HÉRCULES

 

 

 

HÉRCULES

TRANSCEPTOR A VÁLVULAS  PARA 40 METROS

EA3FXF

 

Este aparato equipa una sola válvula PCL86, que consta de un triodo de baja señal y un pentodo de potencia. Si bien la válvula es de los años sesenta,  el diseño pretende emular  los años 30 en que los radioaficionados, escasos de material, idearon equipos con el menor numero posible de componentes activos, operando con la máxima eficacia. Años después aquellos diseños QRP serian empleados por las estaciones espía en la Segunda Guerra Mundial.

 

El HÉRCULES es un meta-diseño, es decir,  no corresponde a ningún esquema en particular que haya existido temprana o tardíamente. Es el resumen de muchos esquemas de receptores y transmisores que han sido publicados, a lo largo de años, en diversos medios. Funciona en recepción como un regenerativo  1-V-1 y en transmisión como un oscilador controlado a cristal de un solo paso.

Se han utilizado componentes modernos en varios lugares del circuito, en parte para comprobar que ello era posible y, en parte, porque es muy difícil encontrar algunos  componentes antiguos.

En todo caso se ha cuidado de que no exista ningún peligro con las tensiones de trabajo, si se respetan escrupulosamente las especificaciones del material y su correcta disposición no hay peligro  para los componentes ni para el operador.

 

EL RECEPTOR 1-V-1.

 

A principios de los años 30 del pasado siglo las válvulas eran un bien escaso entre los radioaficionados y cacharreadores en general, no es que no se fabricaran válvulas, al contrario se producían millones  de ellas todos los años, pero era un producto monopolizado por los estados. (Algunos recordaran la estampilla del impuesto especial que venia pegada a los tubos). Esto hacia que el precio de esos dispositivos resultara especialmente oneroso para los menos afortunados, estudiantes y técnicos jóvenes por lo general, lo que estimulo la publicación de los mas variados esquemas minimalistas en las revistas técnicas de la época.

En aquellos tiempos una estación de primera categoría disponía de receptores superheterodinos, por supuesto, pero lo que se montaba en la mayoría de estaciones medias y pequeñas de aficionado, eran receptores regenerativos. Ver figura 1.

Basándose en el detector descubierto por Amstrong en 1912, se montaban  receptores utilizando una sola válvula. Eran conocidos como 0-V-0 y aunque parezca mentida por su sencillez, prestaron inmejorables servicios durante muchos años, aunque adolecían de ciertos inconvenientes como la  ausencia de amplificación de audio, que limitaba el alcance conseguido con una buena antena.

 Lo primero que hacían aquellos cacharreadores cuando conseguían fondos era comprar una nueva válvula y montar un amplificador de "baja" para construir un receptor 0-V-1. Ver figura 2.

Con la amplificación de BF  aumento el alcance efectivo de la estación, pero aun resultaron mas evidentes los  problemas inherentes al detector de Amstrong, como es que la antena formaba parte del circuito resonante y cualquier variación  de la misma afectaba a la frecuencia de trabajo. Otro inconveniente era que, al recibir  CW, se radiaba una portadora continua que era motivo de interferencias con otras estaciones.

La solución surgió al colocar un tercer tubo que amplificaba la radiofrecuencia y que separaba efectivamente la antena del detector, naciendo el 1-V-1. Ver figura 3. Esta arquitectura de diseño, fruto de quien sabe que aficionado de la época, prevaleció durante muchos años como "receptor principal ", hasta que en la posguerra se abarato el precio de las válvulas.

El 1-V-1 tiene ventajas técnicas, en cuanto neutraliza los defectos básicos del detector y ventajas operativas porque permite un control efectivo de la cantidad de señal  que se inyecta al detector, siendo fácil obtener las máximas prestaciones de sensibilidad y selectividad.

Podemos ver como la señal de antena, dosificada por R1, llega al cátodo de V1 que esta montada como amplificador con reja a masa. Su ganancia no es muy alta, 10 – 12 dB, pero su linealidad es excepcional y le cuesta mucho saturarse. El circuito de entrada se debe montar lo mas aperiodico posible para evitar oscilaciones. En la placa del pentodo (V1) encontramos la señal amplificada que es aplicada al circuito sintonizado de reja del triodo, formado por L1 y C4. C3 se ajusta a unos pocos pF. Este es el corazón del equipo y es bastante crítico. Hay que utilizar condensadores de la mejor calidad y una bobina de grandes dimensiones para mejorar el factor  Q del circuito.

V2 entra en reacción mediante el ajuste del potenciómetro R5 y el audio resultante aparece en la placa donde la RF residual se deriva a masa por C5. La baja frecuencia se amplifica y aparece en la placa de V3, donde CH2 resuena con C9 en 1,6 kHz por lo que en los auriculares de alta impedancia se oirá resaltada esta frecuencia.

Parece elementalmente sencillo por lo que decidí construir un receptor 1-V-1 con el animo de emular la escucha que  debían tener nuestros ancestros en la banda de 40 metros.

Como pensaba  ahorrar en la fuente de alimentación, resolví utilizar un circuito reflex que me permitiera suprimir una válvula, utilizando un pentodo como amplificador de radiofrecuencia y de baja frecuencia simultáneamente y dejando a un triodo las funciones de detector

Una vez decidido el tipo de circuito a realizar consulte con el amigo Josep, EA3UX, cacharreador y coleccionista, con el que concluimos que cualquier doble tubo triodo / pentodo de baja potencia serviría para el propósito. Escogimos la PCL86 (Figura 4a y 4b) porque fue una válvula muy popular en su tiempo y aun es posible encontrarlas en chatarreros y mercadillos a precio de saldo. También se pueden comprar por Internet, pero su precio ya no resulta tan interesante. .

