OBJETO DE ESTE DISPOSITIVO

Este circuito lo diseñé allá a mitad de la década de 1990 para proporcionar una señal de disparo del squelch para un moderno walkie-talkie (de esa época) sin necesidad de tener que abrir y tocar la circuitería del aparato, algo no recomendable dada la complejidad técnica y la miniaturización de estas circuiterías, por lo que la señal de disparo del squelch se obtiene de otra manera, totalmente externa al aparato, basada en monitorizar la corriente de alimentación del walkie.

Actualmente este circuito es aplicable no sólo a walkies de comunicaciones, también puede ser utilizado con equipos PMR446 (walkies de UHF de libre uso en 446 MHz), receptores de radio y escáneres, pequeños equipos de CB (Banda Ciudadana), etc..., siempre que puedan ser alimentados con una alimentación externa (alternativa a la alimentación con baterías propias). Más adelante se comentarán los requisitos de los equipos de radio para poder usarlos con este circuito.

Este "squelch externo" fue pensado con la idea de activar un aparato grabador de cassette dotado del jack "remote" (el cual activa o desactiva el motor del aparato, conectando y desconectando su alimentación) para poder grabar automáticamente las conversaciones que puedan tener lugar en la frecuencia que se monitorice con el walkie-talkie, con la seguridad de que solo grabará cuando una señal recibida abra el squelch del receptor.

Podría haber usado en su lugar un circuito de "vox-control" para controlar el grabador de cassette, pero éste es propenso a dar problemas en el control del grabador si las señales de audio recibidas son de bajo nivel o presentan pausas importantes (silencios) entre palabras. Además, el motor del aparato grabador es de respuesta algo lenta al ser activado y se producirían recortes y distorsiones al menos en la primera palabra grabada en la cinta de cassette (ya que durante esta primera palabra se producirá la activación del vox control y la consecuente activación del giro de motor del grabador).

Como alternativa podría usarse algún circuito de squelch externo basado en la detección del ruido de banda ancha que generan los receptores de FM en ausencia de señal (existen circuitos al respecto), ya que este ruido disminuye o cesa en el momento en que una señal de radio es recibida por el receptor (incluso aunque no esté modulada) y estos circuitos de squelch externo detectan esta situación. Pero este tipo de squelch externo no serviría para un receptor de AM, ya que éste en ausencia de señal, sólo deja escuchar el ruido de fondo del canal de radio monitorizado, que normalmente es insuficiente para gobernar un circuito squelch de este tipo. Así, un squelch externo de este tipo no nos serviría para utilizarlo con un walkie o receptor de VHF de la banda de aviación (108-137 MHz), ya que en esta banda las comunicaciones son en AM.

El circuito propuesto supera estos inconvenientes, ya que se apoya en el propio squelch del walkie-talkie o equipo de radio utilizado, por lo que se activará en el momento en que el squelch del walkie se abra por la presencia de una señal de radio en el canal. El único inconveniente que presenta al respecto, es que se activará incluso con portadoras sin modular (lo que dará lugar a que se grabe silencio en el cassette).

Cuando diseñé este circuito fue con la idea de grabar las conversaciones que tuvieran lugar en un canal de radio monitorizado con el walkie-talkie en un equipo grabador/reproductor de cintas de cassette. Por entonces no existían aún las modernas grabadoras digitales, ni grabadores/reproductores MP3, ni prácticamente la grabación de audio en el ordenador, ni los modernos teléfonos móviles que disponen de opciones de grabar voz, ese era el estado de la tecnología a mitad de la década de los 90. Y aunque aquí explicaré el artículo original (aplicado a antiguos grabadores de cinta de cassette), este circuito de squelch externo puede ser utilizado con nuestro walkie-talkie o equipo receptor de radio para aplicaciones tales como:

• Gobernar la grabación en una grabadora digital que disponga de opción de pausa de grabación controlada externamente (el equivalente al "Remote" de los antiguos equipos de cassette).
• Activar un transmisor que retransmita la señal recibida en el walkie (es decir, una función de repetidor de radio).
• Con algún interface adecuado adicional, conectado a un ordenador personal (PC) con conexión a Internet, podemos usarlo para controlar un link de radio-Internet para transmitir las señales recibidas en el equipo de radio hacia el link de Internet.
• Si estamos escuchando música o la radio en una cadena musical o radio comercial, se puede usar para desconectar los altavoces (conmutando la salida de la cadena a una carga equivalente) para silenciarla y así poder escuchar lo que en ese momento está recibiendo el walkie.

