![]() |
![]() |
|
NOF (noul meu ... vechi final) cu tubul GS35b
Cum am reusit ? Foarte simplu! Folosesc un singur alimentator de HV (2KV/0.8A) pentru aceste doua finale si il mut tot timpul cand la un final cand la celalalt. Din neatentie, din graba, am reusit performanta negativa de a porni alimentarea anodica fara a avea circuitul de filament si negativare pornit, sau am lasat alimentarea anodica si am stins alimentarea de filament a tuburilor. Cum orice neatentie costa, cele doua finale sunt acum scoase din uz si tuburile asteapta sa fie inlocuite.
Am realizat faptul ca nu sunt atent, ca aceasta problema se poate repeta si cu alte ocazii si trebuie luate masuri urgent. Cum tuburile nu prea cresc in gradina mea si devin pe zi ce trece mai scumpe si mai greu de gasit, am inceput sa studiez problema construirii unor protectii eficiente, pentru amplificatoarele finale si pentru alimentatoarele de HV aferente.
Am scos finalul din locul in care era pus la hibernare de ceva vreme, in balcon sub o masuta, l-am sters de praf si am trecut la treaba.
Asa cum era normal am inceput cu documentarea. Am gasit pe internet diverse montaje de protectie, dintre care subliniez :
Un montaj complet este insa destul de laborios si necesita multe cunostinte de electronica, experienta, rabdare si nu in ultimul rand bani. Am cochetat o vreme cu ideea de a construe ceva in regim propriu, apoi de a cumpara un ansamblu de protectie gata facut si reglat de pe internet. Astfel de montaje se pot comercializa si in kituri, urmand ca fiecare, functie de ce tub foloseste sa-si faca reglajele. Eram in mare dilema si inca nu ma hotarasem daca sa cumpar un kit sau montajul gata reglat.
De mare ajutor mi-a fost participarea la ultimul talcioc al radioamatorilor care s-a tinut in luna septembrie, la Bucuresti, Turbomecanica, de unde am cumparat un set de doua placi de protectie pentru triode, in blank (placa de HV si placa de protectie propriu-zisa). Am fost placut surprins de modul de realizare practica a acestui set. Auzisem ca a existat la un moment dat un forum cu discutii pe internet despre acest proiect comun, chiar am postat si eu o intrebare, dar nu stiam cum s-a finalizat chestiunea.
Am ajuns inapoi acasa la Constanta si am trecut imediat la treaba.
Primul lucru a fost sa studiez foarte atent documentatia aferenta. Dupa ce m-am familiarizat cu cerintele teoretice ale placii, am trecut la echiparea celor 2 placi, pentru tubul meu GS35b. Studiind cele 2 placi, am constatat cu tristete, ca sunt prezente si greseli.
Sa le luam pe rand:
Placa de HV a fost gresit gandita din start si din acest motiv suntem obligati sa folosim doar anumite valori de componente ca in final sa fim limitati la a obtine doar o anumita valoare a tensiunii anodice, pe care o putem considera sigura.
Nu imi propun aici sa fac aici teoria redresarii, nu toata lumea are studii superioare de electronica aplicata, ma voi limita doar la prezenta placa de HV, dar pentru a intelege in mod concret, cum putem echipa optim aceasta placa, cateva considerente teoretice trebuie subliniate.
Sa privim atenti o varianta de calculul tabelar al redresorului monofazat bialternanta:
Teoria redresoarelor a fost studiata si parastudiata, la toate nivelele de complexitate, asa ca ne putem orienta si putem cu usurinta extrage din tabele cam ce anume ne intereseaza in mod direct.
Se pot planta pe aceasta placa de HV doar 8 capacitati in serie. Presupunand ca tensiunea maxima inscrisa pe o capacitate este in mod uzual de 450Vcc se poate face calculul 8 capacitati x 450 Vcc = 3600 Vcc.
Atentie:
Valoarea maxima a tensiunii obtinute, poate fi in mod teoretic de maxim 3600 Vcc. Aceasta tensiune este din pacate doar una teoretica, capacitatile care pot functiona practic o durata activa mare, la aceasta valoare a tensiunii, sunt de o foarte buna calitate, scumpe si greu de procurat. In proiectare, valoarea maxima a tensiunii la care se considera capacitatea ca fiind sigura in exploatare, este situata in limita 60 – 80% din valoarea tensiunii inscrisa pe capacitate.