Cualquier doble válvula de las utilizadas en los pasos de audio de los antiguos televisores en color, puede muy bien servir, en todo caso habrá que adecuar la tensión de filamentos.

 

EL HERCULES.

 

Ya puestos, se me ocurrió que, con el concurso de un par de relés, se podría utilizar el pentodo como oscilador-transmisor de CW, controlado a cristal. De esta forma ahorraba otro tubo y disponía de una estación completa a válvulas por poco dinero extra. Ver figura  5.

Cuando los relés están en reposo, la señal de antena es adaptada  por T1 e inyectada en el cátodo del pentodo que, a su vez, esta desacoplado  por C1 y C2. La reja de mando (8) esta desacoplada en RF por C21, C13 y C14. La señal amplificada es recogida en la placa por CH1, que actúa de carga aperiodica, y es enviada al detector por medio de C10. El condensador C4 actúa como protector de C10 que es un trimer de baja tensión.

En el detector, la señal entra por un acoplo de dos espiras y excita la bobina de reja L2 que esta montada en un toroide de polvo de hierro T50-6 y tiene un Q de 150 a 7 Mc. C16 puede ser un trimer corriente de plástico y C15 debería ser estiroflex (se encuentran en Aristón). C17 es un condensador cerámico corriente y el diodo 1N4007 cumple perfectamente  las funciones de un diodo varicap, variando de 8 a 22 pF, aproximadamente, con tensiones entre 9 y 0 V, lo que permite cubrir sobradamente la banda, de hecho, con R6 limitamos la excursión. (El que disponga de un condensador variable de  aire de 2 – 15 pF puede usarlo ventajosamente en lugar del diodo).

La baja frecuencia resultante en la placa del triodo (9) es transferida a la reja de mando del pentodo que funciona como un amplificador de audio en cátodo común. Por medio de C24 se excita el auricular de alta impedancia. (Si no tenemos este tipo de auriculares, pueden conectarse a la salida a unos altavoces amplificados de ordenador o  un LM386). Después de algunos experimentos he decidido utilizar como choque CH3 el primario de un transformador de alimentación.

Cuando se activan los relés el pentodo entra en modo TX de forma que el cátodo (7) realimenta la reja de mando  por medio del divisor formado por C13 y C14, entrando en oscilación el cristal cuando el manipulador esta cerrado. La placa (6) queda conectada a la bobina L1 que esta sintonizada por los condensadores C6 y C8. C22 protege de la AT, por lo que los condensadores de sintonía pueden ser de baja tensión. Para emitir en una sola frecuencia (y sobre 50 Ω) no es necesario usar condensadores variables con mando.

Josep, EA3UX, monto en pocas horas un prototipo alambrado al aire (Ver figura 6) que nos permitió optimizar algunos componentes  y fabricar un circuito impreso con garantías.

La placa  mide 80 x 120 mm y lleva todos los componentes excepto los potenciómetros, conmutadores y la resistencia R6 que va soldada directamente del potenciómetro V2 a masa. Ver figuras 7 , 8, 9 y 10.

Los componentes marcados de amarillo son de alta tensión (AT) y deben ser de 250 V si no hay otra indicación. El puente debe hacerse con hilo aislado porque lleva AT.

 

CONSTRUCCIÓN.

 

Lo primero es construir la placa, puede hacerse por el método tradicional, con resultados garantizados, o por el  método de la "plancha", que no se ha probado. Los agujeros pueden ser todos de 1 mm, aunque los del zócalo y los trimers deben ser un poco mayores.

Los materiales son comunes en su mayor parte, excepto aquellos indicados como de alta tensión y el zócalo( Figura 15). He utilizado uno reciclado de una placa de TV y su coste ha sido irrisorio, pero puede comprarse un zócalo noval nuevo en Aristón o por Internet. También puede adaptarse un zócalo para chasis, eliminando el marco metálico que lo envuelve y soldando unos rabillos en las patitas.

Los toroides proceden de la tienda del EA-QRP Club y el cristal también.

L1 y L2 se montan sobre toroides de polvo de hierro T50-6, de color  amarillo. L1 consta de 36 espiras de hilo esmaltado de 0.4 mm y tiene un acoplamiento de 5 espiras, mientras que L2 que tiene el mismo numero de espiras, tiene un acoplo de solo dos espiras y una toma en la 8ª espira contando desde masa. Las bobinas no requieren mas atención que la correcta identificación de los terminales. Se aconseja utilizar hilos de colores.

T1 se realiza con un toroide FT50-43, aunque sirven los de ferrita  Aristón de 10 mm, el devanado de cátodo tiene 8 espiras y el de antena 4.

CH3 es el primario (0-220) de un transformador "Crovisa" de 2,8 V/A, aunque puede ser mas pequeño. El resto de componentes no requiere especial atención, excepto la referida a la tensión de trabajo.

En unas horas el montaje esta terminado, ya solo queda conectarlo a la fuente de alimentación.

 

FUENTE DE ALIMENTACIÓN PARA EL HÉRCULES.

 

Cualquier tensión entre 100 y 250 V (máxima especificada por el fabricante) puede utilizarse para alimentar el pentodo, mientras que el triodo solo necesita de 30 a 40V para entrar en reacción.

Montando dos transformadores  espalda contra espalda se consigue un aislamiento efectivo de la red y  una manipulación mas segura del equipo, aunque se reduce  la potencia efectiva a la mitad, cosa que hay que tener en cuenta a la hora de diseñar fuentes de este tipo.

Se ha elegido la tensión de filamentos de 12V porque es próxima a la especificada por el fabricante de la válvula y es fácil encontrar transformadores de este tipo. Después de algunas pruebas se ha escogido alimentar el filamento con CC ya que elimina cualquier rastro de alterna en los auriculares. Los filamentos se llevan nada menos que 3,4 W.

