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VALVOLARE JUMBO ARISTOCRAT R.F. tipo: livello:
Principio di funzionamento, recupero e restauro di un "vecchio" R.F. linear amplifier.
 
 



 

Presenta:

(clicca su stop per interrompere la musica)

 

 

"Jumbo Aristocrat"

 

Principio di funzionamento, recupero e restauro di un "vecchio"  R.F. linear amplifier.

Con la presente guida, vorrei essere d'aiuto a tutti coloro che hanno qualche problema con questo apparato, spero di poter dipanare un gran numero di informazioni e consigli, in maniera tale da  ampliare la cultura delle molte persone che andranno a leggere codesta paginetta.


 

L'oggetto in questione è un R.F. linear amplifier chiamato "Jumbo  Aristocrat"  da 26 a 30 MHz, della C.T.E. international. Esso eroga 250 watt in Am e 500 watt in Ssb, pilotato con 5/10 watt in Am e 10/20 watt in Ssb.


Ecco una foto di come si presentava prima della "cura":





 

Prima di "scappottarlo" vediamo un pochettino di capire la storia, che caratteristiche possiede, per poi procedere al principio di funzionamento.

Un classico degli anni 80 ...

L'amplificatore lineare JUMBO ARISTOCRAT possedeva il soprannome di "grande tubo" a causa delle due valvole  EL 509 (519) che possiede. Esso é  in grado di fornire fino a 250 W in AM e 500 W per  SSB dopo la potenza fornita all'ingresso del TX.
La sua costruzione è definita  pulita, poichè  tutti i circuiti HF alla base delle "lampade" sono racchiusi
in uno scudo di alluminio. Il set è molto ben cablato, molto ordinato.
In termini di  armonica "l'aristocratico" JUMBO  al momento è stato il migliore nella sua classe (vedi banchi di prova di Citizen Band e Auto Sound nel gennaio 1983).

Ecco un po' di dati tecnici:

- Copertura di frequenza: 26-30 MHz
- Metodi di amplificazione: AM - SSB
-
Impedenza Antenna : 52 Ohm
- Potenza di uscita: 300 W AM - SSB 600 W (PEP)
- Segnale di ingresso minimo: AM 2 W - 5 W SSB
- Segnale di ingresso massimo: AM 10 W - 20 W SSB
- Tubi: EL 34 - 2 x EL 509 (519)
- Alimentazione: 230 Volt 50 Hz
- Dimensioni: 320 x 245 x 165 mm circa
- Peso: 10.200 Kg circa
- Preamplificatore Received: 25 dB

 

 Procedo  a svitare le viti laterali allo chassys:

Oh my God! manca un cuore!

Tranquilli, l'altro tubo termoionico dovrebbe essere in uno dei miei tanti cassetti del deposito, sono sicurissimo di averlo considerate che ci sia!

Ecco lo schema elettronico:

 

In un linguaggio prettamente digitale,per semplificare le cose,  possiamo considerate e trattare  tale circuito come se fosse uno schema a blocchi.

Abbiamo tre blocchi:

  1. Blocco di  alimentazione  (in alto a destra)

  2. Blocco di elaborazione dati (in basso a destra)

  3. Blocco di acquisizione e distribuzione dei dati (in alto a sinistra)

ecco disegnati i blocchi, il primo ovvero quello di alimentazione fornisce più tipi di tensione;

una tensione di "servizio" pari a circa 12Volt per l'alimentazione dei vari IC, 

una tensione anodica pari a circa 1KV, necessaria per il funzionamento delle valvole,

una tensione per i filamenti;  una Vgs.

Quest'ultima  è necessaria - ovviamente - solo se si usano tetrodi o pentodi. Per generare la VGs si può ricorrere direttamente all'alta tensione mediante un resistore di caduta e circuito di stabilizzazione (tubo a gas e/o stabilizzatore a stato solido).

La griglia controllo è di solito negativa rispetto al catodo, se questo è a massa, alla griglia è fornita una tensione
negativa, relativamente bassa per i triodi ad alto
µ, e piuttosto elevata negli altri casi.
Tale tensione, quando l'amplificatore è in stand-by, viene di solito aumentata in modo da interdire totalmente il
passaggio di corrente nel tubo (o tubi). La tensione negativa è di solito stabilizzata, in modo più meno marcato.

