Direccionalidad de Condensadores

Introducción

Más o menos todos los que hacemos estos montajes sabemos que los condensadores electrolíticos o los de tántalo tienen polaridad, pero no es exactamente de eso de lo que vamos a hablar aquí. Todos los condensadores, ya sean polarizados o no, tienen "direccionalidad" o, dicho de otro modo, una forma idonea de ponerlos en los circuitos. Los condensadores polarizados han de colocarse de un modo concreto o no funcionarán bien o incluso llegarán a destruirse de un modo, a veces, hasta explosivo. Lo que aquí nos interesa es que no siempre es indiferente el poner los condensadores no polarizados en una orientación u otra.

Ya hablé hace bastante tiempo de este asunto en el foro de guitarristas.com. Voy a intentar ampliar lo que se dijo allí.

Propósito del artículo

Dependiendo de cómo pongamos un condensador en un circuito este puede captar mucho ruido electromagnético o muy poco. En muchos casos eso nos dará igual pero en los circuitos de alta ganancia, sobre todo en el típico caso de los condensadores de paso de señal en los amplificadores de válvulas, el efecto puede ser muy notable. El poner bien o mal los condensadores puede hacer que tengamos mucho zumbido o ninguno. El problema es que no siempre es fácil saber cómo hay que poner un condensador. En este artículo describiré un método para saberlo.

Anatomía de un condensador



Condensador típico
Típico condensador axial de lámina de metal y película dieléctrica.
Imagen © www.electronics-tutorials.ws.

Aquí tenéis un esquema de cómo es un típico condensador axial de film. Hay muchos otros tipos de condensadores y formas de construcción pero estos son los que nos interesan por ahora pues son los más usados en aplicaciones en las que nos interesa saber cual es su "direccionalidad". Si os fijáis, además de los dos cables conectores de los extremos, hay dos partes bien diferenciadas: el Dieléctrico y las láminas de metal. En base se trata de tres láminas muy finas, una de un material aislante, el dieléctrico, y otra dos de material conductor, las láminas de metal o "armaduras". Estas tres láminas son muy largas y para que el condensador tenga un tamaño adecuado se enrollan sobre sí mismas formando una especie de contínuo sandwich espiral en el que las láminas exteriores son las metálicas y la interior es la aislante. Los cables están conectados a cada una de las láminas conductoras de modo que se forma un condensador. Esto es una explicación muy básica pero fácil de entender. Si queréis profundizar en el tema, visitad la Wikipedia o "googlead" un poco, pero con esto que ya sabemos nos podemos dar cuenta de que al terminar de enrollar esas tres láminas, al final siempre va a haber una que quede en el exterior del enrollado. Esta es la lámina que nos interesa, pues no sólo actúa como armadura y conexión sino que además nos sirve de apantallado del propio condensador y, por lo tanto, como eliminación de captación de ruidos electromagnéticos externos.

Teniendo esto en cuenta, podemos usar este fenómeno para hacer que el condensador se apantalle a sí mismo si lo colocamos bien en el circuito. La teoría díce que la armadura exterior del condensador ha de ir colocada en la parte de menos impedancia del circuito para que se produzca este efecto de apantallamiento. Esto es muy fácil de entender cuando una de las patitas del condensador va a masa pues esa será siempre la parte de menos impedancia, pero cuando hablamos de condensadores de paso, la cosa puede no estar tan clara.

Algunos esquemas tienen esto en cuenta y reflejan el símbolo del condensador no como dos líneas rectas paralelas sino como una recta y una curva. Por ejemplo fijáos en el siguiente esquema del canal A de un Marshall JCM800_2000:

JCM800
Esquema del canal A del previo de un Marshall JCM800_2000.

Aquí podéis ver claramente cómo se representan los condensadores electrolíticos, con un signo "+" indicando el positivo, y el resto de condensadores con un símbolo similar pero sin signo alguno. Si analizáis bien el esquema podréis ver que el lado "curvo" del condensador siempre apunta a la parte de menor impedancia del circuito. Ese lado es en el que debéis poner la armadura exterior del condensador o "Outside Foil". Fijáos bien en el condensador de .68 (680nF) de abajo, que parte del cátodo del segundo triodo; el "lado curvo" está directamente a masa. Como os dije hace un momento, en el caso de los que van a masa la elección es sencilla pero en los de paso no tanto. Fijáos en el segundo condensador empezando por la izquierda, el de .022 (22nF) que sale de la placa del primer triodo y conecta con el potenciómetro que lo une a la rejilla del segundo triodo. En placa del primer triodo tenemos una tensión DC importante pero en la rejilla del siguiente tenemos típicamente 0V DC. Se puede entender por qué se coloca así el condensador para evitar zumbidos.El problema viene cuando el esquema no nos indica la "direccionalidad" del condensador. Para intentar explicarlo un poco mejor, veamos este esquema típico:

super Lead 18W
Típica etapa inicial de un amplificador de válvulas.
Concretamente, del Marshall Super Lead 50W/100W (circuito 1959 ó 1987)