Rectificamos la alta tensión con un puente de diodos de onda completa y filtramos con un condensador electrolítico y una resistencia. La tensión en CC es de unos 255 V en vacío, y con ella se alimenta la placa del pentodo. Un divisor resistivo rebaja esta tensión a la mitad para alimentar al triodo. Un segundo divisor y un diodo zenner dan una tensión estabilizada para alimentar un diodo varicap. Los que dispongan de un  CV de sintonía pueden suprimir esta parte del montaje.

El cableado con el receptor debe hacerse con hilo de colores y un código que permita identificar las tensiones peligrosas.

Ver figuras 12, 13 y 16. En la figura 14 puede verse la fuente terminada e instalada al lado del receptor.

 

PUESTA EN MARCHA Y AJUSTE.

 

Antes que nada conectaremos a la red y tomaremos la tensión en el punto de alimentación del pentodo, que deberá ser de unos 175V. Si fuera mucho menor significa que tenemos un condensador en cortocircuito o un problema aun mas grave, como veremos mas adelante.

Nos proveeremos de unos auriculares de alta impedancia o de un pequeño amplificador de audio y conectaremos la antena. Lo mas probable  es que no oigamos nada, dispondremos el potenciómetro de antena a mínima atenuación y el de regeneración a voltaje cero, medido en el cursor. (Debemos conectar el voltímetro digital entre el cursor de V3 y masa). Al ir aumentando el voltaje notaremos de repente la aparición de un ruido siseante, que es el ruido de la banda, QRM. Que nadie espere un "plop", un "clic" ni nada parecido, un aumento brusco del ruido y nada mas. Esto es sinónimo de que el circuito a entrado en reacción y que de repente se ha hecho prodigiosamente sensible. En el voltímetro leeremos una cifra próxima a 37 V

Si ahora movemos C16 podremos identificar el principio de la banda de 40 metros por las telegráficas que aparecen. Si en algún momento desaparece el ruido es que hay que retocar la reacción.

Acercando la antena de otro receptor a la válvula nos sera muy fácil ajustar y calibrar el dial, porque el detector radia, precisamente, allá donde recibe.

Si utilizamos un generador de señal (o nuestro transceptor a mínima potencia, sobre una carga artificial) veremos que señales fuertes, de mas de -50 dBm, son capaces de bloquear el  triodo. Hay que utilizar señales débiles, de menos de -70 dBm, para hacer ajustes

Para ajustar C16, el potenciómetro de sintonía debe estar completamente girado hacia R6, una vez alcanzado el principio de la banda moveremos V2 para ver que cobertura efectiva tenemos. En el prototipo se midieron 130 kHz, lo que permite hacer diales con potenciómetros de una vuelta, aunque es fácil reducir el ancho de banda a 50 kHz o menos.

Lo que si habremos calibrado, con exactitud, es el punto del dial donde tenemos nuestro cristal, porque es donde llamaremos y donde recibiremos todas las respuestas.

Puede pasar que nada de lo dicho se cumpla y que oigamos señales muy sucias, con marcada inestabilidad de la reación. Si ademas detectamos una caída de tensión grande en la placa del pentodo y un consumo mayor que 12 – 13 mA, lo mas seguro es que el amplificador de RF este auto oscilando. Podemos corregirlo insertando un condensador, de baja tensión, de 47 a 100 pF de la misma patilla 8 de la válvula a masa, manteniendo las conexiones cortas. Recordar que cualquier intervención sobre el circuito debe hacerse sin conexión a la red, lo mejor es desenchufar. El tiempo de caldeo del filamento es de unos 30 segundos.

Para el ajuste en transmisión hay que poner una carga artificial en la antena y activar el interruptor RX-TX, mientras no cerremos el manipulador, nada debe pasar, pero al cerrar el cátodo del pentodo a masa, este entra en oscilación y cae la tensión de placa a unos 160 V.  El único  ajuste es el de C6, que debe hacerse a máxima señal de salida. En el prototipo se han medido tensiones de 14Vpp de RF, lo que nos da una potencia de 490 mW sobre 50 Ω con un consumo de 15 mA, en todo caso debe motorizarse la manipulación con un receptor auxiliar hasta que  aparezca pura , cristalina y sin fallos.

Con 250 V en placa la potencia puede sobrepasar el watio, desgraciadamente la fuente se ha diseñado para les necesidades del receptor. Para emitir con máxima potencia se aconseja cambiar los transformadores de la fuente por unos de 24 VA (2 A), o bien añadir un transformador de 6VA solo para filamentos.

 

 

 

 

MANEJO DEL HERCULES.

 

Podemos conectar tranquilamente el HERCULES a cualquier antena (yo utilizo un dipolo) y tener la seguridad de que no vamos a molestar a ningún colega de la vecindad ya que su radiación es residual.

Lo primero que se aprende es que no funciona la maniobra de darle vueltas al dial e ir escuchando estaciones, en este receptor hay que situarse primero en la frecuencia que deseas oír y después hay que aumentar la regeneración poco a poco, hasta recibir el soplido de fondo, que  puede ir o no acompañado de señales. El caso esta en que que si avanzamos mucho el mando, este "punto dulce" de amplificación desaparece quedando el receptor con una sensibilidad y prestaciones parecidas a los de un  conversión directa. Durante la operación enseguida se distingue el punto de reacción.

Una vez localizado el punto sensible, oiremos QRM de fondo y podremos mover el mando de sintonía buscando determinada señal. Si nos alejamos 20 -30 kHz vuelve a ser necesario retocar la regeneración.

La telegrafiá no cuesta mucho recibirla y resulta un placer hacerlo, con señales limpias y muy estables. Lo que mas se tarda es en aprender  a recibir banda lateral. Se necesita paciencia y atenuar la señal de antena de vez en cuando. La verdad es que la propia señal de antena sincroniza al oscilador y el audio aparece distorsionado en frecuencia. No es un buen receptor de banda lateral.