Il secondo blocco, cioè quello di elaborazione, è quello che piu interessa a noi. Esso è formato prevalentemente da tre tubi, un tubo "pilota" ( EL 34) e due tubi di potenza EL 509 (519).

Eccovi il datasheet della valvola pilota:

il D.S. completo sta qui: www.datasheetcatalog.org/datasheet/philips/EL34.pdf

 invece le EL 519  sono valvole di potenza di "nuovissima" concezione prodotte dalla MULLARD, esse sono  espressamente studiate per circuitazioni OTL, che assicurano affidabilità, lunga durata e reperibilità futura per eventuali ricambi.

Tanto per retsare in tema,  con l'acronimo OTL (Output Transformer Less) vengono indicati gli amplificatori di potenza privi di trasformatore di uscita: benché tale dicitura potrebbe in teoria essere utilizzata tanto per i sistemi valvolari quanto per quelli transistorizzati( non so se esiste codesta parola,ma se non dovesse esistere la invento io) , essa viene solitamente riferita esclusivamente alle realizzazioni con tubi a vuoto e non con elementi a stato solido, dal momento che con questi ultimi tale tipo di topologia è la norma e non l'eccezione.
Le amplificazioni OTL, se ben progettate e realizzate, posseggono alcune caratteristiche soniche difficilmente riscontrabili in circuitazioni che adottino soluzioni diverse, inclusi anche gli ottimi monotriodi.

ecco la piedinatura di questo tubo:

da notare come il catodo è a massa, tramite C,  attraverso l'induttore presente nello schema con dicitura L9.

Quando sulla griglia si applica una tensione alternata, in sovrapposizione alla tensione fissa continua di interdizione, nelle alternanze positive il tubo conduce, in maniera circa proporzionale al segnale applicato; nelle alternanze negative invece la corrente rimane a zero. L’amplificatore in classe B, quindi, assorbe zero corrente senza segnale, ma la corrente anodica sale rapidamente in presenza di segnale. Il rendimento è molto elevato (teoricamente sino al 78%) ed in pratica si ottiene facilmente il 50-60% di potenza resa
rispetto a quella assorbita.

Un'altra caratteristica di codesto blocco è  l' ADATTAMENTO DI IMPEDENZA, ovvero mediante un circuito L-C è possibile effettuare l’adattamento dell’impedenza di uscita del tubo (Z alta) con l’impedenza dell’antenna (Z = 50 Ohm), soltanto con queste condizioni
si ha il massimo trasferimento di potenza verso l’antenna, condizione ideale si ha quando RL = Rc.
I possibili circuiti di adattamento sono:

  •  Circuito risonante parallelo LC

  •  Circuito ad L

  •  Circuito a p-greco (p )

  •  Circuito a p - L

La banda passante dei circuiti sopracitati deve essere adeguata, ovvero pari almeno all' 1% della frequenza di lavoro
Il circuito a p - L presenta indubbi vantaggi rispetto gli altri:

1. Maggiore rapporto di trasformazione di impedenza.
                    2. Incremento dell'attenuazione di 10-15 dB su tutte le armoniche.
                                                 3. Riduzione della capacità di uscita, quindi un condensatore variabile più piccolo.

Anche per l’ingresso dell’amplificare è necessario avere 50 Ohm di impedenza, la procedura è analoga a quella vista per l’uscita, soltanto che la criticità di costruzione del p è abbastanza ridotta dovendo trasferire potenze di circa 50-150 Wmax.
Presso questo sito si può scaricare un programma che permette il calcolo del p e p -L , e devo dire che è abbastanza preciso, poichè usate da me in altre circostanze.

http://www.tonnesoftware.com/piel.html

in questa foto il particolare di un "p-greco"  d’ingresso che si tara la prima volta tramite un variable capacitor e fino alla sostituzione delle valvole non si tocca più, mentre quello d’uscita si ritocca ogni volta che ci spostiamo in frequenza (nella banda dei 27 MHz).Naturalmente il tutto schermato dentro una scatolina di metallo soggetta a legge di Faraday.

Passiamo all'ultimo blocco, ovvero quello concernente l'ingresso della Radio Frequenza e l'uscita della medesima.

Esso è composto da un connettore di ingresso a cui viene agganciato  normalmente un CB, o qualunque altro dispositivo in grado di generare un R.F.

