El detector magnético o detector magnético de Marconi , a veces llamado "Maggie", fue uno de los primeros detectores de ondas de radio que se utilizaron en algunos de los primeros receptores de radio en recibir mensajes en código Morse durante la era de la telegrafía inalámbrica a principios del siglo XX. [1] [2] Desarrollado en 1902 por el pionero de la radio Guglielmo Marconi [1] [2] [3] a partir de un método inventado en 1895 por el físico neozelandés Ernest Rutherford [4] , se utilizó en las estaciones inalámbricas de Marconi hasta alrededor de 1912, cuando fue reemplazado por tubos de vacío . [5]Fue ampliamente utilizado en barcos debido a su confiabilidad e insensibilidad a las vibraciones. Un detector magnético era parte del aparato inalámbrico en la sala de radio del RMS Titanic que se utilizó para pedir ayuda durante su famoso hundimiento el 15 de abril de 1912. [6]
Historia
Los primitivos radiotransmisores de chispa utilizados durante las tres primeras décadas de la radio (1886-1916) no podían transmitir audio (sonido) y en su lugar transmitían información por telegrafía inalámbrica ; el operador encendía y apagaba el transmisor con una tecla de telégrafo , creando pulsos de ondas de radio para deletrear mensajes de texto en código Morse . Por lo tanto, los equipos de recepción de radio de la época no tenían que convertir las ondas de radio en sonido como los receptores modernos, sino simplemente detectar la presencia o ausencia de la señal de radio. El dispositivo que hizo esto se llamó detector . El primer detector ampliamente utilizado fue el cohesor , inventado en 1890. El cohesor era un detector muy pobre, insensible y propenso a dispararse en falso debido al ruido impulsivo, lo que motivó muchas investigaciones para encontrar mejores detectores de ondas de radio.
Ernest Rutherford había utilizado por primera vez la histéresis del hierro para detectar ondas hertzianas en 1896 [4] [7] mediante la desmagnetización de una aguja de hierro cuando una señal de radio pasaba a través de una bobina alrededor de la aguja, sin embargo, la aguja tenía que ser remagnetizada, por lo que esto fue no apto para un detector continuo. [7] Muchos otros investigadores inalámbricos como E. Wilson, C. Tissot, Reginald Fessenden , John Ambrose Fleming , Lee De Forest , JC Balsillie y L. Tieri habían ideado posteriormente detectores basados en histéresis, pero ninguno se había utilizado ampliamente debido a a varios inconvenientes. [7] Muchas versiones anteriores tenían un imán giratorio sobre una banda de hierro estacionaria con bobinas. [8] Este tipo solo era sensible periódicamente, cuando el campo magnético cambiaba, lo que ocurría cuando los polos magnéticos pasaban por el hierro.
Durante sus experimentos de radiocomunicación transatlántica en diciembre de 1902, Marconi descubrió que el coheredor era demasiado poco confiable e insensible para detectar las señales de radio muy débiles de las transmisiones de larga distancia. Fue esta necesidad la que lo llevó a desarrollar su detector magnético. Marconi ideó una configuración más efectiva con una banda de hierro en movimiento impulsada por un motor de relojería que pasa por imanes y bobinas estacionarios, lo que resulta en un suministro continuo de hierro que cambia la magnetización y, por lo tanto, la sensibilidad continua (Rutherford afirmó que él también había inventado esta configuración). [8] El detector magnético Marconi fue el detector "oficial" utilizado por la Compañía Marconi desde 1902 hasta 1912, cuando la compañía comenzó a realizar la conversión a la válvula Fleming y los tubos de vacío tipo Audion . Se utilizó hasta 1918.