El mando de ganancia se convierte en indispensable para tener una buena recepción ya que las señales fuertes interfieren salvajemente a las mas débiles, anulándolas. Una buena dosificación de la ganancia palia este inconveniente. Se nota que hay una cierta interacción entre los mandos de ganancia - reacción y la sintonía.

Este tipo de receptores resulta extremadamente sensible y muy poco ruidoso. Las medidas indican que la mínima señal discernible  esta en -135 dB, y el ruido del receptor esta en -155 dB cosa que lo equipara a los mejores equipos actuales, desgraciadamente, no aguanta las sobrecargas y con señales de -60 dB (S9) se bloquea. Es decir, tiene un rango dinámico pequeño.

La selectividad de banda, en reacción, es buena, lo demuestran las pocas estaciones de "broad" que se cuelan. Se da uno cuenta rápidamente que no se parece en nada a un receptor de conversión directa, se pueden escuchar esporadicamente atisbos de emisoras comerciales, pero un buen ajuste de la reacción las suele eliminar.

Este equipo operando en una banda mas tranquila, como la que sin duda había en la década de los 30, puede hacer autenticas maravillas, aunque resulta ser un autentico armatoste que consume nada menos que 6W con unos resultados que, si bien no lo hacen adecuado para operar en un concurso, da unas escuchas magnificas de la banda de 40 metros los domingos por la mañana, pudiendo seguir todo el "mercaradio"sin especiales dificultades. Sentarse delante de un receptor 1 – V – 1 nos cambia de época, de repente son necesarias las dos manos y plena atención para recibir  un comunicado. Es perfectamente posible hacer QSO en CW, sobretodo al anochecer de un día de diario, con estaciones DX.

El HERCULES es un anacronismo, una tecnología completamente superada que solo tiene valor para los nostálgicos de las válvulas y para los que tengan interés en resucitar la historia.

Los que estén interesados y quieran intercambiar información que escriban a ea3fxf@lleida.org

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AMPLIFICADOR A VALVULAS

 

 

CALCULO Y CONSTRUCCION DE UN

AMPLIFICADOR A VALVULAS

EA3FXF

 

En 1904 pocos eran los receptores de telegrafía  sin hilos (TSH) que usaban el poco fiable sistema del cohesor de Brandly. Inventores y empresas de todo el mundo pugnaban por patentar un sistema definitivo para recibir las ondas de los, cada vez, mas numerosos transmisores utilizados, tanto en el mar como en tierra. Las armadas de todo el mundo estaban equipando sus buques con las mas modernas tecnologías de la época, vistos los buenos resultados que el invento de la radio estaba reportando en el coetáneo conflicto Ruso-Japones .

No es de extrañar que los inventores / científicos de aquellos tiempos sufrieran fuertes presiones para poner apunto un sistema  que mejorara las características del novedoso detector a galena inventado pocos años antes por el científico indio Chandra Bose, que era  lo mas sensible de que se disponía, pero que en el mar resultaba muy inestable y se desajustaba fácilmente.

Mientras en EEUU Fessenden experimentaba con la conversión directa, a este lado del atlántico el ingles Fleming investigaba las antiguas válvulas de Edison y descrubrio que rectificaban una señal de RF tan bien como la "moderna galena" y, por supuesto, resultaron ser detectores muy fiables y estables, patentándose en 1904 con el nombre de "válvula oscilante". Era un tubo de alto vacío con un filamento de caldeo que era el cátodo y una placa tubular que era el ánodo. No hay constancia de que Fleming investigara con mas de dos electrodos cosa que si hizo su coetáneo , el americano, Lee DeForest, aunque por razones completamente distintas.

Unos años antes, en Boston, DeForest había podido recibir las señales de los buques de la bahía por medio de un  detector hecho con la llama de un mechero de gas (figura 1) concibiendo la idea de que las señales de RF influyan en la ionización de los gases de la llama, por lo que construyo un ampolla de cristal, la lleno de aire a baja presión  y la caldeo con un filamento eléctrico.

Tras muchos experimentos dio en situar el electrodo  de antena entre el cátodo emisor de electrones y la placa positiva constituyendo el primer prototriodo. Sin embargo este triodo no iba bien del todo, el aire a baja presión se ionizaba fácilmente y hacia inestables las corrientes que circulaban por el tubo. Su ganancia era muy baja, tan baja que en 1906  patenta como detector, no como amplificador, el "audion". Su sensibilidad  era la de un buen detector de galena o la de un diodo de Fleming pero ni el mismo inventor sabia exactamente como funcionaba. No fue hasta 1913 que el ingeniero americano Irving Langmuir dio con la descripción matemática del funcionamiento del audion de alto vacío (triodo moderno), originándose la electrónica.

 

Un triodo moderno tiene los mismos elementos que el audion  pero está lleno de un gas inerte, que no se ioniza  Durante una época existieron válvulas duras de alto vacío pero pronto las válvulas blandas de gas inerte demostraron ser mejores y mas fáciles de construir.

El audion funcionaba exactamente como un moderno triodo que consta de un elemento calefactor unido (figura 2.) directa o indirectamente al cátodo que es por donde se emiten los electrones por efecto de la corriente calefactora. Si nada lo impide estos electrones llegan a la placa o ánodo donde cierran un circuito eléctrico con una pila B+ y se establece un flujo de corriente medible con un instrumento. Al intercalar una reja en el flujo de electrones  que va del cátodo hasta el ánodo podemos variar la corriente del circuito de B+ variando la polaridad de la reja, si esta tiene tensión negativa repelerá los electrones que salen del cátodo y pocos o ninguno llegaran a la placa, por lo que la corriente sera muy baja (o ninguna). En cambio, si la tensión aplicada a la reja es positiva los electrones se verán acelerados y llegaran a la placa. Esta propiedad del triodo es la que hace que las corrientes alternas de alta frecuencia sean rectificadas cerrándose el circuito solo en los semiperíodos positivos de la señal (efecto válvula).