... entre otras opciones.

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

Básicamente lo que hace este circuito de squelch externo es detectar el cambio del consumo eléctrico del walky-talki que tiene lugar cuando éste pasa de la situación de recepción silenciada por el squelch (squelch cerrado) a recepción abierta al dispararse el squelch por una señal recibida (squelch abierto), incluso en caso de volumen al mínimo o de no modulación: El consumo aumenta al abrirse la recepción, y aumenta más cuanto mayor sea el volumen de la señal recibida en altavoz. Y es que al abrirse el squelch de un receptor al recibir una señal de radio de intensidad suficiente, se activan algunos circuitos internos en el walkie, lo que da lugar a un cierto aumento del consumo de corriente del walkie.

Para poder usar con garantías este circuito con un walkie-talkie, éste deberá cumplir unos requisitos mínimos:

• Que lógicamente disponga de una toma para alimentación externa. No sirve la toma de carga de baterías del walkie, ya que su función es cargar las baterías, no alimentar el walkie. Si su walkie no dispone deuna toma de alimentación externa, pero funciona con pilas o baterías recargables extraíbles, puede retirar éstas y conectar en su lugar la alimentación externa (con unos cables con pinzas de cocodrilo en sus extremos, por ejemplo).

• Que la alimentación externa aplicable admita un amplio margen de tensión de alimentación. Esto suele ser normal en muchos walkie-talkies que pueden alimentarse opcionalmente con la batería de un automóvil, lo cual indica que puede admitir hasta 15- 16 voltios en su entrada. Hay que comprobar las especificaciones técnicas del aparato para asegurarnos de ello.

• Que el consumo del aparato no sea elevado en situación de "silenciado", de hasta 75 mA máximo (esto lo suelen cumplir todos).

• Que las diferencias de consumo de corriente del aparato entre la situación de silenciado y la situación de abierto en recepción y con volumen nulo sea suficiente, de al menos 5 a 7 mA como mínimo. Esto es fundamental, ya que el funcionamiento de este circuito squelch se basa en esta diferencia de consumos. Por ello antes de decidirse a montar este circuito, es conveniente comprobar esto, ya que pueden haber walkies para los cuales la mencionada diferencia de consumos sea menor, y si decidimos usar este circuito con alguno de ellos, el funcionamiento del circuito puede volverse muy crítico o no funcionar.

Dado que el funcionamiento del circuito es un poco crítico (tanto más crítico cuanto menor sea la mencionada diferencia de consumos), el circuito incorpora una alimentación propia suministrada por un transformador de red a 15 voltios (y 200 a 500 mA), un rectificador de tensión y un estabilizador a 12 Voltios tipo 7812 o similar (dotado de un pequeño radiador de calor).

Opcionalmente en lugar de ésto puede usarse cualquier fuente de alimentación de 12 V, siempre que su tensión de salida sea muy estable (pequeñas variaciones en la tensión de salida pueden afectar al correcto funcionamiento del circuito).

Pueden usarse tensiones de alimentación más altas, como por ejemplo, usando un transformador de 15-18 V y un estabilizador de 15 V (7815 o similar), lo cual hará que el funcionamiento del circuito sea menos crítico, y esto es indicado si por los requisitos pedidos al walkie el funcionamiento de éste circuito fuera crítico, y siempre que el aparato pueda alimentarse a 15 voltios (aunque en realidad, como se verá, el walkie quedará alimentado a una tensión inferior).

Esquema del circuito. (Clic en la imagen para ampliarla).

