Dubbi incertezze e perplessità !!

PREMESSA

E' mio intendimento proporre in questo articolo non solo la presentazione di un progetto ma anche le scelte tecniche adottate, il perché delle stesse ed anche tutte le informazioni che possono essere utili a chi eventualmente vuole cimentarsi nella costruzione di un lineare HF, in particolare le fonti dalle quali ho attinto le notizie, i negozi presso i quali è stato acquistato il materiale per la costruzione dello stesso.

PICCOLA STORIA

Un cordiale 73 a tutti gli amici che mi conoscono e non, da IZ3GEF Giorgio, a tutti quelli che avranno voglia di leggere e magari farsi qualche risata ed a quelli a cui invece ciò che sto per proporre possa tornare utile oggi, o un domani non molto lontano, non solo come progetto di un amplificatore lineare, ma anche per eventuali notizie utili e consigli tecnici.

Faccio presente che già dai tempi delle medie ero appassionato di Radio e di tutto il mondo che ci gira attorno, ricordo che mio padre aveva riesumato un vecchio ricevitore a valvole, tra l'altro molto “sordo”con il quale mi divertivo a captare chissà quali segnali di stazioni lontane o che forse erano solo “dietro l'angolo” di casa hi, provando delle bellissime sensazioni, poi mi divertivo anche ascoltando in cuffia da una vecchia radio a Galena.

Un giorno vista la passione mio padre mi regalò un abbonamento a CQ Elettronica, che in promozione oltre alla rivista, forniva un piccolo RTX CB ( per chi se lo ricorda il vecchio Pony a 6 canali) e da quel momento è davvero iniziata la mia avventura. La vita è una esperienza continua e così con il passare degli anni, oggi ne ho 50, ho imparato che effettivamente non è tutto oro ciò che luccica e che la pazienza è proprio vero è la virtù dei forti! Nel 1976 mi sono diplomato in Elettronica industriale ed ho richiesto la patente di Radioamatore, poi finalmente nel 2000 ho coronato il sogno di una casa propria, allestendo il mio piccolo angolo di relax in soffitta e nel 2003, ho dato gli esami di telegrafia ottenendo la licenza ordinaria e l'attuale nominativo. ( Un particolare ringraziamento va all'amico IZ3BJA Vittorio, per la pazienza avuta nell'insegnarmi il CW ).

PERCHE' AUTOCOSTRUIRE ?

Stiamo attraversando un periodo di poca propagazione e per forare il QRM od entrare nel classico PILE-UP, bisogna avere più potenza, però ci sono delle regole che secondo me devono essere rispettate e quindi amici, aumentiamo sì la potenza di trasmissione, ma facciamolo con criterio e con i Watt che ci sono concessi dalle norme vigenti!

L'autocostruzione e la sperimentazione sono secondo me la vera essenza del Radioamatore! Poi volete mettere la soddisfazione personale? Quanto ci si sente fieri pronunciando la classica frase “questo l'ho fatto io!” Hi. Per quanto detto sino ad ora , sono giunto alla conclusione che, per poter collegare più stazioni avrei avuto bisogno anch'io della cosiddetta “Birra” in più.

Ho iniziato quindi con un particolare occhio di riguardo dal punto di vista economico, ad informarmi per valutare la convenienza e l'acquisto di un lineare, eseguendo numerose ricerche su internet e analizzando anche le offerte presenti nella rubrica “il mercatino” su Radio Rivista. Questa purtroppo la situazione: un lineare nuovo di qualità costa da 1200 € in su, mentre per un buon usato la cifra varia da 400 a 600 €. Per quanto riguarda l'usato, bisogna verificare lo stato d'usura delle valvole ed inoltre è mia opinione che, onde evitare spiacevoli sorprese, l'acquisto venga fatto presso un amico fidato!

