Hoy empezamos ya trabajando el el laboratorio acabando lo que empezamos el día anterior: hemos de devanar 60 espiras de cobre sobre un núcleo de ferrita para conseguir crear un inductor de una L alrededor de 250 µH. Para ello hemos usado una barra de ferrita de 12 mm de diámetro y unos 10 cm de largo sobre la que hemos enrollado un pequeño trozo de cartón en el que realizaremos el devanado. Este trozo de cartón nos permite mover el devanado a través de toda la barra de ferrita. La antena de barra de ferrita luce de la siguiente manera:
(En la imagen la bobina presenta un devanado secundario para conseguir un transformador, más adelante explicaré para que sirve de momento no usamos el devanado secundario)
Una vez montada la bobina tenemos que medir la inductancia para ver si se ajusta a las especificaciones que necesitamos. Aparte de esto también tenemos que medir su resistencia parásita ya que el hilo de cobre no es un conductor ideal. Para hacer nuestras medidas montamos el circuito siguiente:
Conectamos con un cable BNC-BNC el generador de funciones a la entrada de nuestro circuito. Generamos una onda de 1 volt de amplitud y frecuencia 300Khz. Usamos un condensador de valor conocido, en nuestro caso usamos uno de valor 100 pF. El pico de resonancia debería encontrarse alrededor de 1Mhz. Conocemos también el valor de Rg, 50Ω, nos la proporciona el fabricante. Tenemos que medir el valor de L y Rp. Para ello visualizamos la tensión Vout en el osciloscopio. Esto no lo hacemos directamente. Usamos una sonda de baja capacidad para no perturbar el circuito ya que estamos usando un condensador de muy baja capacidad. La sonda atenúa la señal por 10, así pues seleccionamos en el osciloscopio la función de multiplicar x10 las lecturas.
Una vez hecho el montaje vamos variando la frecuencia hasta encontrara el pico de resonancia. En ese punto sabemos lo siguiente:
- fr = (1/(2*π))*1/sqrt((100 + 12)*L*10⁻¹²)
- |H(w0)| = (1/(50+Rp))*sqrt(L/(100+12)x10⁻¹²)
Podemos encontrar fácilmente el valor de Rp y L. Para nuestra bobina los parámetros medidos ha sido:
- L = 320 µH manteniendo el devanado en el centro de la barra de ferrita.
- L = 260 µH manteniendo el devanado en un extremo de la barra de ferrita.
- Rp = 21 Ω.
Los resultados en cuanto a la L son sensatos, se encuentran alrededor de los esperado y cumplen con los margenes de frecuencia que queremos sintoniza. Pero la Rp se encuentra muy lejos de nuestra predicciones. Habíamos previsto que esta tendría un valor inferior a 1Ω. Qué ha ocurrido? Este resultado es debido al efecto pelicular: en frecuencias altas los electrones tienden a circular por la zona más externa del conductor, en forma de corona, en vez de hacerlo por toda su sección, con lo que, de hecho, disminuye la sección efectiva por la que circulan estos electrones aumentando la resistencia del conductor.
Este resultado es inquietante. Vemos que este hecho nos empeora el factor de calidad de nuestro filtro, lo que hace que aumente el ancho de banda y empeora la selectividad. Mejorar Q implica disminuir la resistencia, pero no podemos hacer nada debido a este efecto. Así pues, el filtro no es tan bueno como el esperado pero sigue funcionando bien para nuestros propósitos aún con este efecto.
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