Notiamo anche delle induttanze denominate "choke" con  valore relativamente elevato, il cui compito è di impedire il passaggio della RF. Pertanto di solito la RF che le percorre è modesta, però vi può essere corrente continua (RFC di anodo) o alternata ( RFC di filamento).

La RFC di anodo, essendo percorsa da una corrente, di solito tra 0,5 A ed oltre 1 A, dovrà essere avvolta con filo di rame del diametro  tra 0,3 e 0,5 mm. Una forma usata con successo consiste in un avvolgimento ad uno strato su un cilindro in ceramica, plexiglass o teflon di diametro  tra 15 e 25 mm, e di lunghezza appropriata.
Però con induttanze di circa 200 µH il numero delle spire è tale che si possono creare risonanze spurie con gravi inconvenienti per il funzionamento dell’amplificatore alle
frequenze più alte. Pertanto vanno adottati degli accorgimenti per far si che le risonanze spurie siano al di fuori delle bande di funzionamento
In alcuni amplificatori per avere una elevata induttanza adatta fino ai 160, viene aggiunto un avvolgimento supplementare, inseribile in serie all’avvolgimento principale mediante un rele’.
La RFC di filamento è di solito avvolta in bifilare, con filo smaltato a spire serrate.
Può essere conveniente usare un tubo di PVC, nel cui interno si può inserire un cilindro di ferrite (del tipo usato per le antenne dei ricevitori per onde medie  1 cm di diametro) per aumentarne l'induttanza effettiva che dovrebbe essere pari ad:
  

                             L ( µh) = ( 0,8 x Zi ) / F

Zi = Resistenza d'ingresso del tubo con griglia a massa (ohm)
F = Frequenza di ingresso più bassa ( MHz).

Bene, dopo aver accennato queste piccole info, passo allo "scartavetrìo" dello chassys tramite smerigliatrice angolare:

 

  per smerigliare è stato usato un disco da 180 come misura di grana, ho da fare due osservazioni:

la prima è che non vi dovete "buttare" con tutta la vostra forza sopra la mola, poichè anche se risparmierete tempo, otterete un lavoro poco gradevole alla vista umana...

come seconda cosa, vi consiglio di non usare una grana inferiore alla 120, altrimenti rischiate di creare dei solchi enormi sullo chassy.

Ecco il risultato semi-finale da me ottenuto:


come potete notare il prodotto semi-finito che otterete necessita ancora di un'altra passata a mano di carta vetrata da 120, o superiore, ma ora si è messo a

 "ghioviri" piovere quindi vi devo salutare, continuerò domani.....

 ...."all'indomani".  : D

Salve a tutti ragazzi, rieccoci qui alle prese con questo stupendo apparato, ieri mi son dimenticato di dirvi di non usare lo sverniciatore, poichè crea degli aloni sul metallo, difficilmente removibili nel caso voleste lasciare il  "cummogghio" senza vernice.

Fatto ciò passo alla pulizia interna; N.B. per tutti i pigroni e poltroni vi sconsiglio l'uso del compressore poichè sollevate solamente " puvvirazzu" e rischiate anche di dissaldare qualche pezzo,  peggio rompere qualche valvola, o induttanza.

procedete con due pennelli, uno grande per togliere la piu grossa, e uno piccolo per pulire per bene anche gli angoli più nascosti!

 

 

Si notano in particolare i due  variable capacitor; quello di accordo di anodo e quello di uscita.

 Le correnti che circolano sono rilevanti  quindi i contatti   verso il rotore devono essere alquanto robusti. L'isolamento dello statore è di solito
ottenuto con parti ceramiche. La spaziatura deve essere quella giusta; se è inferiore si avranno scariche, se è superiore
le dimensioni e la capacità minima saranno eccessive. Per tensioni anodiche di 3 KV la spaziatura adatta è 2,5 mm, e molti condensatori surplus hanno questa spaziatura. Verso i 4 KV è bene arrivare a 3 mm. Per potenze input di 3 KW o superiori è opportuno orientarsi verso i variabili sotto vuoto con isolamento a 7 kV di lavoro.
Il variabile di uscita ha di solito una capacità tra 1000 e 2000 pF e la spaziatura può essere relativamente bassa : tra 0,7 e 1 mm.

