F5SUA – ARACCMA

Daniel F5SUA se trouve à Eyguières dans les Bouches du Rhône (13).

Vue sur Eyguieres

Il fait parti de ces OM qui bricolent dans leur coin pour mettre au point des montages très utiles.

Comme il le dit souvent il trafique avec des émetteurs faits à « l’Africaine », les résultats sont toujours excellents.

MODULATEUR SERIE (mise à jour le 01/02/2020)

Voici son modulateur série à base de MosFet IRF840.

Ce montage a été validé sur plusieurs tubes : EL519, 813, ..

Modulateur série Avec préampli micro

Modulateur

EXPLICATIONS SUR LE MODULATEUR EN COURANT AVEC IRF840

MODULATEUR PLAQUE- ECRAN

Un parallèle avec la modulation plaque écran peut être fait.

Le modulateur doit délivrer suffisamment de puissance pour doubler la tension sur la plaque puisque lorsque l’on double la tension, on quadruple la puissance. Avec un tube 813 modulé plaque et écran il faut environ 1250V sur la plaque (ART13).

EX: 125W HF de porteuse avec 1250V, on double tension sur la plaque 1250Vx2=2500V il y a 500W de HF en pointe de modulation ou en crête de modulation, il est évident que c’est dans le meilleur des cas.

En réalité, par manque de puissance sur le transformateur d’alimentation, par un manque de de puissance de l’amplificateur BF, et surtout par une mauvaise adaptation d’impédance du transformateur de modulation, on n’a pas le rendement souhaité, puisque essentiellement réalisé avec du matériel de récupération tout est un compromis, ce qui ne vas pas de pair avec un bon rendement.

AVANTAGES

Système ayant fait ses preuves, le manque de puissance du transformateur d’alimentation de l’émetteur peut être en partie compensé par l’apport de puissance du modulateur.

INCONVENIANT

Il faut un gros amplificateur BF pour moduler un tube d’une puissance supérieure à 100W et surtout il est difficile de se procurer un bon transformateur de modulation pour le tube qu’on a choisi.

MODULTION PAR IRF840

On ne double plus la tension d’alimentation par le modulateur puisque on la réalise en construisant une alimentation comme pour la fabrication d’un amplificateur linéaire,

A partir de cela, il est évident qu’on ne joue plus sur la tension mais sur le courant, soit pour un tube 813 avec une HT de 2500V à 2700V. Un tube 813 excitée sur la grille (G1) avec 2500V sur la plaque peut sortir environ 500W avec la cathode à la masse.

En AM, cette puissance sera la puissance crête en absence de modulation. Il faut ramener la puissance à 120W il faut tenir compte de la dissipation de la plaque (voir datasheet de la 813).

Datasheet RCA 813.pdf

Pour ramener cette puissance à 120W on se servira du schéma du modulateur à IRF840.

L’IRF840 fonctionne en résistance variable. En absence de modulation le courant qui circule dans le tube est contrôlé par R3 qui polarise l’IRF840 pour obtenir le QUART de la puissance que peut sortir l’émetteur.

EX: PUISSANCE MAX. DE L’EMETTEUR 500W PUISSANCE PORTEUSE 125W. TOUJOURS LE QUART!

La résistance d’un IRF840 est entre 0.85 et 1.1Ohms quand il est passant. Dans ce montage, la résistance est fonction de la polarisation que lui donne R3 à régler à la première mise en service. il n’est plus utile de retoucher ce réglage par la suite, et de la tension BF qui reçoit, plus la BF sera importante moins l’IRF840 sera résistant. Cette variation de tension sur la grille (de IRF 840) entraîne une plus faible résistance entre le drain et la source de l’IRF840 donc un courant plus important dans le tube.

ON MODULE BIEN LE TUBE EN COURANT.

Partant de ce principe on voit qu’on a bien un parallèle par rapport à la plaque écran pour la puissance. En plus, la particularité d’une modulation par la cathode quel que soit le principe employé est de moduler toutes les grilles du tube.