Descripción
Vea el dibujo a la derecha. La versión de Marconi consistía en una banda de hierro sin fin ( B ) construida con 70 hebras de alambre de hierro recubierto de seda de calibre 40 . En funcionamiento, la banda pasa sobre dos poleas acanaladas giradas por un motor de cuerda de cuerda . [1] [2] La banda de hierro pasa a través del centro de un tubo de vidrio que está enrollado con una sola capa a lo largo de varios milímetros con alambre de cobre de calibre 36 cubierto de seda . Esta bobina ( C ) funciona como bobina de excitación de radiofrecuencia . Sobre este devanado hay una pequeña bobina enrollada con alambre del mismo calibre a una resistencia de aproximadamente 140 ohmios . Esta bobina ( D ) funciona como bobina captadora de audio . Alrededor de estas bobinas se disponen dos imanes de herradura permanentes para magnetizar la banda de hierro a medida que pasa por el tubo de vidrio. [1]
Cómo funciona
El dispositivo funciona por histéresis de la magnetización en los alambres de hierro. [1] [2] Los imanes permanentes están dispuestos para crear dos campos magnéticos opuestos , cada uno dirigido hacia (o alejándose) del centro de las bobinas en direcciones opuestas a lo largo del cable. Esto funciona para magnetizar la banda de hierro a lo largo de su eje, primero en una dirección cuando se acerca al centro de las bobinas, luego invierte su magnetismo en la dirección opuesta cuando sale del otro lado de la bobina. [2] Debido a la histéresis ( coercitividad ) del hierro, se requiere un cierto umbral de campo magnético (el campo coercitivo , H c ) para invertir la magnetización. Entonces, la magnetización en los cables en movimiento no se invierte en el centro del dispositivo donde el campo se invierte, sino de alguna manera hacia el lado de salida de los cables, cuando el campo del segundo imán alcanza H c . [1] [2] Aunque el cable en sí se mueve a través de la bobina, en ausencia de una señal de radio, la ubicación donde la magnetización se "voltea" es estacionaria con respecto a la bobina captadora, por lo que no hay cambio de flujo ni voltaje. inducida en la bobina captadora.
La señal de radio de la antena ( A ) es recibida por un sintonizador ( no mostrado ) y pasa a través de la bobina de excitación C , cuyo otro extremo está conectado a tierra ( E ). [2] El campo magnético que se invierte rápidamente de la bobina excede la coercitividad H c y cancela la histéresis del hierro, provocando que el cambio de magnetización suba repentinamente por el cable hacia el centro, entre los imanes, donde el campo se invierte. [1] [2] Esto tuvo un efecto similar a empujar un imán dentro de la bobina, haciendo que el flujo magnético a través de la bobina captadora D cambiara, induciendo un pulso de corriente en la bobina captadora. La bobina captadora de audio está conectada a un receptor de teléfono ( auricular ) ( T ) que convierte el pulso actual en sonido . [2]
La señal de radio de un transmisor de chispa consistía en pulsos de ondas de radio ( ondas amortiguadas ) que se repetían a una velocidad de audio, alrededor de varios cientos por segundo. Cada pulso de ondas de radio producía un pulso de corriente en el auricular, [1] por lo que la señal sonaba como un tono musical o un zumbido en el auricular.
Detalles técnicos
La banda de hierro fue girada por un resorte real y un mecanismo de relojería dentro de la caja. Se han dado valores diferentes para la velocidad de la banda, de 1,6 a 7,5 cm por segundo; el dispositivo probablemente podría funcionar en una amplia gama de velocidades de banda. [8] El operador tuvo que mantener el resorte real enrollado, usando una manivela en el costado. Los operadores a veces se olvidaban de enrollarlo, por lo que la banda dejaba de girar y el detector dejaba de funcionar, a veces en medio de un mensaje de radio.
El detector produjo un ruido electrónico que se escuchó en los auriculares como un sonido de "silbido" o "rugido" de fondo, algo fatigoso de escuchar. [9] Este fue el ruido de Barkhausen debido al efecto Barkhausen en el hierro. [9] A medida que el campo magnético en un área determinada del alambre de hierro cambiaba a medida que se movía a través del detector, las paredes del dominio microscópico entre los dominios magnéticos en el hierro se movían en una serie de sacudidas, ya que quedaban colgadas de defectos en el hierro. celosía de cristal, luego se liberó. Cada sacudida producía un pequeño cambio en el campo magnético a través de la bobina e inducía un pulso de ruido.