Fatto ciò passo ai capacitors,dopo molti anni di inattività del dispositovo, hanno perso tutto l'elettrolita in esso contenuti:

I filter capacitors dell’alta tensione, debbono essere del tipo professionale a carta-olio con tensione di lavoro maggiore rispetto a
quella di uscita dell’alimentatore a vuoto, oppure come in questo caso sono condensatori elettrolitici posti in serie e di tensione da 300 a 500 V cadauno .
Per costituire un condensatore da 3000 V non bastano 10 condensatori da 300 V. Infatti mettendo molti condensatori in serie la suddivisione
della tensione non è mai perfetta, ed occorre prevedere un margine almeno del 20% .Noto che ogni condensatore è munito di una resistenza di equalizzazione in parallelo, preferibilmente da 1 W . Il valore può essere tale da assorbire circa 1 mA, cioè 330 kohm per tensioni di 300 V, 470 kohm per tensioni sino a 420 V e così via.

I diodi per alte tensioni sono abbastanza costosi e non facilmente reperibili. Una soluzione meno elegante, però efficiente, consiste
nell'usare numerosi diodi in serie tra loro (1N4007, BY255….). In questo caso ogni diodo dovrà essere munito di una resistenza in
parallelo di valore 560 kohm - 0,5 W .

 

 Sostituisco tutti gli eletrolitici ormai usurati, colgo l'occasione per ringraziare pubblicamente  marcowave che mi ha fornito le due capacità da 100uF a 500V di lavoro. 

Procedo anche a sistemare il portafusibile rotto, e alla pulitura dei tubi valvolari con un panno inumidito senza l'uso di alcool o solventi che possano alterare, se non addirittura rompere i tubi.

Normalmente, se il tubo viene fatto lavorare al massimo delle sue prestazioni la vita media è sicuramente superiore a qualche migliaia di ore (nel servizio amatoriale se
fatto funzionare per 1 ora al giorno si avrebbe una durata superiore ai 3-4 anni).
In pratica la vita possibile è considerevolmente più elevata e dipende da molti fattori primi fra tutti la dissipazione anodica, di griglia e la tensione di
filamento. Un altro aspetto che molto spesso viene completamente ignorato è quello di non operare mai con l’anodo non caricato in quanto il valore minimo
istantaneo della tensione anodica tende al valore di tensione di catodo (come avviene quando si rimuove il carico e permane il pilotaggio).
In queste condizioni si ha il ritorno degli elettroni sul catodo con conseguenze distruttive.
La corretta accensione dei tubi è molto spesso trascurata e gli utilizzatori ignorano i problemi relativi; con il risultato che la vita del tubo si abbrevia.
Altra causa di vita breve del filamento è la sovracorrente di accensione. Infatti un filamento di tungsteno freddo ha una resistenza ohmica molto bassa
che può essere anche 1/10 di quella a caldo.

Dato l’elevato costo dei tubi è opportuno prevedere delle protezioni, qualora uno dei valori di corrente (griglia controllo, schermo e di
placca) vengano superati, per sovrapilotaggio, errate manovre, mancanza di polarizzazione, auto oscillazioni ecc....
Un apposito circuito provvede a disinserire la AT e quella di griglia schermo.
Una protezione di facile realizzazione è l’inserimento di una resistenza di 27 – 56 Ω / 5 - 10 W nella linea AT, nel caso di scarica
all’interno del tubo limita il valore di picco della corrente. Oltre alla resistenza è possibile inserire un fusibile sia sulla linea AT
di placca che nella linea di catodo, questo solo negli amplificatori con griglia a massa.
Il fusibile nella linea di placca non può essere uno normale, ma deve essere autocostruito in quanto i cilindretti che sottendono il filo
devono essere distanti 4-5 cm per evitare che in caso di bruciatura del filo s’inneschi un arco.

Procedo inoltre a pulire dalle macchie di muffa la scala "walttmetra" usando del normale ipoclorito di sodiodiluito al 25% con acqua.

Se prendete quello scadente potete anche fare a meno di diluirlo poichè gia annacquato. Per quanto riguarda la pulizia delle teste e delle vite stesse uso una spazzola rotante a fil di ferro, se fossero state viti di ottone, sarebbe stata a fil di ottone, per non scurire il medesimo materiale.

Questo è il risultato intenro ottenuto, tutto ben pulito, ben ordinato e pronto per l'uso!