A ce niveau ouvrons une parenthèse :

EX 1: Un tube à une dissipation plaque donnée par le constructeur de 125W

La puissance de sortie de l’émetteur au maximum étant de 500W, il faut comme vu plus haut Le quart 500W soit 125W on est alors conforme à la dissipation plaque constructeur 125W porteuse 125W maximum de dissipation plaque Ok.

EX 2: Un tube à une dissipation plaque donnée par le constructeur de 200W

La puissance de sortie de l’émetteur au maximum est de 500W. Il faut comme vue plus haut le quart 500W/4=125W il ne faudra pas se régler à 200W mais bien à 125W, le tube est probablement un peut mou pour plein de raisons différentes.

EX 3: Un tube à une dissipation plaque donnée par le constructeur de 100W.

La puissance de sortie de l’émetteur est de 700W il faut comme vue plus haut le quart 700W/4=175W il ne faudra pas se régler à 175W mais à 100W. Dans ce cas le rapport est supérieur à 4. Il n’y a pas de problèmes jusqu’à 6 ou 7 au-delà y a tendance à faire de la modulation à porteuse contrôlée. Il ne faut pas en porteuse permanente être supérieur à la dissipation plaque donnée par le constructeur.

Pour le schéma du générateur de courant modulable à IRF840, j’ai prévu le montage pour un courant HT de 1A. Pour la plupart des cas c’est suffisant 2500v x 1A =2500W d’alimentation avec un rendement de 50% il reste une possibilité de 1250W de HF .

La tension BF pour moduler le montage à IRF840, est égale à 1A sur la résistance R6 de 10 Ohms (10 Ohms X 1A=10V) il faut donc un modulateur capable de fournir 10V crête à crête on peut remplacer la résistance R6 par 5 Ohms ,1A x par 5Ohms =5V de BF , Mais il vaut mieux garder la résistance de 10 Ohms elle provoque une légère contre réaction en courant, et améliore la linéarité des tubes à forte pente.

La BF pourra comporter de 1 voire 2 x LM741 alimentés en plus et moins 15V. Pas d’alimentation à la petite semaine. Prendre soin de bien découpler le plus et le moins. Ou par un ou deux tubes.

LES PLUS ET LES MOINS :

Le principal défaut du système est en fait la qualité de sa largeur de bande. Il n’y a pas de transformateur dans la ligne BF, la bande passante est donc extrêmement étendue. Il est impératif de prévoir un filtre passe-bas BF à fréquence de coupure de 3 KHz avec une pente de 12 dB octave.

Le système ne reçoit pas d’aide comme dans la plaque écran du modulateur. Il est impératif que le transformateur d’alimentation ne tourne pas de l’œil au premier milliampère consommé ! bien le dimensionner.

On voit que le système peut être monté sur toutes sorte d’émetteur mais il sera idéal pour moduler de gros tube HF comme QB5 1100, QB5 1750, QB5 2000 ou d’autre.

Pour la puissance, on voit que le résultat est le même, que l’on touche à la tension, comme dans un émetteur à modulation plaque-écran, ou au courant, comme dans le montage avec l’IRF840 le résultat est le même.

Il y a après la sensibilité, le goût le ressenti de chacun. Pour ma part je trouve que ce système simple à réaliser, pas cher et pouvant être monté par tous avec succès.

73, F5SUA

MODULATEUR PWM

Voici le modulateur PWM que Daniel utilise régulierement avec ses gros tubes.

Cliquer pour agrandir

MODULATEUR POUR GRILLE ECRAN (mise à jour le 12/09/2019)

Toujours en train d’expérimenter, voici le dernier montage de Daniel pour moduler un tube type 6146, EL519, …par la G2 :

Cliquer pour agrandir

Modulateur

Réalisé par Christophe F1APJ sur une plaque d’époxy.

