Stazione radiotelegrafica ricevente con detector tipo coherer - Modulo 2: Quadro sintonico

Questo secondo modulo contiene l’apparato di sintonia con i condensatori e le reattanze induttive (choke), che hanno il compito di convogliare le perturbazioni elettromagnetiche verso il coherer, senza disperderle in altre parti del circuito elettrico del detector.

L’apparato di sintonia è costituito dal jigger, il quale è un comune trasformatore che ha gli avvolgimenti, primario e secondario, avvolti in aria e non su un nucleo di materiale ferromagnetico, perché, essendo percorsi da correnti ad alta frequenza, le perdite per isteresi e correnti parassite sarebbero fortissime, essendo le prime proporzionali alla frequenza e al flusso magnetico elevato a un coefficiente di 1,6, e le seconde  proporzionali al quadrato della frequenza e del flusso magnetico. Questo, quindi, comporterebbe che l’energia delle onde elettromagnetiche, anziché agire sul coherer, sarebbe quasi interamente dissipata.

L’avvolgimento primario è formato da un solo strato di 105 spire di filo di rame smaltato, del diametro di 0,28 mm, avvolto su un cilindro di legno del diametro di 10 mm e della lunghezza di 60 mm. Le 100 spire impegnano solo i 30 mm centrali del cilindro di legno. I due terminali di questo avvolgimento sono collegati, uno al morsetto antenna e l’altro al morsetto terra, indicati dalle rispettive targhette, disposte su questo secondo modulo.

L’avvolgimento secondario è diviso in due sezioni, in serie tra loro, disposte all’estremità del primario e avvolte su un tubetto di plastica del diametro esterno di 15 mm. Ciascuna sezione è realizzata con 90 spire di filo di rame smaltato, avvolte sul tubetto, per un numero complessivo di quattro strati, riempiti con il criterio a mucchio: cioè ogni strato ha un numero di spire che diminuisce con l’aumentare della distanza dello strato dal tubetto di plastica. Questa distribuzione a mucchio, a dire dello stesso Marconi, era la più efficace. Ciascuna sezione è lunga complessivamente 11 mm e lo spazio tra loro ha un’ampiezza di 8 mm, per cui tutto l’avvolgimento secondario è lungo 30 mm, così come il primario, il quale è infilato nel tubetto di plastica. Come si può notare, il jigger di Marconi era di piccole dimensioni.

Il cilindro di legno del primario è scavato alle estremità, per una profondita di 12 mm, onde permettere l’avvitamento di due spezzoni orizzontali di asta filettata di 6 mm, in ottone, i quali alle altre due estremità, sono infilati in due collari di ottone sostenuti da due spezzoni verticali di asta filettata di 6 mm, in ottone, nascosti in tubicini di ottone e  fissati su una tavoletta di legno di rovere con dadi e rondelle di ottone. I due spezzoni orizzontali di asta filettata di 6 mm sono bloccati ai collari con complessivi  quattro nottolini di ottone, manovrando i quali è possibile far traslare in orizzontale, per circa 25 mm, gli spezzoni di asta filettata e quindi anche l’avvolgimento primario, ad essi connesso, rispetto alle due sezioni del secondario del jigger. Questa variazione della posizione relativa del primario e del secondario del jigger consente una variazione del coefficiente di mutua induzione e quindi dell’induttanza del circuito sintonico.

Il tubetto di plastica sul quale sono avvolte le due sezioni del secondario è sostenuto da due collari di plastica, disposti alle due estremità del tubetto, e sostenuti da due spezzoni verticali di asta filettata di 4 mm, in ottone, nascosti in tubicini di ottone e fissati sulla tavoletta di legno di rovere con dadi e rondelle di ottone. Quest’ultima, a sua volta, è sostenuta dalla base di legno di rovere di questo secondo modulo mediante 4 spezzoni verticali di asta filettata di 6 mm, in ottone, nascosti in tubicini di ottone, con serraggio a mezzo di dadi e rondelle di ottone.

