dècada de 1920 van utilitzar aquests 'cristalls' i van experimentar amb diferents tipus que buscaven obtenir el rendiment òptim. Els distribuïdors de les diferents peces necessàries per fer conjunts sense fil normalment podrien proporcionar una varietat de cristalls diferents i els conjunts en què es van muntar.
Les ràdios de cristall també s'han improvisat a partir d'una varietat d'objectes comuns, com ara fulles d'afaitar d'acer i llapis de plom, agulles rovellades i monedes. En aquests, una capa semiconductora d'òxid o sulfur sobre la superfície metàl·lica sol ser responsable de l'acció rectificadora. La galena va ser, amb diferència, el mineral més utilitzat en detectors de cristalls perquè es deia que tenia propietats de rectificació 'ben definides' i aparentment 'oferia una recepció d'una qualitat tonal molt gran'. Els detectors de cristall fets de galena eren barats com a resultat de l'abundant subministrament del mineral en brut. El material per als detectors de bigotis del gat es va extreure en diverses parts del món, però els subministraments dels anys vint per a ràdios venien generalment del sud de França, a la zona andalusa d'Espanya i a Mèxic. Un parell de mines a Anglaterra també proveïen la creixent indústria de la ràdio o sense fil.
Fluorita , etc.Mina Greenlaws, Daddry Shield, Stanhope, Comtat de Durham, Anglaterra, Regne Unit Un cúmul de fluorita lliure de matriu amb bona claredat i color. També hi ha diversos petits cristalls de galena incrustats a la fluorita, força inusual!
Durant l'era de la telegrafia sense fil abans de 1920, els receptors de cristall eren considerats com a 'estat de l'art' i es van produir models sofisticats. Després de 1920, els conjunts de cristall es van convertir en l'alternativa barata a les ràdios de tubs de buit, utilitzades en situacions d'emergència i pels joves i els pobres. Les ràdios de cristall es van mantenir en ús habitual a Europa de l'Est fins als anys 50. Fins i tot avui dia encara són populars com a articles d'introducció i de col·lecció per a radioaficionats i aficionats.
Una ràdio vintage de 'cristall' de germani Arrow Aquesta ràdio 'de cristall' es va vendre com a joguina educativa per a nens durant la dècada de 1960 i va utilitzar un díode de germani més modern com a detector. Va venir complet amb un auricular piezoelèctric i un cable d'antena amb un clip a l'extrem per enganxar-se als llits per obtenir una antena més gran.