Les Oms qui souhaiteraient se lancer dans l’aventure pourront apporter leurs remarques et améliorations voire des relevés de mesures qui seront alors rajoutés à cette page.

AMPLIFICATEUR HF POUR ESSAIS DE TUBES DE PUISSANCE

AVANT-PROPOS

Ces quelques lignes n’ont pas la prétention d’apprendre à réaliser un amplificateur HF. Tout, ou presque, a été écrit depuis longtemps. Je décris simplement ce que j’ai réalisé. Si cela peut servir à d’autres, ça sera la cerise sur le gâteau.

INTRODUCTION

Cet amplificateur HF n’est pas pour trôner sur un bureau ou sur une étagère entre deux plantes grasses. Il a été fait pour essayer des tubes et il a été construit à partir de la récupération d’une tour d’ordinateur professionnel des années 1990.

Pour des raisons de poids et d’accessibilité aux éléments, les alimentations n’ont pas été intégrées dans la tour.

Ampli

Une tour de PC!

Les protections sur le primaire pour le transformateur HT et le transformateur BT sont réalisées par des fusibles de 10A. La protection sur le secondaire du transformateur HT est réalisée par un fusible de 1A.

Vu le courant demandé sur le secondaire du transformateur BT, qui peut être de quelques ampères à plus de 30A, je n’ai pas mis de fusible.

L’ALIMENTATION BASSE TENSION

L’alimentation basse tension (filament) est réalisée avec un gros transformateur de 1000W 230V/230V (type ‘’isolement’’).

Le secondaire a été débobiné laissant de la place pour le bobinage en gros fil.

Je bobine en 2,5 millimètres carrés (fil pour câblage électrique bâtiment) pour des tensions de 8 à 12V et un courant de 15 ampères maximum, et en 6 millimètres carrés pour des tensions de 5V à 10V et un courant maximum de 35 ampères.

Le point milieu du bobinage est fictif. Il est réalisé par deux diodes BY255. Les anodes sont placées de chaque côté de l’enroulement et les cathodes reliées ensembles vers la masse ou vers les diodes, dans le sens passant, servant pour la polarisation du courant de repos par décalage de 0,6V (en plus) pour chaque diode rajoutée (à déterminer pour le tube utilisé).

Je bobine le nombre de tours qu’il faut pour avoir une tension conforme à la spécification du tube (DATA SHEET). Je ne veux pas régler la tension filament sur le primaire avec un régulateur de tension, car en cas de mauvaise manipulation, le tube meurt par destruction du filament.

De plus, pendant la phase d’essais, les champs HF peuvent être non compatible avec le régulateur de tension choisi (CEM) et provoquer également la destruction du filament.

Le filament du tube peut aussi être alimenté en continu par un pont de 50 ampères et un condensateur de 150000µF 25V. Il n’y a pas de sens pour le plus ou le moins dans cette configuration.

ATTENTION ! : Ne pas relier le moins de l’alimentation du filament à la masse générale de l’amplificateur.

J’utilise actuellement une alimentation en courant continu pour le chauffage du filament. Pour la liaison entre le transformateur BT du filament et l’amplificateur, il y a 4 m de câble de 6 millimètres carrés, éclaté en 2 fois deux câbles de 2,5 millimètres carrés (20 cm) pour la souplesse, et raccordé à l’amplificateur par des fiches bananes pour un démontage rapide.

L’AVANTAGE D’UTILISER UNE ALIMENTATION BT SEPAREE

Le transformateur basse tension pour filament draine beaucoup de courant et il est le siège de forts champs magnétiques, peu compatibles avec l’environnement, que ça soit avec un amplificateur ou un autre appareil.

De plus, le fait d’avoir une longueur de fil entre le transformateur et la self de choc filament forme une résistance série qui est compensée en fonctionnement par un tour ou un demi tour supplémentaire sur le transformateur. Mais quand le tube est froid, sa résistance interne est très faible et le courant est très fort.