Considerand valoarea de siguranta la un procent de 60% rezulta o valoare a tensiunii de 2160 Vcc si la un procent de 80%, rezulta o tensiune maxima de 2880 Vcc.
Intre aceste valori se poate considera ca fiind sigura in timp, exploatarea unor capacitati. Din pacate, pentru utilizatorii de tuburi care necesita tensiuni anodice mai mari – 3000, 3500, 4000 Vcc, prezenta placa nu este recomandata, functionarea ei ar fi la limita sau dincolo de zona de siguranta. Macar un numar de 10 capacitati se puteau prevede, iar pentru tensiuni in jurul valorii de 4000 V optim, trebuia 12 capacitati.
Din aceste considerente, eu am dimensionat aceasta placa pentru o valoare medie a tensiunii de 2500 Vcc.
Retinem Uo=2500 Vcc
Curentul maxim pe care vreau sa-l obtin din acest redresor de HV a fost ales la 1 A (1000 mA) si trebuie sa fie in concordanta cu diametrul sarmei din secundarul transformatorului si nu in ultimul rand cu fisa tehnica a tubului de emisie folosit.
Retinem Io = 1000 mA
Calculul capacitatii necesare in vederea unei redresari corecte se face prin calcule laborioase, dar cum mi-am propus sa evit aceste calcule va recomand metode simplificate dar directe, existente pe internet.
Unul dintre acestea :
http://home.arcor.de/yo4gms/redresare.htm
Valoarea capacitatii totale echivalente este de : 34,25 µF
Tinand cont de faptul ca aceasta valoare se va asigura prin inserierea a 8 capacitati, pentru a se determina valoarea individuala a capacitatii, se aplica formula:
Efectuand calculele obtinem capacitatea individuala de 330 µF ca fiind acoperitoare ( C total = 41,322µF adica 42 µF ).
Deci un numar de 8 capacitati cu valoarea individuala 330 µF/450 Vcc sunt corect dimensionate pentru a asigura functionarea optima a placii de HV.
Prin montarea de capacitati mai mici, situatie de preferabil de evitat, se va obtine ca rezultat o valoare a tensiunii mai mica decat cea normala, deoarece ciclul incarcare/descarcarea a capacitatii este perturbat.
Prin montarea de capacitati mai mari se asigura un factor de ondulatie mai mic – lucru pozitiv in ansamblul global. Capacitatile des folosite sunt, am vazut, situate in jurul valorii de 470 µF/450 Vcc.
Pentru echilibrarea curentilor la montarea in paralel a mai multor condensatoare, trebuie sa se monteze pe fiecare condensator in parte, suplimentar, care un rezistor.
Dimensionarea corecta a acestui rezistor se face tinand cont ca el trebuie sa fie de 100 ohmi pentru fiecare volt ce se aplica pe capacitatile individuale.
Puterea disipata de acest rezistor va fi de
Se poate asigura aceasta valoare prin combinatii de rezistoare serie/paralel, lucru de altfel prevazut pe placa de HV.
De notat este si faptul ca acest rezistor va avea si o functie de bleeder, asigurand descarcarea condensatorilor la stigerea sursei de HV.
Determinarea numarului de diode din puntea redresoare.
Pe placa de HV este pozitionata o punte redresoare echivalenta, cu tronsoane de cate 5 buc. diode inseriate pe fiecare ramura. Nu sunt insa prezente pozitii pentru rezistentele si capacitatile ce se pot montata suplimentar pe diode.
Prin folosirea unor tipuri particulare de diode (ex. diode in avalanse), nu mai este nevoie de rezistor si capacitate suplimentare la functionarea diodelor in serie si lucrurile sunt simple. Daca aceste tipuri de diode nu sunt disponibile, suntem nevoiti sa montam suplimentar pe fiecare dioda o capacitate si un rezistor.
