Dummy Loads

Definiendo los valores

A lo efectos de simplificar las explicaciones, tomaremos como valor de la carga a construir como 50 Ω, siendo éste el más común, puede realizarse en 52, 75, 300 o 200 Ω o cualquier otro valor de la misma forma.

Teniendo en cuenta los requisitos mencionados, se puede definir entonces cómo y qué necesitaremos para realizar la carga fantasma. La misma puede estar destinada para incorporarse internamente en un roímetro o wattímetro, pero seguramente quien haya realizado esos instrumentos no necesitará de estas explicaciones. Por ello asumo que la carga será para el uso externo, con lo cual necesitará un conector adecuado al / los equipos donde será empleada y un poco de cable coaxil. Si la carga está destinada a pruebas de impedancia, algunos tornillos y terminales

Los resistores, elementos que utilizaremos para realizar la carga fantasma, tienen características propias que determinan su uso; la primera carácteristica es su material constructivo, la segunda su valor resistivo, obviamente medido en ohms, la tercera es la tolerancia en la que puede encontarse aquel valor, y finalmente la cuarta es la disipación para la cual está dimensionada.

Como se mencionó anteriormente, no sirven para este uso las resistencias de alambre, ya que éstas son "bobinas" para la RF, influenciando cualquier medición que se realice sobre ellas. Ultimamente, las resistencias de carbón no se consiguen pero las de metal-film funcionan adecuadamente para nuestros usos; si le ofrecen de este tipo, acéptelas.

Con respecto a los valores y las tolerancias, éstos serán determinados por la cantidad de resistores a utilizar; ahora bien, en la práctica no es nada fácil conseguir un resistor de 50 ohms con disipación de potencias para 50, 100 o más Watts; por lo cual estas disipaciones de potencia deberán alcanzarse utilizando muchos resistores agrupados. Habiendo definido la cantidad de resistores necesarios para llegar a la disipación deseada, podemos calcular los valores de los mismos según ley de Ohm.

Aquí me detengo para aclarar un par de temas importantes : Si bien se pueden realizar muchas combinaciones de valores resistivos en circuitos serie, paralelo o ambos; se debe prestar mucha atención a la distribución de corrientes en los resistores, a fin de que todos disipen la misma potencia. Por otro lado, no se acostumbra a realizar circuitos serie dado que si solo uno de los resistores se quema o corta, queda el circuito abierto, lo que representa un riesgo si estamos usando esa carga con un equipo de potencia elevada.

Es por estas razones que casi todas las cargas fantasma se realizan con resistores en paralelo y del mismo valor; esto asegura que todos los componentes de la carga disipen la misma potencia; que si uno de ellos falla solo altera un poco el valor final de la carga sin poner en riesgo el equipo en prueba, y por último, simplifica el cálculo de los valores, ya que se obtiene de la siguienete fórmula : R(ohms)=Z(ohms)*C ; siendo R el valor individual de cada elemento (resistor) de la carga fantasma, Z es la impedancia deseada (la del equipo) y C la cantidad de elementos que queremos utilizar.

Para poner un ejemplo práctico, si deseamos realizar una carga fantasma para un equipo de VHF de 30 Watts, con impedancia de antena = 50 Ω, podemos partir de resistores de 2 Watts de disipación, de los cuales agruparemos 20, para lograr una disipación total de potencia de 40 Watts, aplicando la fórmula citada : R = 50 Ω * 20 = 1000 Ω = 1 KΩ. Ese será el valor de los resistores a emplear.

En el caso de disponer de resistores de un determinado valor y querer emplearlos, el cálculo deberá ser : R(ohms)/Z(ohms)=C . Como ejemplo, si tenemos resistores de 1500 Ω de 2 Watts y queremos una carga de 50 Ω de impedancia será : 1500 / 50 = 30 resistores. Esta carga fantasma podrá disipar 2 Watts * C = 60 Watts de potencia.

Construcción de la Carga Fantasma

Una vez definidos los valores individuales y la cantidad de resistores a utilizar, hay que decidir la parte constructiva, que depende de algunas variantes : si la carga será destinada para el interior de un instrumento o para uso externo, su gabinete, la potencia para la cual está pensada, cómo se vincula al conector, etc. Todo esto sin dejar de lado las habilidades y/o posibilidades técnicas de cada uno.