La alimentación de 12 V es aplicada a la toma de alimentación externa de walky a través de la resistencia R1, de bajo valor y cierta potencia. La circulación de corriente a través de esta resistencia hace que en ésta se produzca una caída de tensión, y por tanto la tensión de alimentación aplicada finalmente al walkie-talkie sea 2-3 voltios inferior, en el caso de que tenga el squelch cerrado (el walkie estará alimentado, pues, a una tensión de 9-10 V). Al dispararse y abrirse el squelch por una señal recibida, aumentará algo el consumo de corriente del walkie, y ello provocará un pequeño aumento en la caída de tensión en R1, y por tanto, la tensión de alimentación aplicada al walkie disminuirá en unos 300 a 400 mV como mínimo (valor correspondiente al caso de que el walkie tenga su volumen de recepción a cero). Esta tensión es aplicada a la patilla 2 del integrado LM 311, el cual es un comparador de tensión muy preciso, y que tiene fijada en su patilla 3 una tensión de referencia, ajustable mediante el ajustable P.

Ambas patillas (2 y 3) son entradas del comparador, y se tiene que:

• Si la tensión de 2 es mayor que la de 3, la salida del LM 311, patilla 1, se mantendrá a nivel bajo (0 Volt) y no ocurrirá nada.
• Si la tensión de 2 cae por debajo de la de 3, la salida 1 pasa a nivel alto (12 Volt), pone en conducción el transistor darlington T1 y excita el relé RL, gobernando a través de sus contactos la puesta en marcha el motor del grabador (a través del "remote" de éste).

(NOTA: En las datasheets del LM311 se indica que se trata de un comparador de tensión bastante versátil, cuya salida es la patilla 7, y la patilla 1 se etiqueta como conexión a masa. No obstante, ambas patillas se pueden utilizar como patilla de salida, según se configure el comparador de tensión. La configuración mostrada en el esquema es para salida sobre carga conectada a masa, y entonces el LM311 usa la patilla 1 como patilla de salida, y actúa como comparador-inversor.)

Mediante el ajuste del potenciómetro ajustable P se ha de conseguir que la tensión de la patilla 3 del LM311 esté aproximadamente en el punto medio del intervalo de tensión de alimentación del walkie (presente y medible en la patilla 2 del integrado) entre las las dos siguientes situaciones (con el walkie conectado y en marcha):

• Situación A : Squelch del walkie cerrado (recepción silenciada). El consumo de corriente del walkie es el mínimo.
• Situación B : Squelch del walkie disparado (recepción abierta), pero con el volumen en altavoz nulo (volumen de recepción a cero) o sin recibir modulación. En esta situación, el consumo del walkie es el menor con el squelch disparado, y algo mayor que en la situación A.

Este margen de ajuste es del orden de unos 300 a 400 mV con el circuito propuesto (dependerá del walkie empleado) y por tanto debería realizarse con ayuda de un voltímetro electrónico. Si no se dispone de este equipo de medida, el ajuste del potenciómetro P se puede realizar de la siguiente manera:

1. Se ajusta lentamente el ajustable P al momento exacto del disparo del relé para la situación A (walkie con el squelch cerrado, no disparado), y se observa la posición en que queda el ajustable P (su cursor).

2. Se ajusta a continuación P al momento en que el relé no se excita en el caso de la situación B (recepción abierta, pero con el volumen a cero), y se observa la posición en que queda ahora el ajustable P.

3. Se reajusta entonces el cursor de P en el punto medio de las dos posiciones de ajuste anteriores. Queda ajustado así el circuito.

Si en lugar de 12 Volts el circuito se alimentara a 15 voltios (y retocando el valor de R1 y otros componentes), el intervalo de ajuste se hará mayor y por tanto el circuito será menos crítico de ajuste y funcionamiento.

A través del transistor T1 se gobierna el relé RL que controla el "remote" del grabador. La célula R4-C5 introduce un retardo en la caída del relé del orden del segundo (con los valores mostrados en el esquema), una vez cesa la señal recibida y se cierra de nuevo el squelch. Ello mejora la grabación de señales que por ser débiles o presentar algo de fading hacen activar y desactivar el squelch con frecuencia y rapidez (se evitan paradas y puestas en marcha sucesivas y rápidas del grabador). Este tiempo de retardo se puede modificar variando por ejemplo, el valor de C5 (o el de R4, sin reducir mucho el valor de esta resistencia).