Sigamos el esquema de izquierda a derecha fijándonos bien en los condensadores:

Todo esto está muy bien pues ya hemos aprendido cómo poner los condensadores de modo que se "apantallen a sí mismos" para evitar la captación de ruidos, pero... ¿como sabemos qué parte de un condensador es la externa y cual es la interna? Antiguamente era muy común que esto viniese indicado en el propio condensador con un punto, una raya o incluso un "Outside Foil" bien marcado como en este viejo Sprague:

Sprague vintage

...o como este viejo condensador de poliéster:

Poly vintage

En los PIO (Paper In Oil), como este viejo "Bumblebee", la forma de verlo es otra. Fijáos en el la patita izquierda y en la derecha. Esta última es más gruesa en la zona que lo une al cuerpo del condensador pues es un tubito por el que se rellenaba el aceite. Esta es la parte que coincide con la lámina exterior:

Bumblebee

Pero el problema no sólo es que ya se ha dejado de hacer casi por completo sino que hay algunos condensadores actuales que llevan una rayas similares que en absoluto quieren decir esto, incluyendo algunos de los famosísimos "Orange Drop":

Ya no os podéis fiar de esto. En el WIMA de arriba la raya está más o menos en medio, lo que hace sospechar que no es indicación de armadura externa pero en el Orange Drop sí que lo parece. Os puedo asegurar que no, que he comprobado que en algunos sí que coincide y en otros no. No se muy bien qué quiere indicar pero no se trata de esto, así que tened cuidado con asumir que esa raya indica la armadura exterior. Y eso en estos casos, pues en la mayoría de los condensadores actuales ni siquiera hay tal línea en ningún lado.

Hasta ahora hemos visto su aplicación en circuitos de válvulas con alta tensión, que es donde este efecto se hace más patente, pero conviene saber que en los circuitos de baja tensión, como los pedales, etc. también puede afectar, y bastante, si usamos etapas de alta ganancia. Conviene también preocuparse de esto en la medida de lo posible.

En honor a la verdad, hoy en día y con los sistemas constructivos de los condensadores modernos, esto no es TAN importante como lo era antes. Antiguamente los condensadores se hacían enrollando dos láminas metálicas finas sobre un papel, a veces encerado. La tecnología de entonces hacía que estos condensadores fuesen muy grandes y muy susceptibles a estos problemas por lo que llevaban indicado bien claro cual era el extremo exterior. Sin embargo, aunque los condensadores de hoy en día no sean tan susceptibles de verse afectados por este efecto, sí que siguen siendo sensibles en cierta medida, pudiendo aumentar el "hum" si no se colocan bien. Entonces, si es que ya no viene indicado ¿cómo sabemos qué patita es la correspondiente a la lámina externa y cual no?...

Prueba de Direccionalidad de Condensadores

Precisamente porque los condensadores actúan como "antenas" y por esto se inducen ruidos si los colocamos mal, hay un truco que se usa de toda la vida para poder saber qué extremo corresponde a la lámina exterior. La cosa es tan sencilla como sujetarlos entre los dedos pulgar e índice mientras se conectan los terminales a un osciloscopio a máxima resolución de voltaje. Hay que utilizar o bien unas puntas de prueba tipo cocodrilo o bien usar una punta de prueba de osciloscopio tradicional pero sin atenuación, esto es, de "1X". Cuando se hace así, nuestro propio cuerpo induce un "ruido" en el condensador a través de los dedos que veremos reflejado en el osciloscopio como una onda, más o menos senoidal, de una cierta amplitud ("altura" en el gráfico). A continuación invertimos las conexiones del condensador y probamos de nuevo.

Tomamos la posición que nos haya dado una amplitud menor (menos "altura" de la onda) y en ese caso, la patita que esté conectada a masa del osciloscopio es la parte correspondiente a la película metálica exterior y, por tanto, la que debemos conectar a la parte de menor impedancia del circuito. Una vez detectada qué patita es la que buscamos, conviene marcar la cápsula del condensador con una raya hecha con rotulador, un punto o cualquier otra cosa que os parezca de modo que ya nos sirva de referencia para siempre.




En una posición obtenemos una amplitud dada de ruido.



Invertimos las pinzas y vemos que la amplitud de la onda es diferente. En este caso, menor.

Esto significa que, en este úktimo caso, con la menor amplitud de la señal, la patita conectada a masa (pinza negra) es la de la lámina exterior y por lo tanto, la que debemos conectar a la parte de menor impedancia del circuito. Marcamos el condensador para dejarlo así referenciado.