Como generalidad, comenzaremos planteando la construcción de una carga para uso externo, o sea, para ser conectada externamente a un equipo o instrumento, dado que las de uso interior no tienen mayores inconvenientes.

Teniendo en cuenta la cantidad de resistores a utilizar, nos daremos una idea de la forma y/o volumen del gabinete o receptáculo donde alojar el conjunto. Este puede ser de diversos tipos, pero depende principalmente de la potencia a disipar.

Cuando se trate de poca disipación de potencia, pueden utilizarse envases plásticos, tapas, piezas de PVC, etc. Personalmente he realizado varias dentro de tapas de envases de aceite motor, para potencias de 20 a 30 Watts. He visto algunas comerciales que estaban dentro de una sección corta de caño y dos tapas de PVC del tipo sanitario. También son una buena opción agunos envases como potes de crema o tarritos plásticos.

Otra manera de unir los resistores, es la de formar un "ramillete", uniendo todos por un extremo y luego por el otro. Al igual que en el caso anterior se debe tratar de realizar las conexiones lo más cortas posibles, y adecuar el conjunto para que se adapte al receptáculo elegido. Si bien esta forma es la más usual para cargas de baja disipación, no es adecaudo adoptar esta técnica cuando se requiera de disipaciones mayores.

El último tema a considerar, es el conector que se desee emplear, el cable y su longitud; para el caso de cargas internas para instrumentos, no será necesario.

Habitualmente, se emplean conectores del tipo UHF, ya que son los provistos en la mayoría de los equipos; también se pueden usar BNC, que son los adoptados en equipos QRP y handys. De todas maneras, se puede utilizar cualquier tipo de conector siempre que corresponda con la impedancia de la carga y lógicamente, si vá a utilizar un chicote de cable, éste también debe cumplir con este requisito.

Distintas formas de "adaptar" el ramillete de acuerdo al receptáculo o forma deseada

De acuerdo siempre a la potencia y al uso que se quiera dar a la carga, puede utilizarse chicotes muy cortos hasta el largo necesario como para poder conectar la carga comodamente si la misma es voluminosa. También puede dejarse un conector hembra en el gabinete de la carga fantasma, y conectar la misma con un chicote con conectores del largo necesario.

Un ejemplo de una carga fantasma

para poca potencia :

Un pequeño ramillete de resistores

adaptado al extremo

de un coaxil rg-58 y un conector BNC,

para ser usado en handyes

o equipos de QRP.

Para aumentar la disipación y conseguir una base que soporte al conjunto, se puede utilizar una placa de pertinax cobreado, una barra de bronce o cobre, una chapa de hojalata, o cualquier pieza de metal que pueda soldarse con estaño, y utilizar ésta de "chassis" soldando todos los resistores a la misma y luego unir los extremos opuestos.

En las fotos se puede ver una carga apta para unos 20 watts, realizada sobre el disipador de cobre estañado obtenido del desarme de equipos obsoletos.

Es importante conectar el terminal o malla de masa a la base disipadora, y el vivo del coaxil al extremo opuesto, a los fines de tener la menor irradiación posible

Como puede apreciarse, el conjunto si bien puede cumplir perfectamente con las especificaciones eléctricas, deja bastante que desear en la parte estética. El problema surge, inevitablemente, cuando se intenta soldar 26 resistores tan cercanos y el estaño se licúa.

Otra variante, ultra compacta, cuya construcción se ha resuelto sobre el mismo conector y luego se cubrió con un capuchón plástico

En esta otra carga fantasma, se utilizaron tapas de envases de aceite motor y un pequeño chicote de RG-213 para facilitar el armado

Un diseño un poco más elaborado

Este es un diseño aportado por Carlos LU2CRM, al cual modifiqué algunos detalles, y que he utilizado para varias Dummy Loads de diferentes valores con buenos resultados tanto técnicos como estéticos.

El diseño original prevee conectar 13 resistores de 680 Ω, de 2W de disipación entre dos discos de chapa de bronce o cobre, de un diámetro de 70 mm. dispuestos en dos círculos concéntricos, y espaciando equidistante cada resistor. La conexión se realiza con un cable coaxial de dieléctrico de teflon, para poder soldar la malla firmemente a la chapa sin deteriorar el aislante. Para esto último se realiza en una de las chapas, una perforación central por la que pasa el coaxial al cual solo se le retiró el aislante exterior, mientras que en la restante la perforación se realiza del diámetro necesario para pasar el conductor central del cable.