La résistance que forme les 4m de fil avec le bobinage de la self de choc, provoque une chute de tension sur le tube d’autant plus forte que la tension d’alimentation du tube est faible (5V) et que le courant est fort. Puis le filament du tube monte en température, sa résistance augmente et la tension aussi pour arriver à sa tension de fonctionnement nominale.

On a bien une autorégulation du filament au démarrage. Sur le prototype, on voit bien l’autorégulation sur la TB5/2500 6,3V de 32,5 ampères, moins avec la QB5/1750 10V de 9,9 ampères.

Pour la tension filament, se tenir au plus prés des recommandations constructeur. Il vaut mieux 0,150V en plus qu’en moins. Le filament, qui pour les tubes à chauffage direct est aussi la cathode, a besoin d’être en température pour fournir des électrons.

Cette température est directement liée à la tension filament. Si elle est trop faible, avec la différence de potentiel de l’anode, il y a arrachement des électrons avant que le filament cathode soit en mesure de le faire en toute sécurité. Une tension trop forte, le filament cathode épuise son pouvoir émissif en électrons et la durée de vie du tube est plus faible.

ALIMENTATION HAUTE TENSION

L’alimentation haute tension est réalisée avec un transformateur de provenance inconnue capable de fournir un courant estimée à 1A. La tension peut être de 2500V ou 3000V ou 3500V. Cette tension peut être aussi changée selon le branchement sur les bornes 220V ou 230V ou 250V ou 270V.

Le redressement est réalisé en pont avec 6 diodes BY255 (1300V 3A) par branches, soit 24 diodes en tout. Toutes les diodes sont équilibrées par des résistances de 220kΩ 2W et découplées par des condensateurs de 10nF 630V. Si des diodes haute tension avaient été en ma possession, cela aurait facilité le montage et surtout l’encombrement.

Le filtrage est réalisé avec une self en tête de 2×1 henry 1A. Il est recommandé de la placer entre le redresseur et le premier condensateur de filtrage.

Cette self tend à limiter le courant qui traverse les redresseurs au démarrage de l’alimentation (ce serait mieux avec une self à fer).

Le filtrage est réalisé par 16 condensateurs en série de 220µF et de 450V d’isolement, soit 13,75µF et 7200V= d’isolement maximum (tous les condensateurs sont équilibrés par des résistances de 220 kΩ).

Puis la HT est envoyée vers la self de choc plaque où il y a un fusible de 1A et 4 condensateurs de découplage HT de 10nF 3000V en série soit 2,5nF 12000V. Le câblage du transformateur sur les bornes ‘’3500V’’ et ‘’230V’’ me donne à vide une tension continue de 5100V.

ALIMENTATION DE POLARISATION

L’alimentation de polarisation pour la grille G1, non utilisé sur la QB5/1750, est réalisée avec un transformateur de récupération provenant d’un tourne disque des années 1960.

Le 170V est doublé pour obtenir un peu plus de 420V. Un potentiomètre de 2,2MΩ sert à faire varier la tension négative.

Ampli

La platine de polarisation pour d’autres tubes

Le plus de l’alimentation est à la masse, le moins vers le potentiomètre. Le point milieux du potentiomètre est envoyé vers la grille G1 à travers une self et condensateur de découplage (au plus prés de la grille du tube). Il n’y a pas de puissance à fournir car la tension d’utilisation est pratiquement la tension à vide moins la charge représentée par le potentiomètre.

La partie 6,3V est redressée-filtrée et donne à vide environ 9V. Elle sert aux LED indicatrices de la présence tension, de la commutation PTT, à l’alimentation du relais d’antenne et au relais de retour cathode.

Les relais sont en 6V double contacts travail-repos (8A 250V) de marque FINDER. La surtension de 3V permet une plus grande rapidité de fermeture et accroît légèrement la pression sur les contacts. Ce n’est pas dommageable pour celui-ci, vu le mode de fonctionnement. Il est évident que lors du montage du relais, si j’avais eu un vrai relais d’antenne celui-ci aurais été monté.

