Dip Meter: Inductancias fáciles

Determinar la frecuencia de resonancia de un circuito LC, los valores de pequeños inductores y la frecuencia de sintonía de pequeños receptores es un problema para la mayoría de las personas que carecen de los costosos aparatos que sirven para esas diferentes finalidades. Sin embargo, existe una alternativa económica y eficaz: el Dip Meter. Con este pequeño instrumento, la construcción de bobinas aplicables en radiofrecuencias dejará de ser un misterio irresoluble y pasará a ser una tarea apasionante. Además, basando el funcionamiento de este instrumento en el acoplamiento de circuitos sintonizados, te brindaremos en este artículo muchas analogías y respuestas acerca del origen de las modernas técnicas utilizadas en RFID, entre otras curiosidades funcionales del proyecto.

Un Dip Meter es un instrumento que se compone de un simple oscilador de alta frecuencia, con algunas características que lo hacen muy particular. El mencionado oscilador que compone el corazón del instrumento es capaz de oscilar libremente y sólo requiere de un ajuste externo, a través de un capacitor variable, para cambiar la frecuencia de trabajo. Hasta aquí un oscilador y nada más; pero lo que transforma a este circuito en un importante instrumento es una bobina externa y un instrumento de aguja, que puedes reciclar de algún equipo musical antiguo.

La bobina externa que se acopla y forma parte del circuito sirve para determinar el rango de frecuencias en el que el oscilador tendrá la posibilidad de funcionar. Es decir, una bobina de determinadas vueltas hará oscilar al circuito en un valor establecido de Khz. o Mhz., mientras que una bobina de diferente cantidad de espiras lo hará trabajar en otro rango. Una regla muy sencilla y clara acerca de este punto, que nos sirve para comenzar a aprender la relación entre los inductores (o bobinas) y la radiofrecuencia, es que a mayor cantidad de espiras en una bobina que forma un circuito L-C, menor frecuencia de oscilación. Reiteramos para dejar claro el concepto: más espiras significa menos frecuencia de resonancia, mientras que menor cantidad de espiras significa mayor frecuencia de resonancia, manteniendo un mismo valor de capacidad en C.

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Resonante refiere a un circuito capaz de comenzar a oscilar en una frecuencia determinada según su construcción mecánica, con el simple hecho de recibir un impulso de energía. Los ejemplos más elementales de energía que podemos mencionar son la eléctrica, para el caso de una antena o de un circuito L-C (como los que veremos), y la energía mecánica, para el caso de una cuerda de una guitarra o para un diapasón. De acuerdo a su constitución física, resonarán a frecuencias específicas.

Aprovechando estas propiedades constructivas, el Dip Meter puede generar un rango de oscilación que vaya desde unas pocas centenas de Khz. hasta más allá de los 300 Mhz. y puede trabajar cómodamente dentro de la banda de UHF (Ultra High Frequency) con solo cambiar una bobina externa. Uno de los usos habituales es el de poder utilizar este instrumento para generar diversas señales de frecuencias diferentes que nos puedan ayudar a determinar distintos puntos de sintonía en receptores experimentales. Es decir, valiéndonos de conocer la frecuencia de trabajo de nuestro instrumento, podemos definir los extremos de sintonía de un receptor artesanal. Pero la aplicación más importante y útil que puede tener este desarrollo es la de ayudarnos a determinar las propiedades de un circuito L-C con sólo acercarlo al mismo.

Si acercamos el oscilador (nuestro nuevo instrumento) a un circuito L-C cualquiera y la frecuencia de oscilación coincide con la frecuencia de resonancia del conjunto “Inductor-Capacitor” desconocido, se produce un fenómeno de resonancia por acoplamiento entre ambos grupos. Esto provoca la alteración del funcionamiento del circuito oscilador. Podremos apreciar este evento con claridad gracias a un movimiento brusco del instrumento de aguja utilizado en nuestro desarrollo. De esta forma, conociendo la frecuencia de resonancia del circuito, que tendremos marcada en el dial junto al valor del capacitor que se encuentra en paralelo con la bobina, será muy sencillo calcular la inductancia del bobinado estudiado mediante la fórmula: F = 1 / 2*??L*C , donde F es la frecuencia de trabajo del Dip Meter expresada en Hertz; C es conocida, igual a (para el ejemplo del dibujo superior) 100pF y en la ecuación se utiliza en Faradios (100pF = 100 * 10 e-12 F) y L resultará en Henrios o Henry.

Ya podemos ir definiendo que nuestro instrumento será un generador de radiofrecuencia, un asistente para el cálculo del valor de una inductancia desconocida y un instrumento para ajustar conjuntos L-C resonantes utilizados en el diseño de transmisores y receptores. Y si hablamos de circuitos resonantes, no podemos dejar de mencionar los modernos dispositivos RFID que vemos en cualquier tienda adosados a los productos para evitar su robo, cuando son pasivos, y/o para facilitar la clasificación de artículos, cuando son activos.