 

Cuando mas intensa sea la nube de electrones K-A mayor sera la corriente de B+ que, a caballo de estos electrones, podrá pasar de ánodo a cátodo cerrando el circuito y, como esta nube es muy sensible a la polaridad de la reja, pequeños cambios en la tensión de reja provocaran grandes cambios proporcionales a la intensidad que circula por B+. Una válvula puede verse como una resistencia variable instantánea.

Hay que diferenciar claramente entre la Corriente Electrónica que es siempre en dirección K-A, de la corriente eléctrica del circuito asociado a B+ que circula en dirección contraria (A-K).

Como algunos electrones rebotaban en la placa, se dispuso otra reja conectada a positivo para minimizar cualquier emisión secundaria, se la llamo reja pantalla y nació el tetrodo (cuatro electrodos), de características diferentes al triodo, pero como aun llegaban algunos electrodos de la placa se añadió una quinta reja, conectada a potencial de cátodo que se llamo reja supresora, dando lugar al pentodo.

 

CALCULO DE UN AMPLIFICADOR PARA UN RADIORECEPTOR.DE COMUNICACIONES

 

Hay una serie de detalles que hemos de saber de la válvula que vamos a emplear. Lo mejor es conocer previamente el tipo de tubo, zócalo, alimentación de placa, alimentación de filamentos y disponer de los gráficos de características del fabricante, que podemos obtener fácilmente por Internet.

Utilizaremos un  doble tubo triodo pentodo PCL86 por el sencillo motivo que son baratos y aun se encuentran con facilidad en tiendas y mercadillos. Su tensión de filamento es 13,7V (12V) / 0.5A y la tensión de placa  del pentodo 250V / 0,075A. Su zócalo es tipo noval y es fácil de localizar.

Un amplificador de alta ganancia  debe disponer de por lo menos dos pasos , uno previo amplificador de tensión (triodo) y otro amplificador de corriente capaz de mover el cono de un altavoz.(pentodo).

 

FUENTE DE ALIMENTACIÓN.

 

Se ha escogido una tensión de alimentación de 220V por ser la mas próxima que tenemos en  nuestros hogares. No es una buena idea rectificar directamente la tensión de la red ya que puede resultar peligroso para el operador, lo mejor es utilizar un transformador separador, de relación 1 / 1, de venta en los comercios del ramo o, si no lo encontramos,  utilizar un par de transformadores de 220V / 12V(1A) montados espalda contra espalda, según se ve en la figura 7.

 

Un rectificador de onda completa, discreto o encapsulado y un somero filtro RC, aseguran un bajo rizado a la salida que será, con carga, de unos 220V aproximadamente. Andar con mucho ojo con la tensión B+ porque puede darnos un disgusto. Hay que desconectar de la red y descargar los condensadores de filtro antes de manipular nada.

Puede montarse en un pequeño chasis metálico con conectores y puede servir para otros experimentos con válvulas.

 

CALCULO DEL PREAMPLIFICADOR TRIODO

 

El triodo de la PCL86 es de baja potencia y alta ganancia, puede trabajar tanto audiofrecuencia como radiofrecuencia hasta 15 Mc. sin ningún problema. Los mejores resultados se obtienen en clase A.

Para calcular su polarización en continua se trabaja sobre la gráfica que da las curvas de la corriente anódica en función de la tensión anódica y la tensión de polarización de reja (figura 3). Se escoge un punto  en la zona mas lineal de la curva de polarización de reja de -0.5V, lejos de la curva de máxima disipación y se traza una recta que una este punto con la tensión de alimentación , en el eje X, que sera de 220V. Prolongando esta recta hasta el eje Y sabremos la corriente de placa (2,5 mA) que circulara, una sencilla operación:  220V / 2.5 mA = 88 kΩ, nos permitirá conocer el valor de la resistencia de placa (Rp) para la que utilizaremos una resistencia de 82 KΩ en serie con una de 5,6 kΩ. Esta resistencia garantiza que en reposo la tensión de placa sera de 105 V y su corriente de 1,3 mA.

Ademas, podemos apreciar el efecto que tendrá una señal de 1V (+/- 0.5V) sobre la reja, veremos que la tensión en la placa de la válvula variara entre 80 y 140 voltios, cifras perfectamente

admisibles para la tensión de alimentación de que disponemos y que dan idea de la ganancia en continua del dispositivo.

Para calcular la resistencia de cátodo (Rk) del triodo aplicamos de nuevo la ley de Ohm y dividimos la caída de tensión negativa de polarización de reja que deseamos, en nuestro caso 0.5V, por la corriente de reposo de placa, que es 1,3 mA,  según puede leerse en el gráfico. El resultado es 0,5V / 1,3 mA = 0,38 kΩ , osea 390Ω redondeando. Una resistencia de 1/2W es mas que suficiente.

 

Ya hemos decidido el punto de funcionamiento del triodo y su polarización en continua. La técnica utilizada es la llamada de recta de carga y permite aproximaciones muy buenas si se utilizan los gráficos correspondientes a cada tubo, pudiéndose obtener información sobre las características dinámicas de la válvula (cosa bastante compleja y que el fabricante suele dar en sus datashets).

Para el resto de componentes (figura 4) solo es necesario "aproximar" su valor con un poco de sentido común.

El condenador de desacoplo de cátodo (Ck) debe ser de un valor tal que no atenúe las señales mas graves por lo que se escogerá un condensador electrolítico de 100 a 200 uF. Un sencillo cálculo  permitirá comprobar que su reactancia es muy baja a pocos Hz. Su voltaje pueden ser  12V.