O sa explic pe scurt de ce este nevoie sa fie montate in paralel pe fiecare dioda redresoare in parte suplimentar cate un rezistor si o capacitate, si cum se dimensioneaza acestea
Explicand pe scurt principiul de functionare al unui redresor monofazat dubla alternanta (in cazul placii de fata), se poate concluziona:
Pe durata alternantei pozitive, 2 diode (respectiv diodele D1 si D3) sunt polarizate direct si conduc, in timp ce celelate 2 diode (respectiv diodele D2 si D4) sunt blocate. P aceasta perioada capacitatea se incarca. Pe durata alternantei negative 2 diode (respectiv diodele D2 si D4) conduc, iar 2 diode (respectiv diodele D1 si D3) sunt blocate. Pe aceasta perioada capacitatea se descarca.
Cazuri demne de luat in seama sunt pornirea alimentatorului, functionarea in gol si in sarcina maxima. Particularitatea importanta a acestor cazuri, este pe scurt, aceea ca diodele sunt parcurse de vârfuri mari de curent si tensiune.
O alta problema comuna a alimentatoarelor sunt tensiunile tranzitorii perturbatoare din reteaua de curent alterantiv, tensiuni generate aleator de diversi factori cum ar fi: motoarele electrice, socurile din retea prin punerea sau scoaterea unor consumatori, scantei de la unele motoare cu aprindere, etc. Aceste tensiuni nu pot fi exact prevazute dar pot atinge pe perioade scurte valori foarte mari si implicit prin multiplicarea lor in secundarul transformatoarelor de HV, pot cauza de asemeni vârfuri mari de curent si tensiune ce pot distruge componente (mai ales daca sunt folosite la limita superioara de siguranta)
Parametrii mai importanti ai unei diode redresoare sunt urm?torii:
Tensiunea inversa maxima ce poate sa apara pe o dioda, in cazul nostru este : Vrms = 1,13 x Uo, adica 1,13 x 2500 V = 2.825 V
Se poate usor observa ca aceasta valoare este practic mai mare decat valoarea tensiunii Uo. O astfel de dioda care sa ne asigura acest regim, este greu de gasit si probabil scumpa si de gabarit mare. Dee aceea este mult mai practic sa se foloseasca o dioda echivalenta, compusa, alcatuita din mai multe diode inseriate.
Dioda echivalenta obtinuta prin inserierea mai multor diode in serie (ca de altfel si capacitatea echivalenta obtinuta prin inserierea mai multor capacitati in serie) este foarte vulnerabila in cazurile descrise mai sus (varfuri de tensiuni directe si inverse si varfuri de curent) si ca atare trebuie luate masuri in consecinta. Suplimetar trebuie sa montam in paralel pe fiecare dioda cate o capacitate pentru a netezi varfurile de tensiune si cate un rezistor pentru a egaliza curentii din lantul de diode. Dimensionarea acestora se face in felul urmator:
Pentru dimensionarea valorii capacitatii suplimentare, este o intreaga teorie, dar in practica se foloseste in mod uzual valoarea de 0,01?F pentru valori ale tensiunii redresate pana la 100V si valoarea de 0,001?F pentru tensiuni ce depasesc 100V.
Se retine capacitatea de 0,001 ?F (1 nF) care trebuie sa fie capabil sa functioneze la o tensiune apropiata de Uo. Deci 1 nF/2000V este suficient. De mentionat ca tipul acestui condensator trebuie sa fie noninductiv, disc ceramic, cu clasa de precizie maxim 10%.
Pentru dimensionarea rezistorului se tine cont de tipul de diode folosite. Chiar daca diodele sunt din aceiasi serie si de la acelasi producator, au rezistente interne diferite si conform legii lui Ohm, pe diode se vor regasi caderi de tensiune diferite, lucru nedorit. Sa luam un exemplu concret.
Foarte uzuale si ieftine sunt diodele de redresare rapida din seria 1N5400 – 1N5408.
Sa luam in calcul cazul meu, eu am avut in casa diode tip 1N5408 (1000V/3A). Studiind fisa tehnica aferenta acestor diode am vazut ca producatorul mentioneaza ca tensiunea inversa maxima Vrms = 700 V.
