Rádio

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Antecedentes

O rádio recebe ondas eletromagnéticas do ar que são enviadas por um transmissor de rádio. As ondas eletromagnéticas são uma combinação de campos elétricos e magnéticos que se sobrepõem. O rádio converte essas ondas eletromagnéticas, chamadas de sinal, em sons que os humanos podem ouvir.

Os rádios fazem parte da vida cotidiana. Não são apenas usados ​​para tocar música ou como alarmes pela manhã, mas também em telefones sem fio, telefones celulares, babás eletrônicas, abridores de portas de garagem, brinquedos, satélites e radares. Os rádios também desempenham um papel importante nas comunicações da polícia, bombeiros, indústria e militares. Embora existam muitos tipos de rádios - relógio, carro, amador (amador), estéreo - todos contêm os mesmos componentes básicos.

Os rádios vêm em todas as formas e tamanhos, desde um pequeno "Walkman" AM / FM a um transceptor multimodo altamente sofisticado onde o transmissor e o receptor são combinados em uma unidade. Os modos mais comuns para uma transmissão de rádio são AM (modulação de amplitude) e FM (modulação de frequência). Outros modos usados ​​por operadores de radioamadorismo, indústria e militares são CW (onda contínua usando código Morse), SSB (banda lateral única), modos digitais como telemetria, teletipo de rádio e PSK (chaveamento de mudança de fase).

História

Guglielmo Marconi enviou com sucesso a primeira mensagem de rádio através do Oceano Atlântico em dezembro de 1901 da Inglaterra para a Terra Nova. O rádio de Marconi não recebia voz nem música. Em vez disso, ele recebeu sons de zumbido criados por um transmissor de centelha enviando um sinal usando o código Morse.

O rádio ganhou voz na véspera de Natal de 1906. Enquanto dezenas de operadores de navios e rádios amadores ouviam as mensagens de trânsito da noite, eles ficaram surpresos ao ouvir a voz de um homem chamando "CQ, CQ" (que significa ligar para todas as estações, tenho mensagens) em vez dos dits e dahs habituais do código Morse. A mensagem foi transmitida pelo professor Reginald Aubrey Fessenden de uma pequena estação de rádio em Brant Rock, Massachusetts.

Nos anos de 1904 a 1914, o rádio passou por muitos refinamentos com a invenção dos tubos a vácuo de diodo e triodo. Esses dispositivos possibilitaram uma melhor transmissão e recepção de voz e música. Também durante este período, o rádio se tornou o equipamento padrão em navios que cruzam os oceanos.

O rádio cresceu durante a Primeira Guerra Mundial. Os líderes militares reconheceram seu valor na comunicação com a infantaria e os navios no mar. Durante a Primeira Guerra Mundial, muitos avanços foram feitos no rádio, tornando-o mais poderoso e compacto. Em 1923, Edwin Armstrong inventou o rádio superetródino. Foi um grande avanço no funcionamento de um rádio. Os princípios básicos usados ​​no rádio superhetrodino ainda estão em uso hoje.

Em 2 de novembro de 1920, a primeira estação de rádio comercial foi ao ar em Pittsburgh, Pensilvânia. Foi um sucesso instantâneo e deu início à revolução do rádio chamada de "Idade de Ouro do Rádio". A Idade de Ouro do Rádio durou do início dos anos 1920 até o final dos anos 1940, quando a televisão trouxe uma nova era. Durante esta Idade de Ouro, o rádio evoluiu de um dispositivo simples em uma caixa volumosa para uma peça complexa de equipamento alojada em belos armários de madeira. As pessoas se reuniam em torno do rádio e ouviam as últimas notícias e peças de rádio. O rádio ocupava uma posição semelhante à da televisão de hoje.

Em 30 de junho de 1948, o transistor foi demonstrado com sucesso nos Laboratórios Bell. O transistor permitiu que os rádios ficassem compactos, com os menores cabendo no bolso de uma camisa. Em 1959, Jack Kilby e Robert Noyce receberam a primeira patente para o circuito integrado. O programa espacial da década de 1960 traria mais avanços ao circuito integrado. Agora, um rádio pode caber na armação de óculos ou dentro de um par de pequenos fones de ouvido estéreo. Hoje, o dial de freqüência impresso no gabinete foi substituído por diodos emissores de luz ou visores de cristal líquido.