La resistencia de reja (Rr) también llamada resistencia de escape, sirve para que circule la micro corriente generada por el paso de electrones secundarios de la placa a la reja. Cada fabricante suele aconsejar un valor determinado, que en nuestro caso es de 1MΩ . La tolerancia es bastante alta y cualquier valor por encima de 100 kΩ puede resultar aceptable.

El condensador de entrada de reja y de salida de placa pueden ser modelos cerámicos corrientes que aguantan 500V, de un valor de 100nF. El condensador electrolítico que desacopla la resistencia de placa puede ser de 33 a 100 uF / 350V y debe situarse muy próximo al lado frío. Un truco es situarlo entre la resistencia de 82kΩ y la de 5k6, que forman Rp.

Los triodos tienen una muy alta impedancia de entrada por lo que para fuentes de baja impedancia es necesario, para reducir perdidas, transformar la señal. Idealmente, deberíamos emplear un transformador de audio comercial, diseñado para mantener plana la curva de respuesta, estos dispositivos existen en el mundo de la alta fidelidad, pero resultan onerosos y difíciles de encontrar. En su lugar puede utilizarse un transformador de alimentación de 220V / 12V, normal y corriente, utilizando el devanado de baja tensión como entrada de baja impedancia. La respuesta de audio no es plana y tiene una fuerte atenuación  a partir de 3 kHz, lo cual es una ventaja para un receptor de comunicaciones. La ganancia en tensión obtenida con el transformador se multiplica por la ganancia del tubo siendo el resultado una elevada amplificación.

La escucha puede hacerse por medio de unos auriculares de alta impedancia (500Ω / 2000Ω) o conectándolo a la entrada line del PC. Un potenciómetro logarítmico de 500 kΩ puede regular la amplitud de la señal aplicada al siguiente paso.

 

 

 

CALCULO DEL AMPLIFICADOR PENTODO. (Figura 5.)

 

 

 

La principal limitación de los  amplificadores a válvulas es el transformador de impedancias (T) que es el que determina la resistencia de carga de placa y, por ende, el valor del resto de los componentes.

El pentodo de la PCL86 tiene su máximo rendimiento con una resistencia de carga de 7k. Es recomendable no disminuir mucho este valor so pena de sobrepasar la disipación máxima del tubo y acelerar su destrucción.

Como la relación espiras / tensión es proporcional en un transformador de alimentación, podemos tomar la relación de tensiones como la relación de espiras y calcular, aproximadamente, la relación de impedancias con la formula (V1 / V2)^2 = Z1 / Z2, por lo que para un transformador de 220V / 6V,  una impedancia de secundario (6V) de 8Ω   se transformara en una Z de 10,7kΩ en el primario, que sera la resistencia de carga (Rcarga).

Como en el caso del triodo el calculo de la polarización del pentodo se aplica la técnica de la recta de carga, para ello son necesarios los gráficos del fabricante donde la corriente de placa aparece como función de la intensidad de placa.(Figura 6).

Por medio de la Ley de Ohm podemos conocer la intensidad de placa: Ip = Vmax / Rcarga = 500V /  10,7 kΩ = 46mA, solo hemos de marcar esta cifra en el eje Y y tendremos un punto de la recta de carga. El otro punto viene dado por el fabricante y es la tensión máxima (Vmax.) que puede soportar la placa, que es de 500V. Si trazamos una linea entre estos dos puntos veremos que quedamos bastante lejos de la hipérbola de máxima potencia, es el precio que hay que pagar por usar una R de carga mayor de lo estipulado por el fabricante, pero sin riesgo alguno para la válvula. Una carga menor dará mas  potencia pero puede hacernos pasar rápidamente a la zona de peligro.

Seguidamente trazamos una linea perpendicular al eje X en el punto coincidente con la tensión de alimentación (220V) y en su intersección con la recta de carga establecemos el punto de trabajo. A partir de aquí podemos conocer la corriente de reposo (Ipr), que sera de 25mA.

El punto de trabajo, nos indicara también la tensión negativa (Vg) a la que hay que mantener la reja de mando del pentodo que es de -6V, con lo que podremos calcular el valor de la resistencia de cátodo (Rk) aplicando la formula: Rk = I Vg I / Ipr = 6V / 25mA = 240Ω que podemos redondear a 220Ω, tranquilamente.

 

 

En estos cálculos y, para simplificar, se ha omitido la corriente de la reja pantalla por influir poco en el resultado, aunque en pentodos de potencia es importante tenerlo presente. En nuestro caso, la potencia dista mucho de ser la máxima especificada, también distan mucho los parámetros de fidelidad, que no son en absoluto recomendables para oír música pero si muy convenientes para un receptor de comunicaciones.

Los condensadores se eligen según los criterios dados para el triodo, evitándose conexiones largas en su montaje. Los cables del potenciómetro de volumen (Rr) deben ser apantallados.

 

CONCLUSION

 

Hemos visto como deducir los componentes de polarización en corriente continua de las gráficas de una válvula con algunos sencillos procedimientos de calculo. Hay otras formulas y reglas para operar esas tablas y los resultados solo deben considerarse aproximados

Este amplificador de un solo  tubo es muy sencillo de alambrar en un pequeño chasis de aluminio o de placa de CI. . Resultando ideal como complemento de alguno de los esquemas publicados de receptores a reacción con válvulas o de un sencillo receptor  de conversión directa. El Factor Q del montaje es importante y la limpieza del conexionado redundara en un funcionamiento estable y sin problemas. Su ganancia es parecida a la de un LM386 en montaje clásico.