Il circuito sintonico è costituito dall’avvolgimento secondario del jigger e da una capacità totale di 22.600 pF, disposta ai capi del secondario stesso. Questa è realizzata con un condensatore dal valore fisso di 22.000 pF e con due condensatori variabili, ciascuno da 0.00 pF a 300 pF.

Il condensatore di 22.000 pF è disposto in un tubicino di plastica, del diametro di 20 mm, rivestito di carta adesiva di colore nero, sulla quale è indicato in rosso il suo valore. Il tubicino, chiuso alle  estremità da due tappi di legno di rovere, è fissato alla base mediante due spezzoni verticali di asta filettata di 4 mm, in ottone, nascosti in tubicini di ottone, e con dadi e rondelle di ottone.

I due condensatori variabili sono sistemati su una striscetta di legno di rovere, fissata alla base con due spezzoni, verticali, di asta filettata di 6 mm, in ottone, nascosti in due tubicini di ottone. Il serraggio è realizzato con dadi e rondelle di ottone. Questi due condensatori sono fissati sulla striscetta di legno mediante due angolari di ottone 25x25x2, bulloncini di ottone di 3 mm e relative rondelle.

Tutti e tre i condensatori sono disposti in parallelo, in modo da sommare le loro capacità e l’intero parallelo, come già detto, è disposto ai capi dell’avvolgimento secondario del jigger.

Sull’apparato del quadro sintonico sono posizionate due reattanze induttive (choke). Ognuna di esse è realizzata con un nucleo di materiale ferromagnetico, costituito da lamierini al silicio; tale nucleo ha la lunghezza di 95 mm, la larghezza di 15 mm e lo spessore di 6 mm; su di esso sono avvolte 36 spire di filo di rame del diametro di 0,5 mm. Il rivestimento del filo è in plastica di colore bianco per la reattanza di sinistra e di colore rosso per la reattanza di destra. Ciascuna di esse è fissata alla base mediante due spezzoni verticali di asta filettata di 6 mm, in ottone, nascosti in tubicini di ottone; il serraggio sulla base e sui lamierini è effettuato con dadi e rondelle di ottone.

Sulla base è posizionato un secondo condensatore della capacità fissa di 15.000 pF, disposto in parallelo al coherer. Anche questo condensatore è situato in un tubicino di plastica, del diametro di 20 mm, rivestito di carta adesiva di colore rosso, sulla quale è indicato il valore della capacità; il tubicino è completato, alle estremità, con i due tappi di legno di rovere e sistemato sulla base  alla stessa maniera di quello di 22.000 pF.

Schemi elettrici

Per collegare il quadro sintonico al primo modulo si utilizzano i quattro morsetti disposti sul lato frontale, indicati con i simboli  E1, E2, U1, U2, riportati sulle relative targhette di ottone e i morsetti  Antenna e Terra, indicati dalle rispettive targhette e situati sul fronte retro alle estremità del jigger.

Quando si effettua il collegamento, i morsetti Antenna e Terra, presenti sul primo modulo, non si utilizzano più per questo scopo, essendo essi sostituiti dai corrispondenti presenti sul secondo modulo.La connessione tra i due moduli modifica solo il circuito del coherer, che è alimentato dalla Batteria A.

La descrizione del nuovo circuito riesce semplice seguendo il percorso della corrente. Quest’ultima esce dal polo positivo della Batteria A e mediante un cavetto viene portata al morsetto E1 (Entrata 1), da qui entra nella reattanza induttiva (choke) di sinistra,e, dopo averla percorsa, entra nella prima sezione (quella di sinistra) dell’avvolgimento secondario del jigger, l’attraversa e arriva al morsetto U1 (Uscita 1), da qui, mediante un secondo cavetto, arriva al morsetto Terra, sul primo modulo, quindi, attraversa il coherer arrivando al morsetto Antenna, sul primo modulo, mediante un terzo cavetto giunge al morsetto E2 (Entrata 2), da qui entra nella seconda sezione (quella di destra) dell’avvolgimento secondario del jigger, dalla quale esce per attraversare la seconda reattanza induttiva (choke) di destra, arrivando al morsetto U2 (Uscita 2), da qui un quarto cavetto la conduce al relè polarizzato; dopo averlo attraversato, la corrente ritorna al polo negativo della Batteria A.