Matérias-primas

O rádio de hoje consiste em uma antena, placa de circuito impresso, resistores, capacitores, bobinas e transformadores, transistores, circuitos integrados e um alto-falante. Todas essas peças estão alojadas em uma caixa de plástico.

Uma antena interna consiste em um fio de cobre isolado de pequeno diâmetro enrolado em torno de um núcleo de ferrite. Uma antena externa consiste em vários tubos de alumínio que deslizam uns dentro dos outros.

A placa de circuito impresso consiste em um padrão revestido de cobre cimentado a uma placa fenólica. O padrão de cobre é a fiação de um componente a outro. Ele substitui a maior parte da fiação usada em rádios anteriores.

Os resistores limitam o fluxo de eletricidade. Eles consistem em um filme de carbono depositado sobre um substrato cilíndrico, envolto em um invólucro de plástico (poliéster alquídico), com fios condutores de cobre.

Os capacitores armazenam uma carga elétrica e permitem que a corrente alternada flua através de um circuito elétrico, mas evitam que a corrente contínua flua no mesmo circuito. Capacitores fixos consistem em dois eletrodos de folha de alumínio estendidos, isolados por filme de polipropileno, alojados em um invólucro de plástico ou cerâmica com fios de cobre. Os condensadores variáveis ​​possuem um conjunto de placas fixas de alumínio e um conjunto de placas rotativas de alumínio com isolador de ar.

Bobinas e transformadores desempenham funções semelhantes. Seu objetivo é isolar um circuito enquanto transfere energia de um circuito para outro. Eles consistem em dois ou mais conjuntos de bobinas de fio de cobre enroladas em um isolador ou montadas lado a lado com ar como isolante.

Os transistores consistem em germânio ou silício envolto em uma caixa de metal com fios de cobre. O transistor controla o fluxo de eletricidade em um circuito. Os transistores substituíram os tubos de vácuo usados ​​em rádios anteriores.

O circuito integrado abriga milhares de resistores, capacitores e transistores em um pacote pequeno e compacto chamado de chip. Este chip tem o tamanho aproximado da unha do dedo mínimo. O chip é montado em uma caixa de plástico com abas de alumínio que permitem sua montagem em uma placa de circuito impresso.

Design

Os rádios consistem em muitos circuitos eletrônicos especializados projetados para realizar tarefas específicas - amplificador de frequência de rádio, mixer, oscilador de frequência variável, amplificador de frequência intermediária, detector e amplificador de áudio.

O amplificador de radiofrequência é projetado para amplificar o sinal de um transmissor de rádio. O mixer pega o sinal de rádio e o combina com outro sinal produzido pelo oscilador de freqüência variável do rádio para produzir uma freqüência intermediária. O oscilador de frequência variável é o botão de sintonia do rádio. A frequência intermediária produzida é amplificada pelo amplificador de frequência intermediária. Este sinal intermediário é enviado ao detector, que converte o sinal de rádio em um sinal de áudio. O amplificador de áudio amplifica o sinal de áudio e o envia para o alto-falante ou fones de ouvido.

O rádio AM / FM mais simples terá todos esses circuitos montados em uma única placa de circuito. A maioria desses circuitos pode estar contida em um único circuito integrado. O controle de volume (um resistor variável), botão de sintonia (um capacitor variável), alto-falante, antena e baterias podem ser montados na placa de circuito impresso ou na caixa do rádio.

O processo de fabricação

Não existe um processo único para a fabricação de um rádio. O processo de fabricação depende do design e da complexidade do rádio. Um exemplo de rádio AM / FM padrão. O rádio mais simples tem uma única placa de circuito alojada em uma caixa de plástico. O rádio mais complexo possui muitas placas de circuito ou módulos alojados em uma caixa de alumínio.

Os fabricantes compram os componentes básicos, como resistores, capacitores, transistores, circuitos integrados, etc., de fornecedores e fornecedores. As placas de circuito impresso, geralmente proprietárias, podem ser fabricadas internamente. Muitas vezes, os fabricantes compram módulos de rádio completos de um fornecedor. A maioria das operações de fabricação são realizadas por robôs. Isso inclui as placas de circuito impresso e a montagem dos componentes na placa de circuito impresso. A montagem da placa de circuito impresso e controles na caixa e algumas operações de soldagem são geralmente feitas à mão.

