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lunes, 03 de marzo de 2008

Antena más económica y de buen alcance.

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CONSTRUCCIÓN DE UNA ANTENA YAGI A PARTIR DE UNA LATA DE PAPAS PRINGLES

Hace algún tiempo escribí un artículo sobre la teoría del montaje de un enlace wireless de larga distancia. Esta vez, he dedicado algo de tiempo a la fabricación de una antena casera, la cual puede venir muy bien para llevar a la práctica el tema tratado anteriormente.

Desde que escribí el artículo, he recibido un gran número de emails solicitando más información, proponiendo correcciones, y muchos también de agradecimiento. Desde aquí quiero expresar mi gratitud a todos ellos, y prometer que haré las correcciones necesarias.

Un poco de teoría

Aunque no se sea un experto en radiofrecuencia, todos nos imaginamos la forma de una onda cuando viaja a través de un medio. La onda se forma con la diferencia de intensidad (amplitud) de una señal en un espacio de tiempo (longitud) de manera periódica. Dicha diferencia de intensidad es balanceada, esto es, se alterna entre valores positivos y negativos. Para tener un concepto visual de la onda:

La onda es emitida por un emisor, viaja a través de un medio físico, y llega al destino, con mayor o menor intensidad. Nuestro objetivo, es recibir la señal con la mayor intensidad posible. Y para ello, nos interesa tomar contacto con la onda cuando está en su punto de mayor amplitud, sea de valor positivo o negativo. Imaginemos la onda atravesando el colector de nuestra antena:

Nota: disculpad la mala calidad de las fotos, pero es de noche y lo único que tengo a mano es una webcam.

Cuanto mayor sea la longitud del colector, y mayor sea el número de intersecciones de la onda con el material (arandelas en nuestro caso), mayor será la intensidad alcanzada.

Pasemos pues a la práctica.

Materiales necesarios:

  • 1 metro tubo (de cortina por ejemplo) de unos 12mm de diámetro.
  • 1 metro varilla roscada de 4mm, con dos tuercas.
  • 5 arandelas de 30mm diámetro exterior y 10mm interior.
  • 11 arandelas de 12mm diámetro exterior y 4mm interior.
  • 5cm de hilo de cobre de unos 2mm de grosor.
  • Cinta aislante.
  • 1 conector N hembra.
  • 1 lata de patatas Pringles.

Como elemento opcional, se recomienda al menos un par de cervezas para acompañar las papitas sobrantes.

Precio total aproximado, incluyendo la cerveza: 300.00 RD$

Herramientas utilizadas:

  • Corta tubos. Es importante para que el corte sea limpio y recto. Se pude comprar por unos 75.00 pesos en cualquier tienda de  que despache herramientas.
  • Segueta o sierra pequeña para cortar la varilla roscada. Me costó 50.00 pesos en la ferretería.
  • Alicates.
  • Destornillador.
  • Tijeras.
  • Soldador y estaño.

Adicionalmente, he utilizado 4 tornillos pequeños, de 10×2,5mm con sus correspondientes tuercas, para fijar el conector a la lata. Los tornillos pueden comprarse en cualquier ferretería o tienda de electrónica, pero debido a mi gran impaciencia, los he obtenido del soporte del refrigerador de una placa Pentium 4 que tenía estropeada. Para fijar las tuercas a la hembra N, he utilizado pegamento Araldit (de Ceys, también puede usarse Nural). Es un pegamento que viene en dos tubos, los cuales se mezclan formando una pasta que, cuando solidifica, tiene una gran resistencia a la tracción, al calor, etc. Para este caso, sólo necesitaba sujetar las tuercas hasta que apretara los tornillos, ya que mi mano es demasiado grande para realizar esa labor dentro de una lata de Pringles. Podía haber utilizado Superglue (de Loctite), pero me temo que no iba a pegar bien el hierro galvanizado de la tuerca y el conector.

Además, para darle mayor rigidez al colector dentro de la lata, he utilizado el plástico de una tarrina de cd’s vírgenes. Más adelante queda explicado todo.

Construyendo el colector.

Desde luego, lo más delicado de todo el asunto es tener la paciencia suficiente para realizar los cortes y mediciones con bastante precisión. El colector está formado por 4 conjuntos de:
arandela grande (+ posible arandela pequeña) + separador
acabando en una quinta arandela (+ posible arandela pequeña), y todo ello ensartado en la varilla roscada.

Arandela grande

La longitud total del colector, debe ser igual a la longitud de onda. Pero, ¿cuál es la longitud de onda?

