¿Qué puede hacer un amplificador ultra-sensible que hace que los sonidos débiles y distantes sean perfectamente audibles? Ciertamente la fértil imaginación del lector tendrá mil respuestas a esta pregunta: la primera está en la escucha clandestina de conversaciones, exactamente como lo hacen los espías profesionales; otras vendrían a continuación, como la grabación de sonidos de pájaros y de la propia naturaleza, la escucha de fugas de agua en canalizaciones permitiendo su localización y hasta 'como ayuda auditiva para los que tengan dificultades en este caso. El super-oído que describimos es extremadamente simple en su versión básica y puede ser instalado en una caja tan pequeña como un paquete de cigarrillos. La alimentación con sólo 2 pilas comunes garantiza su uso portátil, con gran autonomía.
El circuito integrado utilizado en este proyecto ya no es muy común en nuestros días. Sin embargo, tenemos una versión más reciente basada en CI más común e incluso se puede hacer la adaptación para el LM386 o TDA7052. El artículo es el Micrófono Parabólico
Posee un amplificador de sonidos ambientes de gran sensibilidad para la escucha de conversaciones clandestinas, para la grabación de sonidos de la naturaleza o incluso para la escucha "a través de la pared" ciertamente es un sueño de muchos de nuestros lectores.
Tal sueño, sin embargo, no está con su realización tan remota como muchos pueden pensar: el proyecto aquí mostrado revela esto y ciertamente, por el número reducido de componentes usados y aún más con la disponibilidad de la placa básica como brindis, llevará al lector a su realización inmediata.
Nuestro "superávido" es un amplificador ultra-miniaturizado con baja tensión de alimentación y altísimo ganancia, siendo indicado para la escucha de sonidos débiles o distantes.
La alimentación con pilas permite el uso portátil, excitando auriculares o la entrada de un grabador. Como usted comprobará en la práctica, con un auricular de buena calidad tenemos un excelente volumen.
De acuerdo con la utilización, tendremos algunos accesorios para facilitar la captación de los sonidos por el micrófono. Así, en el caso de la simple escucha de sonidos ambientes para ayuda auditiva, el micrófono puede quedar libre, eventualmente escondido.
Para la grabación de sonidos de una sola dirección, como por ejemplo en el espionaje a distancia o grabación de sonidos de pájaros, debemos usar un medio acústico de concentración, que tanto puede ser un sistema de tubos resonantes como una concha (parábola).
Con estos recursos podemos conseguir una respuesta altamente direccional para el sistema, eliminando así los sonidos laterales que puedan perjudicar la captación de los sonidos deseados (figura 1).
Los sistemas similares a los indicados se utilizan en espionaje a distancia, cuando la conversación de dos personas en un parque (o en un barco en medio de un lago) puede ser escuchada sin interferencia de los sonidos ambientes desde su margen.
Existe el relato de un agente ruso que fue sorprendido al recibir informaciones de esta forma en un barco en medio de un lago de importante ciudad americana. La grabación de la conversación se realizó desde el margen con un dispositivo similar.
Nuestro superado quizá no tenga la misma capacidad de los equipos profesionales, que además de súper amplificación están dotados de filtros y otros recursos que encarecerían nuestro proyecto, pero ciertamente sorprenderá al lector por lo que puede hacer.
En una de las pruebas realizadas pudimos oír claramente la fuga de una tubería de agua, apoyando el sensor con el micrófono en la pared, y de la misma forma, la conversación de las personas que se encontraban en las dependencias del otro lado de la misma pared!
El super-oído será dado en dos versiones: una básica que excita inmediatamente un auricular o entrada de grabadora y otra que puede ser considerada de mayor potencia que utiliza un amplificador integrado. Las características del proyecto son:
Número de transistores: 3
Tensión de alimentación: 3 V (o 6 V opcional)
Consumo de corriente (reposo / 3V): 2,5mA (tip.)
Tipo de micrófono utilizado: eletreto
Observe el lector que, dado el bajo consumo de corriente, para aplicaciones en que se requiera alto grado de miniaturización, se pueden emplear pilas tipo botón, o una sola pila de 2,7V.
COMO FUNCIONA
Nuestro amplificador utiliza tres transistores en etapas de emisor común. Se emplean transistores de alta ganancia y, considerando que los micrófonos de electreto poseen una etapa propia interna de amplificación con transistores de efecto de campo, llegamos a un amplificador final con 4 etapas.
La ganancia de las etapas es dada por los resistores de polarización de base y por los resistores de polarización de colector, pudiendo ser cambiado sensiblemente si usted selecciona transistores en un lote, eligiendo los de mayores ganancias.
En este caso, aumentando los resistores de base hasta el punto máximo en que no ocurra la distorsión podemos tener un circuito con hasta 2 veces el rendimiento de la versión original.
El micrófono de electreto es del tipo de 2 terminales y puede quedar a distancias variables del amplificador, siempre que esté conectado con un cable blindado.