La cadena de diodos en serie D1, D2...Dn, conectados en paralelo con R1 se introduce para asegurar una correcta alimentación del walkie si éste opera con el volumen de recepción alto. En estas condiciones, el consumo de corriente del walkie aumentará notablemente con las señales de audio, y daría lugar a mayores caídas de tensión en la resistencia R1, que pueden dar lugar a que la tensión de alimentación aplicada al walkie disminuya a valores que dejen al walkie deficientemente alimentado (por baja tensión de alimentación) y en consecuencia el walkie no funcione correctamente.

Cada diodo en serie de esta cadena quita 0,6 volts a la tensión de alimentación aplicada al circuito (que aquí es de 12 Volts) cuando están en conducción directa, por lo que se han de disponer de tantos diodos en serie como para provocar a través de ellos una caída de tensión que ha de ser mayor a la obtenida a través de la resistencia R1 en la situación B (a la cual el relé se tiene que haber disparado), pero garantizando una alimentación correcta al walkie-talkie. La alimentación del walkie será reforzada a través de esta cadena de diodos cuando sea requerida.

No obstante dado el comportamiento real de los diodos en conducción directa, para mejorar el comportamiento de éstos, se monta la resistencia R7 entre el último (Dn) y penúltimo diodo de la cadena para mantener los diodos en conducción, asegurando la caída estable de 0,6 voltios a traves de cada uno de ellos cuando no son requeridos para alimentar el walkie-talkie (para corrientes muy bajas, los diodos presentan caídas inferiores a los 0,6 voltios, que pueden perturbar algo al ajuste del circuito).

Esto hace que la tensión aplicada por los diodos a la resistencia R7 sea inferior a la aplicada por R1 al walkie y la patilla 2 del comparador LM311. El diodo Dn entonces estará polarizado inversamente y no conducirá, por lo que la cadena de diodos no afectará a la alimentación del walkie y por tanto al funcionamiento del circuito. Pero si a causa de un mayor consumo de corriente del walkie cuando está abierto de recepción su tensión de alimentación disminuye lo suficiente, el diodo Dn llegará a polarizarse directamente, entrando en conducción, y se proporcionará la alimentación extra al walkie a través de la cadena de diodos.

Si llegara el caso de montar un número elevado de diodos, es casi más recomendable sustituir estos (menos el último Dn, y R7) por un regulador de tensión adecuado, por ejemplo, de la serie 78. Ello se debe a que un número elevado de diodos pueden introducir una resistencia serie algo elevada, que quita tensión de alimentación adicional a los 0,6 volt de cada diodo si el walkie necesita en algún momento un consumo de corriente algo elevado. También podrían ser sustituidos por un diodo Zéner de potencia (2-3 W) y tensión adecuada (y conectado en polarización inversa). En ambos casos, la tensión que ha de quedar en R7 y Dn (respecto a masa) ha de ser inferior a la tensión de alimentación proporcionada por R1 al walkie en la situación B, para que no interfiera al correcto funcionamiento del circuito squelch, y ha de permitir alimentar sin problemas al walkie cuando sea necesario.

Los valores de P, R1, R2 y R3 son experimentales y dependerán de cada walkie-talkie, que ha de cumplir los requisitos indicados al principio de este apartado.

Finalmente se adjunta en el esquema del circuito un pequeño circuito de fonía para conectar a través de jacks la toma de altavoz externa del walky a la toma de micrófono exterior del grabador. Un jack con una carga de 8 ohm desconectable permite poder conectar en un momento dado un altavoz exterior para poder escuchar las señales recibidas por el walkie-talkie. Dado que este circuito es aparte, puede cablearse al aire entre los jacks equipados, y no es necesario que la masa de este circuito se conecte a la del circuito de squelch exterior (de ahí que en el esquema anterior esta masa se muestre con otro trazado).

Mediante un ajustable, se regulará el nivel de señal óptimo que se entregará al grabador para una correcta grabación. Pero este nivel dependerá también del mando de volumen del walkie, por lo que conviene ajustar este ajustable para una posición del mando de volumen del walkie concreta.