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/wte/1N5404-TB.pdf
Proiectarea spune ca aceasta dioda sa fie sigura in functionare, sa se foloseasca la un regim de maxim 50% - 60 % din Vrms adica la o tensiune inversa de maxim 350 – 420 V
Stiind ca tensiunea totala maxima inversa pe dioda este de 2.825 V in cazul redresorului nostru, se poate afla numarul de diode necesar pentru a alcatui o dioda compusa.
In practica se poate vedea ca majoritatea redresoarelor de HV folosesc in medie un numar de 6 diode pe ramura, numar considerat acoperitor si pentru valori mari ale tensiunilor de HV
Deci dupa parerea mea, proiectarea placii cu doar 5 pozitii pe ramura este insuficienta, trebuia minim 6 pozitii; acest lucru ne obliga sa folosin diode cu Vrms mare si ne impune o functionare la granita cu limita de siguranta.
Valoarea rezistorului se calculeaza prin multiplicarea Vrms cu 500 ohms
Puterea disipata de acest rezistor se calculeaza:
Alegem dimensionarea la 1W a acestui rezistor si este o valoare acoperitoare pentru a asigura un regim termic lejer.
Pentru a preveni eventualele descarcari accidentale la sasiu ale tensiunii de HV care vor genera in mod sigur arcuri electrice sau descarcari in interiorul tuburilor ; descarcari ce implicit pot provoca distrugeri importante, in redresoarele de HV moderne se impune introducerea in circuitul anodic al tubului a unui rezistor de limitare a curentului (glitch).
Dimensionarea acestui rezistor se face in felul urmator.
Eimac recomanda folosirea unei valoari de 25 ohms/KV. In practica s-a demonstrat ca o valoare de 50 ohmi este suficienta pentru limitarea curentului in anodul tuburilor care depasesc chiar valoarea de 1500W disipati.
Se retine valoarea de 50 ohmi a acestui rezistor.
Considerand ca valoarea maxima a curentului pote fi de 1 A prin acest rezistor, dimensionarea lui trebuie sa fie 50 ohmi x 1 A = 50 W.
Trebuie clar gasita o valoare apropiata de 5 ohmi, preferabil 4,7 ohmi.
Pentru 4,7 ohmi valoarea rezistorului echivalent va fi de 47 ohmi, iar la un curent de 1 A puterea disipata va fi de 47W.
Pentru 5,6 ohmi valoarea rezistorului echivalent va fi insa la un curent de 1 A, 56 ohmi, dar puterea disipata va fi de 56 W, ceea ce depaseste maximul de 50W realizabili din inserierea a 10 buc. rezistente de 5W/buc. Si trebuie sa optam pentru valoarea imediat superioara 5,6 ohmi/7W, care sunt de alt gabarit si nu stiu in ce conditii pot fi plantate pe placa de HV (spatiu restrans)
Este destul de dificil de gasit acest rezistor (50 ohm/50W), asa ca s-a optat practic pentru realizarea lui pe placa de HV prin insumarea a 10 rezistoare de 5 ohmi/5W.
Pe placa de HV, in cazul nostru, aceste rezistoare sunt pozitionate in mod gresit, in spatiu restrans. Aceste rezistoare pot functiona in regim termic avansat, valoarea de
50 ohmi/50 W este la limita (preferabil ar fi fost o rezistenta echivalenta de 50 ohmi la o putere superioara; 80 - 100W) si implica disipatie termica maxima; trebuia avut grija ca la proiectarea cablajului imprimat, sa se asigure circulatia de aer eficienta printre rezistoare. Ba mai mult, in mod gresit acest bloc de 10 rezistoare este pozitionat in imediata apropiere a capacitatilor, astfel incat prin caldura degajata, se va transmite (in mod negativ) temperatura suplimentara asupra capacitatilor si in timp acest fenomen duce la "uscarea electrolitului din capacitati" scoarerea lor din parametrii si in final scoarerea lor din functiune. Montarea unui ventilator poate sa fie de mare utilitate aici.
Intre placa de HV si placa de control propriu-zisa exista un protocol bine stabilit. Diverse tensiuni si curenti sunt analizate in placa de control si in functie de valorile presetate se iau actiuni in consecinta.