 

Prometo visitar asiduamente el ning del club y responder todas las cuestiones que sobre el tema se planteen. A pesar de ello, me podéis escribir a radiofrecuencia@googlegroups.com

Quedo QRV.

 

 

 

 

LINEAL DE CORTESIA 509

 

 

NUEVA VIDA PARA UN CACHARRO

LINEAL DE CORTESIA 509

EA3FXF

 

 

En los años 80, mi difunto padre saco sus letras, EA3FZW, después de mucho esfuerzo, con un equipo de decamétricas formado por una "Stalker Superstar 360" con cobertura de 26 a 29,2 Mc, un conversor de 20, 40 y 80 metros italiano marca  LB3  y un lineal de 100W hecho en casa. Las antenas eran dipolos para 80, 40 , 20 y una vertical de 5/8 de CB acortada  para 10 metros.

Aquel equipo nos dio grandes satisfacciones, en aquella época se podía hablar con América del Norte o del Sur cada tarde en 10 metros.

En aquellos tiempos apenas se oía habar del QRP, pero los que veníamos de la banda de CB estábamos acostumbrados a utilizar unos escasos 12W en SSB, con resultados excelentes (incluso en AM, con 4W, era posible hacer DX) y cientos de tarjetas QSL lo confirmaban. Por eso, ni a mi padre ni a mi nos pareció extraño que con potencias similares se pudieran hacer buenos contactos en bandas decamétricas. El amplificador lineal apenas lo usábamos, solo cuando queríamos aparecer en una "rueda" y no hacer sufrir a nadie. Ademas, tenia un funcionamiento ruidoso por el ventilador

 

EL AMPLIFICADOR LINEAL 509

 

Después de mas de 30 años en la buhardilla, solo he tenido que sacarle el polvo y el molesto ventilador de 220V y a vuelto a funcionar como el primer día.

A diferencia del viejo conversor, que tenia una potencia de salida distinta en cada banda, la moderna FT817 garantiza una potencia uniforme en todas las bandas de unos 5W. Es una emisora que tiene la medida justa para trabajar con este lineal de una forma suave y uniforme. La falta de ventilador no se nota porque hay grandes aberturas de ventilación y porque la válvula trabaja muy descansada.

El siguiente paso fue medir la ROE de entrada /salida y la potencia entregada. Resulto que a igual excitación la potencia de salida se mantenía cerca de los 80W en todas las bandas, excepto en 10 metros donde no se pudo conseguir mas de 40W. La ROE fue de 1/1 en todas las frecuencias.

 

ALGUNOS DATOS.

 

La válvula empleada es una clásica de los primeros tiempos de la TV en color, La 509 fue pensada para trabajar con tensiones de 500V o 600V, aunque para servicio de amplificación intermitente con reja a masa, se alimentan con 1000V sin problemas. Aplicar mas tensión acorta sustancialmente la vida de la válvula y produce luz azul (ionización).

La tensión de filamentos varia según la válvula sea EL (6,3V / 2A) o PL (40V / 0.3A).

El zócalo es de porcelana y se puede encontrar por Internet y las patillas que corresponden a las rejas están soldadas al chasis.

El transformador de alta tensión fue hecho a medida en una época en que podían encargarse trabajos así. Tiene una salida de 750V en alterna y 200 mA (potencia 150W). Si no se quiere tener disgustos con este lineal hay que procurar dotarle de una fuente de alta robusta, empezando por el transformador que deber ser algo sobre dimensionado, esto ademas de garantizar un funcionamiento estable en RF, evita sobrecalentamientos y averiás.

La fuente de alta AT consta de 4 diodos (capaces de una tensión inversa de 2000V), filtrada por un conjunto de condensadores electrolíticos en serie que dan una capacidad de 50 uF / 1200V. Cada condensador tiene su resistencia de descarga en serie, precaución que puede evitar algún disgusto.( la AT es mortal). En este circuito no se aplica voltaje a la válvula si no hay señal de RF a la entrada del aparato, sin embargo un interruptor permite desconectar todo el sistema a voluntad y se deben esperar 30 segundos entre la desconexión y cualquier posterior la manipulación. En vacío, es decir, sin modulación, cabe esperar una tensión continua de unos 1060V a la salida del filtro. Una resistencia de 0,12 Ohm. en el lado de masa sirve como sensor de corriente, puede estar formada por 4 resistencias de 1 Ohm./1W en paralelo

La fuente de filamentos es un transformador aparte que suministra 12W en el secundario. Es bueno tener dos transformadores separados porque se evita tener que sobre dimensionar el primario y da mayor elasticidad cuando no sabes exactamente que válvula vas a encontrar.

Lo de alimentar los filamentos en continua es una manía que, en este caso, no sirve para nada, pero  es una buena solución para alimentar los relés con C.C.. En caso de utilizar una EL los relés deberán ser de 6V y estar en paralelo y si es una PL deberán ser de 24V y estar en serie.

El choque de RF (CH1) debe tener 100 uH aproximadamente. Se construye devanando sobre un soporte de PVC o porcelana de 2 cm de diámetro unas 150 espiras de hilo esmaltado., se necesita cerca de 10 metros de hilo de 0.5 mm.  El condensador C9, de 1500V, debe conectarse lo mas cerca posible del lado frío del choque.

El condensador C4 aísla la AT del circuito de sintonía que consta de dos condensadores variables (C5-C6). Si no se tiene suerte en la búsqueda de componentes, C5 puede ser una sección de un CV de musiquero, cuanta menor capacidad residual tenga mejor trabajara en 10 metros, la capacidad máxima puede ser tan pequeña como 100 pF siempre que se puedan añadir capacidades fijas con otra sección del conmutador.

El conmutador S2 debería ser robusto, de los de antes de galletas, aunque es posible que un conmutador rotatorio moderno también funcione. Hay que probarlo. La salida del sintonizador debe ser una carga artificial de 50 Ohm. Para el correcto ajuste de los dos CV.