Per finire considerando che l'attività di Radioamatore per me consiste principalmente in un passatempo, a parte l'eventuale supporto alla protezione civile in caso di calamità, ho deciso di rispolverare le mie conoscenze di elettronica e di armarmi di tutto il necessario per poter procedere alla costruzione di un amplificatore lineare per HF con le caratteristiche da me volute.

TRANSISTORI O VALVOLE

Presa la decisione, rimaneva il dubbio su quale tecnologia adoperare, cosa usare valvole o transistori? Premetto che avendo già parte del materiale in casa, la mia scelta è caduta sulle valvole, comunque mi sia concesso esprimere un opinione a riguardo, che può anche non essere condivisa, ma può servire come consiglio.

Per avere una potenza output di circa 300-350Watt, più o meno quella concessa, usando i transistor dobbiamo usufruire di un'alimentazione tradizionale e per tradizionale intendo il classico alimentatore stabilizzato di grossa potenza in grado di erogare almeno 40Ampère a 12Volt o la metà a 24Volt, quindi un grosso trasformatore un ponte raddrizzatore di alta potenza e tutti i relativi circuiti di controllo ed i componenti passivi sempre di potenza, i dissipatori di calore ecc. Questo significa maggior peso ed ingombro. Possiamo chiaramente ovviare al problema usando un tipo di alimentatore switching, però questo tipo di alimentatore risulta essere più sofisticato come progettazione e relativa realizzazione e quindi il mio consiglio è di acquistarlo, sobbarcandosi una spesa che si aggira intorno ai 200 €.

Con le valvole non è strettamente necessario usare un tipo di alimentazione stabilizzata, in linea di massima basterà avere in uscita una tensione superiore di circa il 10% del valore richiesto.

Come scelta tecnica bisogna inoltre fare alcune considerazioni e ricordare che la valvola a differenza del transistor è normalmente meno sensibile come amplificatore ed a seconda del tipo di configurazione usata, può essere resa più o meno “dura” e quindi meno delicata nei riguardi della potenza di ingresso (pilotaggio). Sempre relativamente all'uso delle valvole va inoltre ricordato che, per avere una maggiore potenza in uscita possiamo aumentare, naturalmente senza esagerare, la tensione anodica od il pilotaggio di griglia, mal che vada la valvola durerà meno nel tempo esaurendosi prima del dovuto, per il transistor invece raggiunti certi limiti è meglio non rischiare, onde evitare di mettere nuovamente mano al portafoglio! Esistono poi i soliti problemi del TVI e dell'adattamento di impedenza d'uscita, per i quali il transistor è poco preferibile alla valvola, in quanto si comporta generalmente come un amplificatore a Larga Banda e quindi bisogna costruire dei filtri passa basso in uscita, ognuno per la banda di frequenza dove si andrà ad operare.

Fare ciò comporta un'ulteriore spesa aggiuntiva in fase di realizzazione del lineare. Infine una linea disadattata implica la presenza di onde stazionarie e quindi un fattore di ROS elevato, che non va certo a giovare alla “salute” dei transistor. Comunque a tutto si può rimediare, magari costruendo dei circuiti di protezione, ma andremo ancora a far lievitare il costo finale.

Per la valvola il problema TVI e l'accordo sulle varie gamme viene risolto molto semplicemente usando un economico ed efficace filtro a pi-greco.

ALIMENTATORE

Per quanto riguarda il progetto come già detto ho cercato di mantenere i costi, ma nello stesso tempo ho realizzato il tutto sovradimensionando il valore dei componenti, questo per avere un alimentatore versatile in grado di essere usato un domani per alimentare un lineare più potente.

La progettazione e la costruzione di un dispositivo atto ad alimentare un'apparecchiatura a valvole ed in particolare ciò che serve al caso nostro, non presenta particolari difficoltà, bisogna solo ricordare che stiamo lavorando in presenza di tensioni molto pericolose, che superano abbondantemente i 50Volt, valore massimo sopportabile dal corpo umano in caso di contatto con parti elettriche in tensione, inoltre la corrente circolante nel circuito è continua, ben più pericolosa di quella alternata, in quanto in grado di produrre nel nostro sangue il processo chimico di scomposizione meglio conosciuto come Elettrolisi.

