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Como funciona um transmissor Spark Gap?

Como funciona um transmissor Spark Gap?

Embora o princípio de um transmissor de centelha pode parecer muito simples, havia muito mais nos projetos do que pode parecer à primeira vista.

Observar como um transmissor de centelhador funciona, produz muitas técnicas de design interessantes. A operação do transmissor de centelha era um pouco mais complicada do que muitos hoje podem acreditar.

Operação de um centelhador

Antes de examinar a operação geral do transmissor de centelha e ver como funciona um transmissor de centelha, vale a pena dar uma olhada no elemento central do circuito para ver como ele funciona.

Embora o centelhador possa aparecer como um elemento muito simples dentro do circuito transmissor do centelhador, um entendimento de sua operação é a chave para ser capaz de ver como os circuitos funcionam. Os primeiros pioneiros demoraram um pouco para entender como funcionava um centelhador e, portanto, qual a melhor forma de usá-lo em um transmissor.

Essencialmente, um centelhador atua dentro de um transmissor como uma chave eletrônica. Quando não disparou, forma um circuito aberto com uma resistência muito elevada. Conforme a tensão através do centelhador aumenta, chega-se a um ponto em que o ar entre os contatos se quebra e o centelhador dispara ou forma um arco e uma faísca é vista. Quando isso ocorre, o ar dentro do 'centelhador' fica ionizado e um plasma condutor é formado.

Embora os centelhadores exijam uma alta voltagem para causar a formação da centelha, para mantê-la é necessária corrente e, de fato, a resistência do centelhador uma vez ionizada e a corrente está conduzindo pode ser tão baixa quanto cerca de dois Ohms.


Intervalo de faísca de transmissor de alta potência datado do início de 1900.

Este baixo nível de resistência significa que qualquer circuito do transmissor de centelha precisa ser capaz de fornecer o nível necessário de corrente sem queimar. Muitos dos primeiros desenvolvedores não entenderam isso - eles usaram bobinas de indução para gerar as altas tensões para causar o disparo da centelha, mas a bobina de indução não foi projetada para fornecer a corrente necessária e muitas vezes elas falharam ou queimaram como resultado.

Olhando mais de perto a faísca em si, a maneira real da quebra é altamente imprevisível e uma vez que a faísca tenha atingido e o caminho estabelecido, mesmo isso é altamente variável. O nível de corrente varia muito.

O resultado geral é que a centelha gera energia de radiofrequência de banda larga que pode ser acoplada no transmissor de centelha para uma antena e irradiada.

Observando como funciona o centelhador, ele é bastante rudimentar em sua operação e, portanto, não é surpreendente que não seja particularmente eficiente e irradie um sinal fraco.

Como funciona um transmissor de centelhagem?

Ao observar o funcionamento de um transmissor de gap de ignição, é necessário ter em mente que essa era uma área da tecnologia que estava se desenvolvendo muito rapidamente por volta do final dos anos 1800 e início dos anos 1900. Como resultado, muitas ideias estavam sendo desenvolvidas, algumas boas e outras não tão boas, e havia uma grande variedade nas maneiras como os diferentes transmissores de faísca funcionavam.

Em conceito, um transmissor de centelha muito básico consiste em uma fonte de tensão alimentada por um resistor para um capacitor que tem o centelhador transversal. A voltagem na lacuna aumenta até acender. A faísca descarrega a capacitância até que esteja abaixo de uma tensão de sustentação e a faísca se apaga. Em seguida, o capacitor carrega novamente até que acenda novamente, e o ciclo se repete.

O centelhador é conectado à antena que permite que o sinal seja irradiado. Normalmente, existem arranjos de ajuste para limitar a largura de banda do sinal.

Os pulsos de alta amplitude resultantes do centelhador têm bordas muito nítidas, ou seja, a corrente sobe do nada para um valor alto em um curto espaço de tempo. Como resultado, eles geram energia de radiofrequência de banda larga. Algo semelhante acontece com a queda de um raio produzindo o estalo freqüentemente ouvido nas faixas de ondas médias ou curtas.

A energia produzida pelos transmissores de centelha foi sintonizada até certo grau pelos circuitos sintonizados do transmissor e da antena, mas mesmo assim eles irradiaram energia em uma ampla largura de banda. Como resultado, eles foram retirados de serviço porque interferiam com outros usuários usando técnicas de banda muito mais estreita, como Morse e modulação de amplitude, etc.

Quencher transmissor de gap

Ao observar como funciona um transmissor de centelha, um conceito que foi adotado no início do desenvolvimento foi o de um supressor de faísca.

Um dos problemas encontrados, particularmente com a operação de transmissores de faísca de alta potência, foi que parte da energia do circuito da antena foi transferida de volta para o circuito de faísca após a primeira explosão de oscilação. Isso transferiu a faísca em um arco de curto período o que reduziu a eficiência geral e, em algumas circunstâncias, causou uma transmissão em duas frequências separadas.

Métodos de 'extinção' da faísca foram investigados e implementados.

Um método de extinção aplicado aos transmissores de faísca era reduzir o acoplamento entre a faísca e os circuitos da antena.

Melhores métodos de 'extinção' do transmissor de centelhador envolviam a introdução de alguns métodos de desionização rápida do centelhador. Eles começaram a ser introduzidos já na década de 1890 para evitar que um arco se desenvolvesse a partir da centelha.

Um dos primeiros métodos de desionização de têmpera foi desenvolvido por Elihu Thomson e envolveu o que ele chamou de esquema de 'explosão magnética'. Nesse caso, um campo magnético adequadamente cronometrado foi aplicado em ângulos retos na direção da centelha. Outras idéias incluíram o uso de um jato de ar direto para garantir que qualquer arco possa ser extinto.

A ideia que ganhou mais popularidade para extinguir o transmissor de centelha foi usar um centelhador rotativo. Este consistia em um ou mais elementos estacionários e um elemento rotativo que tinha alguns raios salientes. Como os pontos de centelha rotativos só seriam capazes de suportar uma faísca por um curto período de tempo, qualquer arco sendo extinto antes de se estabelecer.

Melhorias no transmissor de centelha

Um dos principais problemas com os primeiros transmissores de centelhador era que a eficiência era muito baixa. Isso resultou do fato de que os centelhadores dispararam continuamente quando a tecla foi pressionada. O problema com isso era que a bobina de indução usada para gerar o EMF traseiro para criar a centelha no centelhador só seria capaz de conduzir cerca de 100mA ou mais através do espaço depois que o arco estivesse funcionando. Isso significava que apenas um nível muito baixo de energia era fornecido à antena.

Alguns métodos iniciais de aumentar a potência envolviam o aumento da lacuna entre os dois eletrodos da centelha que aumentava a voltagem. Isso significava que voltagens letais apareciam nas antenas.

Um avanço na tecnologia de centelhagem era relativamente simples. Implicava adicionar um capacitor ao longo do enrolamento secundário da bobina de indução usada para gerar a centelha. A adição deste único capacitor ao transmissor de centelha fez uma grande diferença. Ele eliminou o arco contínuo que arrastava para baixo a tensão da bobina de indução. Colocar o capacitor através do secundário da bobina de indução no transmissor permitiu que a corrente de gap e a corrente de antena resultante aumentassem, e também a descarga rápida do capacitor removeu a resistência de gap do circuito da antena. Ambos os atributos são resultado da adição de um único capacitor.


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