Normalmente, la potenza di uscita RF di un amplificatore è uno dei principali indicatori del grado della sua efficienza.
Un altro parametro di particolare interesse è il suo “rendimento” cioè il rapporto tra la potenza di uscita e quella di ingresso dalla rete.
La potenza assorbita dalla rete può essere ottenuta misurando la tensione e la corrente con un amperometro in alternata.
Questa misura è solo orientativa in quanto non si ha conoscenza dello sfasamento tra la tensione e la corrente, quindi la potenza che si ottiene è un
valore in eccesso dal momento che la potenza reale (quella assorbita) può essere minore o tutt'al più uguale a quella misurata a cui si dà il nome di
potenza apparente (VA VoltAmpere).

In SSB non essendoci portante la potenza viene definita in termini di PEP (Peak Envelope Power). Questa è la potenza RF di picco che si ha sotto
modulazione. Se il segnale modulante è un tono singolo continuo, ad esempio 1000Hz, la potenza PEP è uguale alla potenza media.
Il metodo raccomandato è quello del segnale modulante a 2 toni, applicati nello stesso tempo, con il quale è possibile sia la misura della potenza che la
verifica della linearità dell'amplificatore.

 Per questioni dovute al riscaldamento, lascio a "crudo" lo chassy, anche perchè supero abbondantemente i 100W. Di solito quando si hanno potenze superiori ai
100 W è necessario prevedere lo smaltimento del calore prodotto. Per migliorare il trasferimento di calore si può ricorrere alla ventilazione
forzata di aria che in linea di principio può essere prevista a partire da 100 W in su per evitare l’uso di radiatori troppo ingombranti nel caso di amplificatori a
stato solido.
Lo spazio occupato da un radiatore, a parità di potenza smaltita, occupa 2-3 volte lo spazio di un radiatore combinato con un ventilatore, infatti con
quest’ultimo è possibile smaltire una potenza 2-3 volte maggiore. L’uso della ventilazione forzata ha due inconvenienti: richiede energia e
produce rumore acustico che spesso può risultare fastidioso, inoltre determina trasporto di polvere che tende a depositarsi all’interno.
L’appropriato dimensionamento della ventilazione forzata richiede una serie di considerazioni sul:

1.Calcolo del flusso di aria,
2.Valore della pressione statica,
3.Tipo di ventilatore.

I tubi debbono operare entro una gamma di temperature abbastanza precise affinché la vita media non si accorci sensibilmente, la temperatura esterna di un
tubo in vetro non deve superare i 220°C, mentre in un tubo ceramico deve rimanere entro i 200°C nella parte ceramica, l’anodo può raggiungere i 250°C.
La maggior parte dei costruttori indica il volume d’aria e la relativa pressione statica necessari al raffreddamento del tubo.
Questi valori non sono facilmente verificabili se non si possiede l’opportuna strumentazione, pertanto si compensa con l’esperienza.
Nei transistor la max temperatura che può raggiungere la giunzione basecollettore è circa 200 C°, questo valore limite non deve essere superato e si
deve evitare di far lavorare il transistor appena al disotto di questa temperatura per evitarne la rottura prematura.
Per conoscere la temperatura di giunzione è necessario conoscere la resistenza termica del complesso radiatore/transistor, una Rth di 2,5 °C/W indica che per
ogni Watt di potenza dissipata la temperatura del transistor aumenta di 2,5 °C rispetto alla temperatura ambiente.

 

Ragazzi io avrei finito, più in là quando ho 5 minuti di tempo, e se fate i bravi, farò un'altra pagina sulla realizzazione di un' antenna per codesto valvolare  R.F. e vi spiegherò molti trucchi su come adattare ad impedenza facilmente, parlerò del ros, degli stub e tantissime altre cose inerenti alla R.F. (Non lo faccio in questo articolo per due motivi: 1 l'articolo diverebbe troppo dispersivo; 2 per ora non ho tempo, fate conto che questo articolo l'ho creato a metà novembre e l'ho sto finendo adesso......)

Resto comunque a disposizione di chiunque necessiti di qualche info supplementare e o chiarimenti.

 

Saluti a tutti dalla Sicilia

Giulio



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il 21/12/2010 ore 22:02
ultima modifica del 28/01/2011 ore 19:03
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