Noto il tipo di valvola da usare (nel lineare da me progettato che presenterò nella seconda parte ho usato 4 pentodi tipo EL509 nella configurazione con griglia a massa) e conosciute le sue caratteristiche tecniche, saremo in grado di calcolare la potenza del trasformatore che ci servirà per poter fornire al secondario le due tensioni necessarie per l'anodica e per i filamenti e la relativa corrente di assorbimento.

Fatte queste doverose note preliminari, passo ora alla descrizione dello schema che per la sua estrema semplicità viene presentato solo a blocchi.

La tensione di alimentazione a 220V dopo essere stata sezionata dai due fusibili da 8A posti in serie e dall'interruttore di ingresso, va ad alimentare il filtro di rete da 10A FR1, dove all'uscita di quest'ultimo ho collegato, sempre in serie, le due resistenze R1-R2 da 1K 25Watt corazzate.

Queste serviranno a mantenere la tensione al primario del trasformatore ad un valore di circa 120Volt, in modo tale da ridurre il valore della stessa al secondario e quindi non dare istantaneamente la massima tensione anodica alle valvole. Questo accorgimento in realtà non sarebbe necessario, in quanto fino a quando non si passa in trasmissione le valvole non lavorano (rimangono interdette) e la corrente anodica circolante si aggira su valori di alcune decine di milliampère. Ho voluto in ogni caso adottarlo per dare tempo ai filamenti delle valvole di andare in temperatura, il tutto si traduce più semplicemente in una specie di alimentazione “pre-anodica”.

Le resistenze R1ed R2 vengono cortocircuitate dopo circa 1 minuto dai contatti del rèlais RL1 a 220Volt in alternata, che viene a sua volta eccitato da un contatto di RL2. Quest'ultimo è alimentato a 24Volt in continua ed il ritardo è determinato dal temporizzatore TP1. In questo preciso istante verrà quindi fornita tutta la tensione di rete in ingresso al trasformatore e di conseguenza al secondario avremo un valore di circa 580 Volt in alternata. Tale tensione viene presentata all'ingresso del ponte raddrizzatore RD1, composto da quattro bracci, ognuno dei quali è formato da quattro celle poste in serie e costituite da una resistenza da 470K 2watt un condensatore da 2200pf 3Kv e da un diodo da 1500Volt 3Ampère collegati in parallelo.

N.B. anche se i valori dei componenti usati per la realizzazione del ponte non sono critici, consiglio vivamente di usare prodotti di qualità e soprattutto in grado di sopportare una tensione possibilmente doppia rispetto a quella normale di lavoro. In uscita del ponte raddrizzatore la tensione viene poi applicata alla batteria di condensatori elettrolitici C1 e C2 posti in serie, nel mio caso ho trovato due condensatori con una capacità di 940mf e con una tensione di lavoro di 545Vl. Nulla vieta di usare delle capacità di valore più basso, ma attenzione a non scendere troppo minimo 3-4 mf, (si potrebbero avere dei problemi di residui di alternata e quindi eventuale ronzio in trasmissione ), ricordo inoltre che per i condensatori posti in serie, la capacità totale risulta essere uguale al valore di un singolo condensatore diviso il numero totale degli stessi inseriti nel circuito, mentre la tensione totale sarà uguale alla somma delle tensioni di lavoro di ogni singola capacità. Q uindi possiamo sfruttare queste caratteristiche adattandole ai condensatori che reperiremo in commercio.

Per finire in parallelo ai due condensatori vanno poste delle resistenze, che serviranno a scaricare in un tempo abbastanza breve gli elettrolitici una volta spenta l'alimentazione. Questo per non avere problemi di pericolose tensioni residue. I valori di queste resistenze non sono critici, l'importante è che siano in grado di dissipare almeno 4-5Watt, quelli da me usati sono i seguenti: otto resistenze da 33K 4watt, poste su due bracci in parallelo composti ognuno da una serie di quattro, si possono comunque montare tranquillamente resistenze con valori fino a 100-150Kohm.