Come si può notare, il circuito del coherer è rimasto sempre un circuito serie, ma il numero dei componenti è aumentato, perché oltre al coherer e al relè polarizzato, comprende, ora, anche le due reattanze induttive di arresto dell’alta frequenza (choke) e le due sezioni dell’avvolgimento secondario del jigger.

Il circuito sintonico comprende, in primo luogo, il primario del jigger, i cui terminali sono collegati uno al nuovo morsetto Antenna e l’altro al nuovo morsetto Terra e in secondo luogo un altro circuito costituito dalla serie delle due sezioni dell’avvolgimento secondario del jigger, della capacità di 22.600 pF e del coherer. E questo secondo circuito è in sostanza quello che permette di realizzare la sintonia con la stazione trasmittente.

Infatti, le onde elettromagnetiche, captate dal bipolo marconiano antenna-terra, generano nel primario del jigger una corrente ad alta frequenza, la quale produce un flusso magnetico variabile, che, per il fenomeno della mutua induzione, si concatena con le spire dell’avvolgimento secondario del jigger, generando la circolazione di una corrente diversa, ma della stessa frequenza di quella del primario, nel circuito comprendente il secondario del jigger, il coherer e la capacità di 22.600 pF. Se, con tale frequenza, nel circuito la reattanza totale ha un valore nullo, se cioè la reattanza induttiva del secondario del jigger e quella capacitiva del condensatore di 22.600 pF sono perfettamente opposte, allora si verifica la condizione di risonanza e la corrente diventa massima. Se, poi, il coefficiente di risonanza è elevato, se, cioè, il rapporto tra la reattanza induttiva o capacitiva (considerate in valore assoluto perché sono uguali in condizioni risonanza) e la resistenza del circuito, è molto grande, allora, sulla curva di risonanza, la banda passante è strettissima e la forma a campana della curva si riduce quasi a un segmento verticale; allora, si ha il massimo della selettività e quindi della segretezza della trasmissione. Questo è molto difficile da raggiungere, perché, come già detto, dallo sviluppo in serie di un’onda smorzata, si nota che la frequenza fondamentale non si discosta molto da quella delle armoniche componenti. Differente il discorso per le onde persistenti o continue, come quelle dei trasmettitori ad arco o a valvole termoioniche, che di lì a poco saranno costruiti.Infatti per questo tipo di onde lo sviluppo in serie evidenzia una netta prevalenza della frequenza fondamentale sulle armoniche componenti.

In parallelo al coherer è inserito il condensatore di capacità 15.000 pF, che migliora di molto sia la coherizzazione sia la decoherizzazione del tubetto sensibile.

La corrente ad alta frequenza agisce interamente nel circuito sintonico, non potendo invadere né la Batteria A, né il rele polarizzato, perchè le due reattanze induttive (choke), disposte all’entrata e all’uscita del circuito sintonico, costituiscono un’impedenza enorme per l’alta frequenza, convogliandola interamente verso il coherer.

Ovviamente il circuito sintonico descritto non vale per tutti i ricevitori a coherer, perché la base di partenza è la frequenza del trasmettitore e con riferimento ad essa si determinano il numero di spire del jigger e il valore della capacità. Il circuito descritto è accordato sulla frequenza del trasmettitore di Poldhu, facente parte della collezione inserita nel presente sito.

Per realizzare un buon circuito sintonico bisogna disporre di un discreto numero di regolazioni. Una di queste si può effettuare con un sistema che permette di variare il numero di spire del primario e del secondario del jigger. Una seconda può consistere  nel variare la posizione relativa del primario e del secondario; nel circuito illustrato è possibile variare questa posizione, potendo traslare in orizzontale l’avvolgimento primario di 25 mm rispetto al secondario. Una terza si può ottenere con condensatori variabili entro una gamma piuttosto vasta; operazione, questa, effettuata nel presente circuito, impiegando una capacità variabile da 22.000 pF a 22.600 pF.