1. A placa de circuito impresso em branco consiste em uma resina epóxi de vidro com uma fina película de cobre cimentada em um ou ambos os lados. Um filme fotoresiste sensível à luz é colocado sobre o filme de cobre. Uma máscara contendo o circuito elétrico é colocada sobre o filme fotorresiste. O filme fotorresiste é exposto à luz ultravioleta. A imagem fotorresistente é revelada, transferindo a imagem para o filme de cobre. As áreas não expostas se dissolvem durante a gravação e produzem um circuito impresso na placa.
2. Orifícios são feitos em locais designados na placa de circuito impresso para aceitar os componentes. Em seguida, a placa é pré-soldada mergulhando-a em um banho de solda quente.
3. Componentes eletrônicos menores, como resistores, capacitores, transistores, circuitos integrados e bobinas, são instalados em seus orifícios designados na placa de circuito impresso e soldados à placa. Essas operações podem ser realizadas manualmente ou por robôs.
4. Componentes maiores, como transformador de energia, alto-falante e antena, são montados no PCB ou no gabinete com parafusos ou abas de metal.
5. A caixa que abriga o rádio pode ser feita de plástico ou alumínio. As caixas de plástico são feitas de pellets que são derretidos e injetados em um molde. Caixas de alumínio são estampadas em folha de alumínio por uma prensa de metal.
6. Os componentes externos não montados na placa de circuito impresso podem ser a antena, o alto-falante, o transformador de energia, o volume e os controles de frequência montados na caixa com parafusos, rebites ou presilhas de plástico. A placa de circuito impresso é então montada na caixa com parafusos ou fechos. Os componentes externos são conectados e soldados à placa de circuito impresso com fios isolados feitos de cobre e plástico.

Controle de qualidade

Como a maioria dos componentes ou do rádio são fabricados por fornecedores especializados, o fabricante do rádio deve contar com esses fornecedores para produzir peças de qualidade. No entanto, o fabricante do rádio obterá amostras aleatórias de cada componente recebido e os inspecionará / testará para garantir que atendam às especificações exigidas.

Amostras aleatórias da montagem final do rádio também são inspecionadas para garantir a qualidade. A unidade geral é inspecionada quanto a falhas - tanto físicas quanto elétricas. O rádio é reproduzido para garantir que pode selecionar as frequências de rádio que foi projetado para receber e que a saída de áudio está dentro das especificações.

Subprodutos / resíduos

A consciência ambiental atual determina que todos os resíduos sejam descartados de maneira adequada. A maioria dos subprodutos da construção de um rádio pode ser recuperada. As soluções de corrosão utilizadas na fabricação de placas de circuito impresso são enviadas para centros de recuperação de produtos químicos. As sobras dos fios dos componentes eletrônicos são enviadas para centros de recuperação de resíduos metálicos, onde são fundidas para criar novos produtos.

O Futuro

Os rádios estão sendo combinados com computadores para conectar o computador à Internet por meio de satélites. Eventualmente, os rádios serão convertidos de transmissão analógica para digital. Os sinais analógicos estão sujeitos a desbotamento e interferência, os sinais digitais não. Eles podem produzir som de alta qualidade, como o encontrado em um CD.

Rádios digitais podem ser programados para estações específicas, tipos de música, notícias, etc. Eventualmente, os rádios terão minicomputadores integrados para processar sons em padrões numéricos "dígitos" em vez de uma forma de onda analógica. Isso permitirá que os ouvintes programem seus rádios para as estações de rádio favoritas, tipo de música, cotações de ações, informações de tráfego e muito mais.

Onde aprender mais

Livros

Carter, Alden R. Rádio de Marconi à era espacial. Nova York:Franklin Watts, 1987.

Floyd, Thomas L. Electric Circuit Fundamentals. Columbus:Merrill Publishing Company, 1987.

A American Radio Relay League. O Manual ARRL para Radioamadores. Newington, CT:ARRL, 1996.

Outro

Página da Canadian Broadcasting Company. "The Future of Digital Radio:December 2001. .

Página da Web da UC Berkley. Dezembro de 2001. .

Ernst S. Sibberson

Pyrex Porta giratória