Passo ora a descrivere la parte relativa all'alimentazione servizi e cioè la tensione a 24Volt stabilizzata in continua, che serve per dare tensione al temporizzatore TP1 ed al rèlais RL2. Trattasi di un semplice circuito di cui allego lo schema utilizzante il trasformatore T2 da 220Volt al primario e 24 Volt al secondario 0,5Ampère, tale tensione viene raddrizzata dal ponte di diodi RD2 da 50Volt 1Ampère e filtrata dal condensatore elettrolitico C3 da 1000mf 50Vl , poi viene stabilizzata dal circuito integrato IC1 del tipo mA7824 ed infine ulteriormente filtrata da C4 della stessa capacità di C3, i condensatori C5 e C6 dello stesso valore vengono collegati in parallelo agli elettrolitici per cortocircuitare eventuali disturbi. Per quanto riguarda il temporizzatore io ne ero già in possesso, comunque ci si può sbizzarrire nella costruzione di un semplice circuito usando un integrato Ne555, o molto più semplicemente un transistor che porteremo in conduzione caricando tramite una resistenza fissa in serie ad un potenziometro un condensatore elettrolitico.

Non essendo in possesso di un trasformatore in grado di fornirmi una corrente adeguata per i servizi, sono stato costretto ad inserirne un altro. Tale trasformatore T3 da 220 Volt al primario e 24Volt 2Ampère al secondario, serve ad alimentare le ventole di raffreddamento VL1 e VL2 alloggiate sul pannello posteriore della scatola, questo fornisce in uscita una tensione di 24Volt che vengono raddrizzati dal ponte RD3 da 50Vl 3Ampère e filtrati da C5 1000mf 63Vl. Le due ventole da me usate sono da 12Volt collegate in serie. Sui pannelli laterali della scatola consiglio di eseguire una serie di fori di sezione adeguata, in modo tale da poter assicurare l'uscita dell'aria calda che si formerà in caso di un uso prolungato del lineare.

Voglio infine dare alcuni importanti suggerimenti, come già detto stiamo lavorando con tensioni elevate, quindi è meglio spendere un po' di più sui cavi da usare per i collegamenti relativi ai cablaggi interni ed all'alimentazione esterna del lineare!

Per il cavo di collegamento alla rete consiglio di usarne uno del tipo tripolare di sezione atta a supportare almeno un carico di circa 2Kwatt (il classico cavo con i fili di colore marrone, blu e giallo-verde per il collegamento a terra), la spina per questo cavo dovrà essere da 16Ampère.

Tutti i collegamenti che sono inerenti alla parte di alimentazione a 220V vanno eseguiti con del cavo elettrico normale con una sezione di filo adeguata, almeno un millimetro, mentre per la sezione di alta tensione e per il cavo esterno che poi andrà ad alimentare l'amplificatore lineare, in commercio ho trovato il classico cavo da tester, che per il nostro uso va benissimo, in quanto ha un isolamento garantito per 2Kvolt ed inoltre si trova nelle due colorazioni nero e rosso che ci servono per contraddistinguere il positivo dal negativo.

Se un domani si volesse elevare la tensione al secondario del trasformatore principale magari usando un duplicatore per sicurezza possiamo usare il cavo per H.T. che serve a portare la tensione al tubo catodico nei normali televisori a colori, anche questo facilmente reperibile.

Per i trasformatori, essenzialmente ne servono due, ricordo che quello di potenza dovrà essere provvisto di due secondari, uno per fornire l'alta tensione (anodica ), l'altro la bassa tensione per i filamenti. Il secondo trasformatore necessiterà invece di un secondario a 24V 3Ampère per fornire tensione ai servizi ed alle ventole di raffreddamento.