Para mis proyectos, preferí reemplazar la chapa de bronce por con pertinax cobreado, ya que podía conseguirlo más facilmente. El diámetro de los discos lo reduje a 50 mm. y dispuse en ellos un total de 14 perforaciones para los resistores, con la salvedad de que en una de ellas le realicé un corte desde el borde.

El armado comienza ubicando los 13 resistores en uno de los discos, utilizando las perforaciones previstas, y soldando los mismos a tope de los terminales. La perforación ranurada se dejará sin utilizar por el momento.

Para no depender de un cable con dieléctrico de teflón y otorgarle a la carga fantasma una buena solidez, soldé un caño de bronce, del mismo diámetro del cable coaxial RG-213, al conector y al disco, colocando luego el dieléctrico normal con el conductor central del cable.

Una vez concluído esto, se coloca el segundo disco, haciendo coincidir las perforaciones con los terminales de los resistores, soldando nuevamente a tope de los mismos. El trabajo queda casi terminado, restando quitar cualquier imperfección de soldaduras, y medir la resistencia obtenida del conjunto.

Midiendo entre los terminales del conector, se obtendrá el valor final de nuestra Carga Fantasma, la cual probablemente, si se usaron los valores y cantidad mencionadas, será de algo más de 50 o 52 Ω. Para los usos que la mayoría de nosotros necesitamos, esto será aceptable y perfectamente utilizable; reconociendo a lo sumo, que una pequeña lectura en el roímetro es causada por esta diferencia de la impedancia nominal.

Ahora bien, si se necesita llevar el valor a un número exacto, o bien compensar con un capacitor la inductancia de la carga fantasma, se puede utilizar la ranura prevista para insertar y soldar el elemento extra. En el caso de querer bajar levemente la resistencia total, se deberá colocar un resistor de un valor bastante superior a los originales, para que no influya de manera grosera la medición, y a su vez al ser mayor su resistencia, circulará menos corriente por este elemento y no habrá peligro de que se sobrecaliente frente al resto.


Algunas fotos de las cargas realizadas, con el diseño y medidas originales y con las variantes propuestas.

Como puede apreciarse y algunos habrán advertido, el disco donde se suelda el terminal central del coaxial, queda expuesto y por ello esta carga fantasma se deberá usar cubierta como se explicó anteriormente, o con mucho cuidado de no apoyar o tocar ningún elemento que pueda dar errores en la medición.

Dummy Loads especiales

Las dummy loads que se muestran a continuación no están destinadas a conectarse directamente a la salida de algún equipo, sino para realizar pruebas en taller o incorporarlas en antenas ; la diferencia con las anteriormente descriptas es que no se les provee un conector tipo coaxial y/o los valores resistivos son diferentes a 50 Ω .

En esta nota se describe fundamentalmente el aspecto constructivo de las mismas, su empleo se describe en nota aparte.

Carga resistiva para antena T2FD

Algunas antenas incorporan en su diseño una carga resistiva; tal es el caso de las "EWE" y "K9AY" o de las "T2FD", (Terminated Tilted Folded Dipole), también conocidas como "rombi". La carga resistiva que se detalla es destinada a una T2FD, y cumple con los siguientes requisitos : Valor resistivo 390 Ω , disipación 30 Watts, soporte mecánico aislado para las ramas del dipolo y sujecciones superior para poder colgarlo e inferior para sostener el balun que cierra el dipolo plegado.

Los requisitos mencionados para esta carga resistiva pueden variar de acuerdo a la forma de realizar el dipolo, la potencia que deba soportar y el balun utilizado; No son genéricos de la antena en cuestión.

Reciclado de componentes y surplus de electrónica

Esta es una oportunidad para reutilizar componentes y regazagos de electrónica que tengamos en el taller, contribuyendo a nuestra economía y al objetico ecológico del reciclaje de materiales.

En esta ocasión, se muestra la posible utilización de plaquetas de circuito impreso de simple faz, a las cuales había retirado los componentes, también con el fin de reutilizarlos como elementos de soporte de la carga fantasma.