El resistor de polarización del micrófono de electreto también debe obtenerse experimentalmente, aunque el valor original (2k2) para R1 ya proporcione un buen rendimiento. Sugerimos que se realicen experimentos con valores entre 680 ohms y 4k7.
El circuito original no tiene control de volumen o sensibilidad, pero nada impide que se añada de la forma mostrada en la figura 2.
Usamos entonces un pote de 4k7 con las conexiones a la placa más cortas posible.
La salida es de alta impedancia, por lo que se recomienda el uso de auriculares magnéticos de 1 k a 2 k ohms de impedancia. Sin embargo, con la ayuda de un pequeño transformador de salida para radios transistorizadas con impedancia de primario entre 500 ohms y 4k, podemos utilizar un pequeño altavoz de 5 cm x 8 ohms, montado en una caja acolchada como auricular, o incluso un auricular de oído de walkman o de aparato de sonido, con baja impedancia (4 a 32 ohms) (figura 3).
El rendimiento del auricular dependerá mucho del transformador usado, por lo que sugerimos que se hagan experimentos con los tipos disponibles. Alertamos que los transformadores controladores que se encuentran en radios transistorizados no sirven para esta aplicación.
MONTAJE
En la figura 4 damos el diagrama esquemático de la versión básica.
En la figura 5 la placa de circuito impreso para el montaje.
Los transistores deben ser del tipo BC548 o BC238. Para Q1 también recomendamos el BC549 o BC239, de mayor ganancia. Los resistores son de 1/8 W o ¼ W con 5% o 10% de tolerancia y los electrolíticos para la versión de 3 V deben tener esta tensión de trabajo o más. No utilice electrolíticos de más de 16 V pues además de no encajar en la placa, pueden no funcionar satisfactoriamente (recuerde que un electrolítico tiene la capacidad nominal sólo en un cierto rango de valores alrededor de la tensión nominal).
El micrófono de electreto es del tipo de 2 terminales, con polaridad correcta para conexión, como muestra la figura 6.
Sin embargo, si dispone de un electreto de 3 terminales, puede encenderlo del modo indicado en la figura 7.
Utilice un cable blindado y un conector de tipo P2 para su conexión. Para el auricular, utilice un jack de acuerdo con el enchufe. Si utiliza auriculares estéreo, conecte las unidades del canal derecho e izquierdo en paralelo, en el propio jack del super-oído.
En cuanto a los capacitores, advertimos que deben ser usados ??tipos de buena calidad, pues fugas excesivas pueden causar inestabilidades, que resultarán en "pipocamientos" o interrupciones del sonido.
En la figura 8 damos la segunda versión, con mayor ganancia, que emplea un circuito integrado TBA820S.
En la figura 9 tenemos la placa de circuito impreso.
Para esta versión sugerimos una alimentación de 6 V, ya que con tensiones más bajas el integrado no presenta un buen funcionamiento.
La salida de esta versión permite la conexión directa de un pequeño altavoz o incluso auriculares de baja impedancia. El altavoz, sin embargo, no debe instalarse al aire libre o en altavoz, pues debido a la enorme ganancia del circuito cierta mente ocurrirá realimentación acústica con la producción de un fuerte silbido o microfonía.
Para el sistema de captación tenemos varias posibilidades:
a) Escucha remota
En este caso basta con conectar el micrófono a un enchufe con cable blindado cuya longitud máxima recomendada es de 20 metros.
Para una longitud mayor sugerimos utilizar un sistema de polarización local para el micrófono, como sugiere la figura 10.
Es muy importante observar la polaridad del micrófono en esta conexión.
b) Reflector parabólico
El reflector debe ser metálico con dimensiones entre 40 y 6ocm para mayor rendimiento. El micrófono debe colocarse en el foco de la parábola, como se muestra en la figura 11.
La parábola no necesita ser perfecta, ya que estamos trabajando no con señal de una sola frecuencia sino con toda la gama audible; así, incluso una media esfera puede servir, y como sugerencia damos aquella usada en globos de efectos de luz para bailes, la cual está recubierta de pequeños espejos.
El posicionamiento del micrófono se puede hacer con uno o más vástagos de material rígido, quedando su diafragma (parte sensible) hacia dentro de la parábola.
Un cable de plástico o un enchufe para trípode puede ser previsto según su aplicación.
c) Tubos resonantes
Este sistema permite que se logre una excelente directividad, si correctamente dimensionado (figura 12).
Su principio de funcionamiento se basa en los tubos acústicos que roncan en frecuencias que dependen de su longitud, como muestra la figura 13.
Para cubrir la banda audible cortamos entonces una serie de tubos de longitudes diferentes dispuestos en el haz, teniendo el micrófono en la parte trasera.
De esta forma, el micrófono captará con mayor intensidad solamente los sonidos cuyas frecuencias correspondan a las dimensiones de los tubos y de la dirección hacia el cual estén apuntados.
Los tubos se pueden obtener de varillas de antena de TV y en el foco colocamos un embudo u otra pieza que permita hacer el acoplamiento acústico al micrófono.