En realidad varía un poco, dependiendo del canal en el que trabajemos (del 1 al 11). La frecuencia del canal 1 es de 2.412 GHz mientras que la del canal 11 es de 2.462 GHz.

Longitud de onda canal 1:
Lo1 = 3 * 108 * (1 / 2,412) * 10-9
Lo1 = (3 / 2,412) * 10-1
Lo1 = 0,124 m

Longitud de onda canal 11:
Lo11 = 3 * 108 * (1 / 2,462) * 10-9
Lo11 = (3 / 2,412) * 10-1
Lo11 = 0,122 m

Por tanto, la longitud total del colector debe estar entre 124 mm y 122 mm (sin contar la quinta arandela).

¿Por qué hablamos antes de posible arandela pequeña? Pues porque, debido a su poco grosor, nos sirve como suplemento en caso de que el corte del separador haya salido un poco corto.

Cortamos pues, cuatro trozos del tubo de cortina, cada uno de 27,5mm de longitud. Muy importante que el corte sea perfectamente perpendicular al tubo, de ahí que usemos un corta tubos. Además, el corte del corta tubos hace que el filo del separador quede “hundido” hacia su eje, como de forma cónica, lo cual viene estupendo para que, al apretarlo contra la arandela, queden perfectamente encajados.

Ahora llega el momento de ensartar las piezas en la varilla de roscar. Como ésta es muy fina, al montarlo todo queda muy holgado y hecho un desastre, todo torcido. Para evitar esto, se me ocurrió encintar con cinta aislante la varilla roscada en las partes donde va el separador:

De esta manera, al apretar, queda todo mucho más derecho. ¡Ojo! Si hay que suplementar el conjunto separador+arandela con una arandela pequeña, habrá que meter ésta antes de continuar encintando.

Para que una vez terminado el colector, al insertarlo, quede alineado con el eje (imaginario) de la lata de Pringles, utilizaremos:

  1. En un extremo de la varilla, la propia tapadera de la lata, a la cual haremos un agujero en el centro con las tijeras o un punzón, y aseguraremos con otra arandela de las pequeñas.
  2. En el último de los separadores, podemos utilizar una tarrina de cd’s la cual curiosamente, tiene un eje que, en su interior, ajusta muy bien la barra de cortina. Recortaremos la punta del eje de la tarrina, y la base redonda para que encaje perfectamente dentro de la lata.

Hay gente que en su lugar, utiliza otra tapa de lata de Pringles recortada, pero para mi gusto es demasiado blanda.

Una vez ensamblado todo, presenta este aspecto:

El conector.

Hay que soldarle el hilo de cobre. La longitud del cobre ha de ser la exacta para que la punta quede justo en el centro de la lata, teniendo en cuenta que el conector se mete desde dentro hacia afuera. Si nos quedamos cortos, no tendemos señal apenas, y si nos pasamos de largo, perderemos unos pocos decibelios de intensidad.

Para aproximarme lo más posible, situé el conector de esta manera:

El cobre ha de quedar lo más recto posible y totalmente perpendicular al conector.

Para asegurarlo bien a la lata, usaremos cuatro tornillos pequeños. Hay gente que ha utilizado pegamentos y/o silicona térmica, pero yo personalmente prefiero afianzamientos mecánicos. Me dan más confianza.

El problema es que el conector es introducido desde dentro de la lata hacia afuera, con lo cual no tenemos posibilidad de atornillar desde dentro con las tuercas fuera, ni de atornillar desde fuera sujetando las tuercas dentro. Por ello, pegamos las tuercas al conector, atornillando en primer lugar sin pegamento, aplicamos éste, y cuando se seque, retiramos el tornillo y la tuerca queda en su sitio.

La lata.

Hay que hacerle un agujero a 8 cm del fondo de la lata. El centro del agujero es el que ha de estar a 8 cm del borde. El tamaño ha de ser el justo para que quepa la rosca del conector. Una vez hecho éste, ponemos provisionalmente el conector por fuera, y marcamos los 4 agujeritos pequeños para los tornillos de sujeción. Introducimos los tornillos con arandela pequeña incluida (el tornillo sin arandela se hunde en el cartón al apretar) y queda con este aspecto:

Y ahora sólo queda introducir el colector en su interior:

Si hemos medido y cortado bien, la varilla no debe tocar el cobre.

¡Ya tenemos fabricada la antena! Ahora sólo queda probarla y anotar resultados.

 

 
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