Es preferible buscar plaquetas con la mayor cantidad de pistas de cobre impresas ya que esto facilitará la soldaura de los resistores, aunque no es imprescindible, ya que se puede ir conectando los mismos alargando los terminales.

Comencé cortando los discos, a los cuales marqué dos círculos concéntricos, distribuyendo 8 perforaciones equidistantes en cada uno de los círculos; quedando así 16 perforaciones en cada disco. Dispuse los discos con las pistas impresas hacia el exterior, ubicando entre ellos 9 resistores de 6800 Ω x 2 watts , ubicados 8 en el círculo interno, y uno sobre el círculo externo, y 7 resistores de 5600 Ω x 2 watts en el resto de las perforaciones.

La combinación en paralelo de los 16 resistores de 2 watts ofrece una disipación total de 32 watts y una resistencia total de aproximadamente 390 Ω . Preví un elemento que pudiera reemplazarse haciendo una ranura desde el borde del disco hasta una de las perforaciones para permitir cambiarlo por el valor de ajuste adecuado.

Corté los terminales de los resistores en un largo de 2 cm y los doblé sobre la cara del circuito impreso, soldandolos a éste cuando coincidían y vinculando unos a otros formando una masa común.

Nótese que los resistores deben quedar lo más próximo a la placa.

Una vez soldados todos los resistores comprobé que el valor resultante estaba muy próximo a lo esperado, por lo que no fué necesario reemplazar el resistor de ajuste .

La estética, en este caso no es de lo mejor, pero teniendo en cuenta que el elemento no queradá a la vista y que se esta reutilizando material, es aceptable la terminación.

				El paso siguiente fué la preparación del receptáculo donde estaría contenida la carga resistiva, y como en otras ocasiones elejí un par de tapas de cañería de PVC con el agregado de un anillo entre ambas. Para la conexión eléctrica, coloqué un par de tornillos de bronce que luego sobresaldrían de las tapas del receptáculo, soldándolos a cada una de las caras de los discos de pertinax.
Del lado opuesto al que coloqué los tornillos debía colocar un soporte aislador destinado a las ramas del dipolo, para lo que necesité recortar una parte de los discos de pertinax. También debí realizar otras perforaciones y recortes en las tapas para colocar un par de lazos de sogas de nylon para el resto de las sujecciones necesarias.

El armado de este tipo de cargas, que ocupan casi la totalidad de los receptáculos que las alojan, es a veces algo complicado por el poco espacio disponible. Es por ello que se requiere de paciencia, y sobre todo planificar cómo se realizará el encastre y cierre de las partes.

Finalmente luego de comprobar el ensamble de las partes sin problemas, procedí a pegar las partes, controlando la alineacón de tornillos de contacto y las perforaciones para la barra de nylon. Luego, coloqué la misma y ajusté los tormillos a las tapas agregando una arandela de cada lado.

Tres vistas de la carga resistiva terminada y lista para ser instalada

*Dummy loads o cargas resistivas para testeo de balunes y transformadores de banda ancha*
Una de las aplicaciones de las dummy loads es la prueba o testeo de balunes. Salvo algunas execpciones, esto se realiza casi siempre con el transformador de banda ancha fuera de su encapsulado, conectando los chicotes del mismo a la carga resistiva, por lo que no es propicio utilizar una que tenga su salida con conectores coaxiales, sino aplicar los chicotes a terminales, soldando o conectando allí los terminales correspondientes a la antena y utilizando un conector apropiado a la salida correpondiente al equipo; donde en este caso estará intercalado un roímetro o medidor de ondas estacionarias. El valor de este tipo de cargas depende del tipo de transformador a testear, siendo los más comunes 1:1 , 4:1 y 9:1 a los que corresponden cargas de 50Ω 200Ω y 450Ω respectivamente

Una carga resistiva de 50 Ω, destinada a la prueba de balunes 1:1


Una carga resistiva de 200 Ω, destinada a la prueba de balunes 4:1

La forma de utilizar estas cargas esta detallada en la nota : Uso y Aplicaciones de Dummy Loads

Proximamente incorporaré algunas fotos de "dummy loads" para mayores potencias. Como siempre, espero que la nota resulte clara y sirva para quienes recién empiezan. Si tiene dudas o consultas escrííbame.