La bobina L6 se monta sobre un trozo de tubo de PVC de 30 mm de diámetro y consta de 39 espiras de alambre desnudo de cobre, sin esmaltar de  1.5 mm^2 de sección, espaciadas su diámetro. Serán necesarios unos 4 metros. Las tomas  se hacen con trozos del mismo alambre y se sueldan a la espira correspondiente. Lo mejor es hacer el ajuste de las tomas con la ayuda de un grip-dip, pero para empezar, pueden escogerse las del esquema y tantear espira arriba, espira abajo, buscando siempre la resonancia en la banda o la máxima salida de RF para la mínima corriente de placa.

La sintonía de cátodo es obligada si se quieren estacionarias de 1/1, aunque como la impedancia del cátodo es de unos 100 Ohm. puede ensayarse algún tipo de transformador de banda ancha, pero a mi no me ha dado buenos resultados.  Para ajustar este paso hay que aplicar tensión de RF a la entrada con la AT desconectada y los filamentos en marcha e ir ajustando cada bobina hasta leer ROE = 1/1 en cualquier medidor de antenas. Los valores  del esquema son reales, cada bobina tiene una toma indicada en nH

 

PUESTA EN MARCHA.

 

Solo hay que conectar la emisora y una antena con pocas estacionarias, se selecciona la banda tanto en la entrada como en la salida (dos conmutadores dan mas juego que uno de varios circuitos), luego se pone en marcha el interruptor de filamentos y tras un minuto de caldeo se activa el interruptor de alta tensión. Ajustar los CV a maxima salida de RF, luego conmutar el medidor a mA y ajustar C5 para el minimo de corriente de placa, un reajuste de C6 y el lineal esta listo para funcionar. Los ajustes se hacen en CW.

 

Ahora puedo trabajar fonia en QRP y, en un momento dado, dispongo de 80W para facilitarle la vida al corresponsal.

Si alguien esta interesado o tiene alguna duda pude dirigirse al FORO del Club.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fw: RECEPTOR MULTIBANDA MINIMALISTA R-EX

 

 

 

EL CESTO DE LAS IDEAS

RECEPTOR EXPERIMENTAL

R-EX

(RECEPTOR MULTIBANDA MINIMALISTA)

by:

EA3FXF

EA3GHS

 

 

Este aparato se basa en la generación de armónicos de un oscilador controlado a cristal para obtener recepción multibanda en las bandas de aficionado de 40, 20 y 15 metros. Se utiliza la forma de bobina de 7 x 7 mm, ajustable de 1,6 uH, de venta en la Tienda del Club e inductancias preformadas sobre una PCB de 55 x 60 mm, por lo que su montaje es rápido y los resultados inmediatos.

 

En el esquema puede verse que se trata de un detector oscilante formado por un oscilador Colpits controlado por un cristal de cuarzo de 7.030 kHz. En el colector del oscilador coinciden las señales procedentes de la antena, previamente filtradas, con la salida de audio, que es de muy baja impedancia y debe adaptarse y amplificarse por Q2.. CH1 y C14 impiden que la RF alcance el amplificador de audio

Se precisa un  bajo ruido de amplificación para poder recibir en 15 metros ya que es la banda en la que hay mas perdidas (ya que la energía del 3er armónico esta -20 dB por debajo de la fundamental.)

Se ha dispuesto el diodo D1 como "reforzador" de armónicos Es un motivo de discusión. Ya comentareis vuestras experiencias con y sin diodo.

El bloque de sintonía deseado se selecciona por medio de un par de pequeños conmutadores deslizantes, propios de la electrónica digital pero con muy bajas perdidas en RF.

Es necesario conectar la salida de audio del R-EX a un amplificador externo de audio, que puede hacerse con un LM386, cuidando de que la alimentación este bien desacoplada, o bien utilizar unos altavoces amplificados de CD, aunque su conexión natural es a la entrada LINE del PC  operando sobre uno de los múltiples programas de radio SDR que existen gratuitamente en la Red.

 

AJUSTE.

 

La resistencia R3 permite una  gama de tensiones de alimentación, entre 5 y 9 V, se recomienda, una vez establecida la alimentación, aumentar su valor hasta el inmediatamente inferior a la extinción de la oscilación. Ello garantiza la mínima radiación del oscilador local.

Una vez el oscilador en marcha podemos utilizar un generador ajustable de RF para, banda a banda, ajustar la señal que aparece en la pantalla del ordenador de forma que obtengamos la máxima relación señal ruido.

Si no se tiene instrumental lo mejor es lo siguiente: Conectar una resistencia de 47 Ω de la toma de antena del R-EX a masa, después soldar un cable coaxial que llevaremos a nuestro receptor habitual y que sintonizaremos a 7.030, 14.060 y 21.090 kHz buscando, en cada caso, la máxima señal (deflexión del s-meter) en el ajuste de cada una de las bandas. De esta forma quedara la sección frontal sintonizada a las frecuencias de interés. Un atenuador en serie puede ser necesario, ademas del del equipo.

Si es el primer receptor y no se tiene nada, lo mejor es ajustar la bobinas para el mejor nivel de ruido que aparezca en la pantalla del ordenador, banda a banda. Es muy fácil.

 

 

ANTENA

 

Un simple dipolo es suficiente para una eficiente escucha de las bandas de 40 y 20 metros, aunque en 15 metros se agradece un preamplificador. (el dipolo de 40 metros sirve perfectamente para 15 metros)

 

CONCLUSIÓN

 

Es un diseño minimalista que puede convertirse en un sencillo transceptor, si alguien tiene alguna idea o ha hecho experimentos al respecto que escriba a ea3fxf@lleida.org . o al Foro del Club.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fw: potencia acústica