Debido a que la salida era una corriente alterna de audio y no una corriente continua, el detector solo podía usarse con auriculares y no con el instrumento de grabación común que se usa en los receptores de radiotelegrafía coherer, la grabadora de cinta de papel con sifón. [10]
Desde un punto de vista técnico, varios prerrequisitos sutiles son necesarios para el funcionamiento. La fuerza del campo magnético de los imanes permanentes en la banda de hierro debe ser del mismo orden de magnitud que la fuerza del campo generado por la bobina de excitación de radiofrecuencia, permitiendo que la señal de radiofrecuencia supere el umbral de histéresis (coercitividad) de el hierro. Además, la impedancia del sintonizador que suministra la señal de radio debe ser baja para igualar la baja impedancia de la bobina de excitación, lo que requiere consideraciones especiales en el diseño del sintonizador. La impedancia del auricular del teléfono debe coincidir aproximadamente con la impedancia de la bobina captadora de audio, que es de unos pocos cientos de ohmios. La banda de hierro se mueve unos milímetros por segundo. El detector magnético era mucho más sensible que los cohesores que se usaban comúnmente en ese momento, [1] aunque no tan sensible como la válvula Fleming , que comenzó a reemplazarlo alrededor de 1912. [5]
En el Manual de instrucciones técnicas para telegrafistas inalámbricos de: JC Hawkhead (Segunda edición revisada por HM Dowsett) en la pág. 175 hay instrucciones detalladas y especificaciones para el funcionamiento y mantenimiento del detector magnético de Marconi.
Referencias
- ^ a b c d e f g h i "Telégrafo" . Encyclopædia Britannica, 11ª ed . 26 . The Encyclopædia Britannica Co. 1911. p. 536 . Consultado el 9 de noviembre de 2013 .
- ^ a b c d e f g h yo Fleming, John Ambrose (1908). Los principios de la telegrafía de ondas eléctricas . Reino Unido:. Longmans, Green and Co. pp 380 -382.
- ^ Marconi, Guglielmo (1902). "Nota sobre un detector magnético de ondas eléctricas que puede emplearse como receptor en telegrafía espacial" . Actas de la Royal Society . Londres. 70 : 341. doi : 10.1098 / rspl.1902.0034 .
- ^ a b Rutherford, Ernest (1 de enero de 1897). "Un detector magnético de ondas eléctricas y algunas de sus aplicaciones" . Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres . Sociedad de la realeza. 189 : 1–24. Código Bibliográfico : 1897RSPTA.189 .... 1R . doi : 10.1098 / rsta.1897.0001 .
- ^ a b Wenaas, Eric P. (2007). Radiola: La edad de oro de RCA, 1919-1929 . Sonoran Publishing. pag. 2. ISBN 978-1886606210.
- ^ Stephenson, Parks (noviembre de 2001). "La instalación inalámbrica de Marconi en RMS Titanic" . Boletín de Old Timer . La Asociación Inalámbrica Antigua. 42 (4) . Consultado el 22 de mayo de 2016 . copiado en el sitio web personal marconigraph.com de Stephenson
- ^ a b c Phillips, Vivian J. (1980). Detectores de ondas de radio tempranos . Peter Peregrinus, Ltd. y The Science Museum, Londres. pp. 85 -122. ISBN 0906048249.
- ^ a b c Phillips (1980) Detectores tempranos de ondas de radio , p. 103-105
- ↑ a b Phillips (1980) Detectores tempranos de ondas de radio , p. 98, 102, 106
- ^ Fleming, John Ambrose (1916). Un manual elemental de radiotelegrafía y radiotelefonía para estudiantes y operadores, 3ª Ed . Reino Unido: Longmans, Green and Co. págs.203, 208.
enlaces externos
- Medios relacionados con detectores magnéticos en Wikimedia Commons
- El detector magnético de Marconi Del libro "A Handbook of Wireless Telegraphy" (1913) de J. Erskine-Murray. D.Sc.
- Conceptos básicos del detector magnético