El sistema, por su tamaño y peso, debe montarse en un trípode.
Para una configuración que cubra la banda audible, se pueden utilizar 20 tubos con longitudes que varían entre 12 cm y 69 cm, lo que resulta en pasos de 3 cm, es decir, cada tubo es 3 cm mayor que el anterior de la serie.
Observamos que los tubos más grandes dan la recepción en la banda de los sonidos graves, lo que quiere decir que dependiendo del tipo de aplicación, usted puede cambiar las dimensiones de los mismos. Para la grabación del canto de pájaros u otros sonidos agudos de la naturaleza, las longitudes deben ser reducidas.
d) Captación de sonidos a través de paredes y del suelo
Para este caso usamos un transductor especial que puede ser obtenido en chatarra o construido (figura 14).
Usamos un peso de metal (hierro) con aproximadamente 1ocm de diámetro y una cavidad para fijación del micrófono. Sus bordes fueron acolchados con cinta aislante común. El peso en cuestión puede obtenerse de la base de una lámpara fuera de uso.
Para los lectores que quieran construir esta pieza, sugerimos usar cemento común, como muestra la figura 14, dejando una cavidad donde pueda colocarse el micrófono, y ya previendo el hilo para su conexión, que debe ser blindado. Para mayor rendimiento la pieza debe pesar por lo menos 500 gramos.
Su uso es simple: basta con apoyarla en la pared o en el suelo para oír los sonidos que se propagan a través de ellos como, por ejemplo, el sonido de fugas de agua o la conversación a través de paredes.
En el caso del sonido de fugas, las empresas de suministro de agua utilizan estetoscopios comunes, pero los operan altas horas de la noche, cuando el ruido ambiente es reducido, no interfiriendo en la localización de problemas.
PRUEBA Y USO
Para usar basta conectar el auricular, colocar las pilas a accionar el interruptor general. Con la conexión del micro auricular, los sonidos entornos deben ser captados.
Si hay inestabilidades, verifique los componentes principalmente electrolíticos; en el caso de oscilaciones puede ser necesario conectar un capacitor de 1 nF a 10 nF en paralelo con la entrada del micrófono. Este capacitor también será importante para llevar el aparato a una respuesta mejor de graves, si el sonido es muy agudo.
El ruido denominado "motor-boating" o "barco a motor" puede ocurrir si se utilizan capacitores con fugas. En particular, C2 debe ser reemplazado en caso de que esto ocurra.
Para utilizar el aparato en grabaciones o en junto con otros amplificadores, haga la conexión como se muestra en la figura 15.
El cable debe ser blindado y el volumen se debe controlar en el propio amplificador final de potencia.
Para escucha clandestina, si el micrófono se instala en una habitación cercana, no lo coloque debajo de las mesas los objetos en los que las personas puedan golpear o tocar, ya que esto provocará ruidos que perjudicar la audición.
a) Versión básica:
Q1, Q2, Q3 - BC548 o equivalentes - transistores NPN de silicio
B1 - 3 V - 2 pilas pequeñas (ver texto)
S1 - interruptor simple (optativo)
J1 - abanico de entrada (P2 o según el enchufe usado)
MIC - micrófono de electreto de dos terminales
C1, C5 - 22 uF x 3 V o más capacitores electrolíticos
C2, C3, C4 - 4,7 uF x 3 V o más - capacitores electrolíticos
R1 - 2k2 x 1/8 W - resistor (rojo, rojo, rojo)
R2 - 2M2 x 1/8 W - resistor (rojo, rojo, verde)
R3 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarillo, violeta, rojo)
R4 - 470 k x 1/8 W - resistencia (amarillo, violeta, amarillo)
R5 - 1k x 1/8 W - resistor (marrón, negro, rojo)
R6 - 56 k x 1/8 W - resistor (verde, azul, naranja)
R7 - 470 ohms x 1/8 W - resistor (amarillo, violeta, marrón)
Varios:
Placa de circuito impreso, soporte para dos pilas, caja para montaje, accesorios para fijación del micrófono (parábola o tubos acústicos), hilos, soldadura, cable blindado, etc.
b) Material para el amplificador - 2ª versión:
Cl-1 - TBA820S - circuito integrado
P1 - 100 k - potenciómetro
C6, C14 -100 nF - capacitores cerámicos
C7 -100 pF - capacitor de cerámica
C8, C11 - 100 F x 6 V - capacitores electrolíticos
C9 - 47uF x 6 V - capacitor electrolítico
C10 - 220 nF - capacitor de cerámica o de poliéster
C12 - 68 pF - capacitor de cerámica
C13 - 220 nF x 6 V - capacitor electrolítico
C15 - 22 uF x 6 V-capacitor electrolítico
R8 - 33 ohms x 1/8 W - resistor (naranja, naranja, negro)
R9 - 56 ohms x 1/8 W - resistor (verde, azul, negro)
Varios: placa de circuito impreso, cable blindado, caja para montaje, soporte para 4 pilas, cables, soldadura, jack para auriculares, etc.