Pour les avoir déjà utilisés sur des montages moins puissants, force est de constater que pour une puissance qui frôle les 1400W, il s’en sort plus tôt bien. Il est IMPERATIF de positionner une diode 1N4007 en inverse directement sur la bobine du relais avec un condensateur de 100nF céramique 50V pour le découplage de la bobine contre les tensions HF.

Ampli

Le minimum!

L’AMPLIFICATEUR

L’amplificateur se compose

D’un condensateur de plaque de 180pF avec un isolement inter-lames de 4mm,
d’un condensateur de charge d’antenne de 3x470pF de récupération faible isolement (type BCL),
d’un condensateur de 1nF 20kV entre la plaque du tube et la self,
d’un galvanomètre de 0 à 1A monté sur le retour entre le contact du relais de cathode et la masse,
d’une self d’accord de 31 spires avec la sortie à 25 spires pour la QB 5/1750, bobiné sur un diamètre de 63 millimètres en PVC type sanitaire. Il faut deux couches de téflon employé en plomberie.

On bobine en 1,5 millimètre carrés (électricité bâtiment). Il faut dénuder le fil avant de le bobiner. L’isolement sera réalisé entre deux spires en petite gaine téflon de 1,5mm de diamètre ou avec de la ficelle à rôtis qu’on aura préalablement torsadée sur quelques mètres avec une chignole.

La ficelle à rôtis a l’avantage de tenir en température (moins que le téflon mais facile à trouver dans tous les supermarchés), et lorsqu’il faudra venir braser sur la bonne spire de sortie, la ficelle ne cassera pas.

La bobine d’entrée qui adapte les 50 ohms à l’impédance du tube pour le 3,5 MHz à 3,8 MHz est réalisée sur un tube plastique de 16mm de diamètre, utilisé en électricité pour le passage des câbles vendu pour une longueur d’environ 2 mètres.

On bobine 14 tours de fil de 1,5 millimètre carrés à spires jointives donc avec l’isolant. Les condensateurs sur l’entrée 50 ohms font 2130pF par un condensateur de 1800pF plus un condensateur de 330pF en parallèle et d’un condensateur de 1500pF pour la sortie cathode.

Ces 3 condensateurs devront être des MICA argentés pour un isolement élevé pour une tension de 500V. Avec un bout de ferrite de récupération BCL à transistor d’environ 5cm de long, le réglage se fera en enfonçant plus ou moins la ferrite dans la self pour obtenir un ROS de 1/1. La ferrite sera épaissie avec quelques tours de ruban adhésif SCOTCH pour quelle coulisse avec une certaine résistance dans le tube de 16mm.

Ampli

Astucieux

La page de Daniel F5SUA

Belle capa de liaison!

A cela se rajoute,

Un relais d’antenne,
un relais pour la fermeture de la cathode à la masse et câblé sur le point milieu des deux diodes BY255 contact fermé en émission (en réception le contact est ouvert et il n’y a aucune consommation du tube),
une self de choc plaque d’un diamètre 15mm et de 20cm de long en céramique (bobiné à spires jointives avec du fil de 0,4 mm émaillé),
une self de choc filament sur tore de ferrite couleur jaune et d’un diamètre extérieur de 40mm avec 11tours de fil de 2,5 millimètres carrés deux fils en main (self JTK 1003 Ref. 420-0178) câblé au plus près du tube (pour des consommations supérieures à 20 ampères,
deux selfs de même type sont montées en parallèle)
une prise jack de 3,5mm (pour le PTT) placé sur l’arrière de l’amplificateur et qui commande le relais d’antenne, le relais de cathode vers la masse et de la LED rouge d’émission par la mise à la masse.

Si la self d’accord a trop de spires c’est pour avoir de la marge pour l’essai des différents tubes, si il le fallait, il suffit, pour réduire le nombre de spires, de court-circuiter les spires entre la sortie du condensateur de charge d’antenne et la spire choisie.

Ampli