O alta greseala importanta a placii de HV este pozitionarea lantului de rezistoare de 1 MΩ, divizor de tensiune pentru generarea tensiunii de HV OK, imediat dupa diode, dar inainte de blocul rezistor de limitare a curentului (glitch). In acest fel, nu se mai poate asigura o protectie eficienta, deoarece, placa de control primeste tensiunea de HV OK, dar tensiunea de +HV poate sa nu fie prezenta la iesirea redresorului de HV (se intrerupe un rezistor din cele 10 de 5 ohmi/5W, situatie foarte posibila datorita dimensionarii la limita a acestui rezistor). Placa de control, primind tensiunea de HV OK, va mentine in circuit alimentarea trafului de HV, fara insa ca tubul sa primeasca tensiune in anod; va permite trecerea finalului in secventa de TX, situatie nerecomandata, daca ne gandim ca un GS35b trebuie excitat cu puteri mari (150W).
Pentru ca aceasta protectie sa fie eficienta se intrerupe cablajul aferent divizorului de tensiune HV OK si se va repozitiona exact la iesirea tensiuni de +HV.
Placa de HV:
NOTA :
Am realizat practic sursa ca in figura :
De remarcat ca am introdus in circuit un HV fuse – o siguranta fuzibila, in partea superioara si in exteriorul placii de HV; siguranta construita dintr-un singur fir de cupru, extras dintr-un conductor multifilar de 4 mmp sectiune. Practic o lungime de 10 cm din acest fir, asigura o protectie eficienta la scurt circuit. Am introdus acest HV fuse, ca urmare a multor dicutii pe teme de siguranta a redresoarelor de HV, purtate cu radioamatori - constructori experimentati din Germania si USA.
Am pozitionat conectorii si am marcat tensiunile ce urmeaza a fi exportate spre final:
Am echipat aceasta sursa cu placa de HV in mod experimental, pentru a studia functionabilitatea si fiabilitatea unei astfel de surse in conditii reale de exploatare si trafic radio si in mod voit am ales o tensiune anodica mai mica. Am facut acest stagiu, pregatindu-ma pentru a transforma sursa de 3,6 KV/1A pe care in mod curent o folosesc la finalul cu GS35b.
Problemele legate de sursa de HV fiind rezolvate am trecut la echiparea finalului cu placa de protectie propriu-zisa.
Pentru a putea realiza practic insa acest lucru, trebuia ca placa sa fie echipata in mod particular, pentru a putea asigura protectia unui tub GS35b si apoi presetata sa respecte datele si valorile din fisa tubului GS35b. De mentionat aici ca placa de protectie propriu-zisa a fost conceputa generic sa poata deservi o mare diversitate de triode.
Se consulta fisa tehnica a tubului GS35b
http://www.g8wrb.org/data/Russian/GS-35B.pdf
Am inceput sa fac reglajele "la rece" a placii de protectie:
Am reglat:
In timpul efectuarii acestor teste am descoperit in placa de protectie urmatoarele greseli:
Un terminal al semireglabilului se va conecta la strapul J14 (strapul J14 se gaseste sub rezistenta de 10K/5W), iar celalalt terminal al semireglabilului se lasa neconectat (in aer).
Cu aceaste operatii am incheiat reglajul la rece al placii de control.
Pentru a echipa finalul meu cu aceasta placa, a trebuit sa dezmembrez vechiul final in parti componente. "Am stricat" finalul in cel mai scurt timp posibil, dat fiind faptul ca aceasta este partea cea mai placuta din electronica si la la care ma pricep cel mai bine.
Am trecut apoi la reconstructia noului final. Am repozitionat vechile componente si am adaugat cele noi:
Am reconstruit panoul frontal :
si in final am efectuat conexiunile electrice. Noul vechi final (NOF... hi hi hi) este gata de testare in conditii reale.
Power on :
si dupa temporizarea de 3 minute redresorul de HV este cuplat automat in circuit :
Ready !!
S-a conectat sursa de HV, am apasat PTT incarcand din transceiver putere in mod progresiv. Urmaream indicatia reflectometrului, 100W out, 200 W out, 300W out, 400W out si cand ma bucuram mai mult de reusita … mult fum din sursa de HV.