Este método es muy eficaz pero es muy engorroso en cuanto que has de probar más de unos pocos condensadores pues se hace bastante molesto el andar cambiando de dirección los condensadores según los vamos probando. Para ello he hecho un "banco de pruebas" la mar de sencillo y eficaz que además es completamente pasivo por lo que no tendremos que preocuparnos de pilas, alimentadores ni nada por el estilo. Con unos pocos componentes podremos fabricárnoslo en un pispás:



Tester

Por detrás lleva el conector BNC hembra de chasis que utilizaremos para conectarlo al osciloscopio mediante un latiguillo RG-58:

Tester

El circuito es sencillísimo:

Circuito

Los trazos negros indican las patitas del conmutador. Los terminales de abajo van conectados a los cables coaxiales y los puntos redondos representan a las pinzas.

Sólo tenéis que tener cuidado con unas cuantas cosas:

Ponéis el condensador entre las pinzas del tester:

Una vez hecho, sólo tenéis que sujetar el cuerpo del condensador con los dedos pulgar e índice de una mano mientras con la otra mano accionamos la palanca del conmutador, procurando no tocar la caja. En la posición de menos amplitud de onda, la patita a la que "apunte" la palanca es la que debemos marcar como conectada a la lámina exterior.

Podéis ver que la segunda foto tiene una gráfica de menor amplitud por lo que vemos que la palanca nos indica que la lámina exterior coincide con la patita de la derecha.

Si queremos complicar el circuito para añadir unos LEDs que nos lo dejen más claro, podemos sustituir el DPDT por un 3PDT, añadir un par de LEDs, una resistencia, una pila de 9V y un clip de pila. El esquema eléctrico es el siguiente:

Circuito LEDs

El tercer circuito del conmutador 3PDT, el de la derecha, nos sirve para conmutar los dos LEDs que pondremos en configuración de cátodo común. Deberemos usar LEDs de alta intensidad y poner la resistencia de control de corriente de un valor muy alto, entre 15K y 22K, de este modo la corriente que consumirá será ínfima y la pila nos durará una barbaridad al tiempo que los LEDs se iluminarán lo suficiente como para servir de guía. Personalmente creo que no merece la pena esta complicación pues con la simple indicación de la palanca ya nos vale pero sin embargo hay una variante, muchísimo más sofisticada, que sí que merece la pena si es que creéis que váis a necesitar hacer esto repetidamente. Se trata de hacer el circuito automático de modo que él sólo se encargue de hacer la conmutación periódica mediante un circuito flip-flop. Esto tiene la ventaja añadida de que evitamos posibles errores de lectura por el simple hecho de tocar la caja metálica al conmutar la palanca. Es un diseño de Mr. Carlson que podéis ver descrito en este YouTube donde además explica, en perfecto inglés, todo lo que os acabo de contar de un modo muy didáctico y ameno. Sinceramente es rizar el rizo pero está hecho de un modo muy elegante y práctico siempre que, como ya he dicho, vayáis a usar mucho este método. Si lo váis a usar ocasionalmente recomiendo usar el método del interruptor de palanca que es muchísimo más sencillo. Si os dedicáis a construir y/o reparar amplificadores de válvulas, entonces sí que me plantearía el método automático, que tampoco es tan difícil de hacer y está muy bien documentado en el YouTube anterior.

Pero... ¿y si no tengo osciloscopio?

Por supuesto que hay una solución también; de hecho, dos. Como ya explicamos en el proyecto del Generador de Funciones, hay alternativas gratuitas como los osciloscopios por software. Necesitaremos un ordenador con entrada de audio. Cualquier tarjeta o adaptador standard de audio valdrá. El SW utiliza el convertidor Analógico/Digital de dicho adaptador para leer la entrada de micrófono o línea como si de una punta de prueba se tratase y la representa en pantalla como lo haría un osciloscopio real. Tan sólo tendréis que usar conectores minijack en vez de BNC. En ese artículo tenéis ejemplos de estos programas.

Estos sistemas tienen el problema de que las tensiones de entrada no pueden superar ciertos niveles, generalmente 5Vpp, pero en este caso nos sobra porque hablamos de unos pocos milivoltios. De todos modos, mi consejo es que si os gusta este tema del cacharreo electrónico, os compréis un osciloscopio verdadero de 2ª mano, que los podéis encontrar muy baratos en ebay, wallapop, etc. y podréis con él acceder a toda una nueva gama de posibilidades.

Además de esto, hoy en día te puedes comprar un osciloscopio "de bolsillo" por dos duros en ebay. No son tan versátiles como "los de verdad" pero para esto os valdrán bien.

La segunda opción es no utilizar ningún osciloscopio y hacerse un circuito amplificador de sonido con el que "oigamos" qué orientación del condensador es la menos ruidosa. Hay varios proyectos de esto en la web y en Youtube y, de hecho, podéis comprar el circuito amplificador en ebay por un par de Euros y dejaros de problemas. Googlead un poco y lo encontraréis.



Para saber más: Direccionalidad de Condensadores en el foro de guitarrista.com


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