Este circuito no está preparado para que el walkie-talkie pueda operar en emisión en un momento dado, salvo que la alimentación de 12 Volts aplicada al circuito sea de la potencia adecuada y se hayan equipado el transformador, el regulador de tensión de 12 V y los diodos D1.....Dn adecuados para proporcionar y soportar la corriente que consuma el aparato en transmisión. Es mejor que este circuito squelch externo se use con un walkie que se use sólo en recepción.

Placa impresa propuesta. Tamaño: 85 × 62 mm. (Clic en la imagen para ampliarla).

EJEMPLO

Este ejemplo a una idea de como calcular algunos componentes del circuito para adaptar su funcionamiento al equipo de radio con el que se va a utilizar. He tomado como ejemplo mi viejo walkie-talkie Alinco DJ160T, un walkie para la banda de 2 metros, de principios de los 1990's.

Los valores de P, R2 (y también R1 son valores experimentales, dependerán del walkie-talkie empleado. Para mi walkie, los valores especificados y medidos experimentalmente son los siguientes:

Baterías equipadas: 7,2 V
Alimentación externa: 6,8 (mínimo) a 16 V (máximo)
Consumos: Con squelch cerrado: 58 mA
Con squelch abierto y volumen a cero: 65 mA

Por tanto, el walkie admite la alimentación de 12 V, y la variación de consumos con squelch cerrado y con squelch abierto, como mínimo es del orden de 7 mA, medido experimentalmente para una tensión de alimentación del orden de los 8-9 voltios.

Con estos datos, y con una alimentación de 12 V, he usado los siguientes valores en el circuito:

P: 2K2 a 4K7 ajustable
R2: 1K , 2% de tolerancia
R1: 47 o 56 ohmios - 2 Watios - 2 ó 5 % de tolerancia.

Además he equipado 6 diodos D1...Dn (permiten una caída de tensión de unos 3,6 V, por lo que garantizan que la alimentación del walkie-talkie nunca bajará de 8,4 V, suficientemente por encima de los 6,8 V mínimos que requiere el walkie para funcionar correctamente).

Con los valores de R1 empleados, aplicando la ley de Ohm, se deduce que la caída de tensión en la resistencia R1 para el consumo de 65 mA (caso de squelch abierto y volumen cerrado) será de 3 ó 3,6 V (para 47 ó 56 ohm respectivamente), por lo que en estas condiciones el walkie quedará alimentado a 9,0 ó 8,4 V respectivamente. La mencionada variación de 7 mA del consumo del walkie al abrirse el squelch provocará una variación de la caída de tensión entre extremos de R1 de aproximadamente 320 mV (para 47 ohm) o 390 mV (para 56 ohm), que es lo que va a detectar la patilla 2 del chip comparador de tensión LM311.

Si se utiliza una alimentación a 15 V, para el mismo walkie-talkie, los valores empleados son los siguientes:

IC1: 7815
R1: 82 ohmios - 2W - 5% tolerancia
R2: 2K7
P : 1K ajustable
Diodos D1...Dn : 11 diodos
Puede usarse el mismo transformador.

Dado el alto número de diodos de la cadena D1....Dn, se pueden sustituir todos menos el último (Dn) por un diodo zéner de unos 6,5 - 7 voltios y unos 2 vatios de potencia.

Medidas prácticas realizadas en la patilla 2 de IC2 (tensión de alimentación aplicada al walkie):

A nivel práctico:

• El circuito impreso propuesto tiene un tamaño de 85 × 62 mm
• Relé empleado: Relé miniatura para circuito impreso OMROM G5V2 o similar para 12 Volts (relé con uno o dos juegos de contactos de conmutación).
• Ajustable P: normal o miniatura horizontal
• T1: Transistor dárligton BC517. Posiblemente un transitor NPN convencional (no Darlington) de media-pequeña potencia (2N2222 o similar) sea suficiente.
• En el montaje final se ha añadido un segundo LED con su resistencia limitadora (de 2K2) conectado a los 12 V de alimentación, como testigo de que el circuito está en marcha.

Squelch externo (alojado en la caja negra debajo del walkie) funcionando con el walkie-talkie Alinco DJ160T y un grabador-reproductor de cintas de cassette, en posición de grabación (Noviembre 2018). (Clic en la imagen para ampliarla).