SCHEMI ELETTRICI

 

 

RIFERIMENTI ACQUISTI

Ricordando che in internet esistono numerosi siti dai quali attingere notizie, questi i riferimenti dove ho reperito il materiale per l'alimentatore:

per il contenitore ho provveduto autonomamente alla costruzione avendo in casa dell'alluminio da 3mm, comunque per un eventuale acquisto e relativo taglio a misura ci si può rivolgere, a prezzi abbordabili, alla ditta Colle Ferramenta a Villorba (Tv) Tel.0422/421675 - 421656 il n.ro di fax.

Tutto il materiale relativo alla costruzione esclusi i trasformatori, vale a dire i componenti elettronici i cavi, gli interruttori, le ventole, spie di controllo ecc. sono stati reperiti presso la Compel in Via Trezzo a Mestre Tel. 041/5349044 . Per la minuteria quali viti dati rondelle ecc. qualsiasi negozio di ferramenta va bene, altrimenti se vogliamo usare per il fissare il tutto viti in acciaio inox sempre a Mestre potete rivolgervia Bulloneria Pisani via Roma 50 Tel.041/5318539.

Per il trasformatore di potenza mi sono rivolto alla ditta Botter Trasformatori di Silea (Tv) www.botter.com Tel.0422/361003. Il trasformatore per i servizi necessita di un secondario a 24Volt 2Ampère che si può reperire presso un qualsiasi negozio di elettronica e quindi va benissimo quello citato in precedenza.

LISTA COMPONENTI E RELATIVI COSTI

A tergo la lista dei componenti ed a fianco della descrizione il relativo importo, n.b. quanto indicato con un asterisco è stato compreso in un'unica voce denominata VARIE

F1-F2 = fusibili da 250V 8A e relativi porta fusibili *

I1 = interruttore bipolare 250V 10A 2€

FR1 = filtro di rete 220V 10A di tipo commerciale 10€

R1-R2 = 1Kohm 20W corazzate 3€

RL1 = rèlais da 220V in alternata con contatti da 3A con zoccolo 12€

RL2 = r èlais da 24V in continua con contatti da 3A con zoccolo 5€

TP1 = temporizzatore da 1 minuto circa con uscita tramite contatto di rèlais *

T1 = trasformatore 220V al primario con due secondari uno da 580V 1Ampère ed un altro

da 6,3V 10Ampère 70€

RD1 = ponte raddrizzatore formato da 4 bracci ogni braccio è composto da 4 celle collegate in

serie, ogni cella è composta da un condensatore da 2200pf 3Kv, una resistenza da 470Kohm, un diodo da 1,5Kv 3Ampère posti in parallelo. *

C1-C2 = c ondensatori elettrolitici da 940mf 545Vl (vedi note) 15€

R3-R10 = 33Kohm 4W due bracci posti in parallelo composti da una serie di quattro resistenze *

R11 = 1.8Kohm ¼ di W *

T2 * = trasformatore 220V al primario e 24V al secondario 0,5Ampère

T3 * = trasformatore 220V al primario e 24V al secondario 2 Ampère

** da sostituire con un solo trasformatore da 3 Ampère al secondario vedi note 20€

Vl1-Vl2 = ventole da 12V 0,25 Ampère 6€

RD2 = ponte raddrizzatore da 50V 2 Ampère *

C3-C4 = elettrolitici da 1000 mf 63Vl *

C5-C6 = 100kp ceramici o poliestere *

IC1 = stabilizzatore tipo mA 7824 munito di raffreddatore per erogare almeno 1Ampère *

LP1 = lampada spia al neon da 220V *

DL1 = diodo led verde alimentato a 24V *

VARIE = cavi di collegamento compresi quelli H.T. alluminio da 2-3mm, il relativo taglio e tutto quanto sopra contrassegnato alla fine con un asterisco, componenti e minuteria, viti ecc. 28 €.

Tale importo è stato volutamente un po' gonfiato, tenendo conto che il materiale può essere acquistato anche in altri negozi. Totale costo alimentatore 170€ circa