Binecunoscutul miros de conductor ars a invadat casa, si tensiunea anodica s-a oprit. Finalul a semnalizat faultul – un lucru bun, un test neplanificat incheiat corespunzator. Am apasat "Reset" si finalul semnaliza lipsa tensiunii anodice – test corect.
Bineinteles ca nici sotia mea nu a pierdut ocazia sa–mi spuna " faci deja focul ? Ce a venit iarna asa de repede ?" Apoi a continuat "Iar ti-ai adus tancul in casa ?". Vazandu-ma ca nu prea imi arde de glume a inchis discutia parafrazand : "Soba asta e buna sa afume tata carnatii la iarna, lasa-l asa, nu mai umbla la el !"Apoi a parasit in sfarsit incaperea.
Am desfacut sursa de HV sa vad ce s-a intamplat acolo. M-a bufnit rasul cand am vazut ce era de vina, in loc de resistente de 5,6 ohmi, montasem rezistente de 56 ohmi in glitch. Nu stiu cum am reusit sa citesc eu pe rezistente aceasta valoare si sa o consider ca fiind cea necesara. Greseala absolut copilareasca. Normal ca in emisie cand curentul a inceput sa creasca, blocul de 10 rezistente s-a transformat in resou si a ars si PVC-ul la niste conductori de prin preajma.
Am inlocuit, a doua zi rezistentele buclucase si am reluat testele. In sfarsit totul OK. Era ora 2 noaptea cand l-am sunat pe prietenul meu George – YO3ICW si i-am zis ca nu e timp de dormit si sa facem niste teste. (Lucrez mai mult noaptea, asta si datorita faptului ca mireasa doarme (si tace), iar in casa mai este un "inginer electronist" – fiul meu, in varsta de 1 an si opt luni si ne certam pe scule si pe idei).
Cu 35 W input, la o tensiune anodica de 2500 Vcc in gol si 2200 Vcc in sarcina, am obtinut putin peste 750 W output in FM, cu un curent anodic de aproape 700 mA si curent de grila 230 mA. Mai mult cred ca nu puteam sa obtin din aceasta sursa de HV.
Am trecut apoi in CW si SSB unde am efectuat "primul QSO" cu mine insami, YO3ICW – George, punandu-mi telefonul la difuzorul transceiverului sau unde mi-am auzit si evaluat propriile semnale receptionate in Bucuresti.
Randamentul obtinut este de 50%, multumitor in conditiile in care sursa de HV folosita a fost una subdimensionata si nu am reusit decat sa gidil un pic "monstrul" din tubul GS35b.
Concluzii finale:
Departe de mine ideea de a da nastere de polemici pro si contra. Nu evaluez in nici un fel acest set de placi, ba chiar am deosebita stima si respect pentru radioamatorii care intreprind ceva. Ca acel ceva nu este perfect sau nu se ridica la standarde personale, e alta poveste. Si orice lucru gresit se poate indrepta. E de fapt ca in basmul cu Harap Alb, daca nu ar fi existat nu s-ar fi povestit. Dar setul de placi exista si eu am incercat sa va aduc povestea.
Cred ca sunt si alti posesori ai acestui set de placi, si alti doritori si fiecare, in urma citirii acestui articol si-a format o idee personala, despre setul de placi HV + control care s-au produs in urma dezvoltarii proiectului comun, atat de comentat pro si contra pe internet. Las la libera dvs apreciere daca merita achizitionate si folosite sau nu si totodata am speranta ca aceste consideratii vin si in sprijinul radioamatorilor care nu sunt ingineri electronisti, dar vor sa dimensioneze corect o sursa de HV.
Pentru eventuale relatii suplimentare si detalii va stau la dispozitie.
73 si trafic placut !
Bibliografie:
Articol aparut la 24-10-2010 19299 Inapoi la inceputul articolului |
Comentariul trebuie sa se refere la continutul articolului. Mesajele anonime, cele scrise sub falsa identitate, precum si cele care contin (fara a se limita la) atac la persoana, injurii, jigniri, expresii obscene vor fi sterse iar dupa caz se va ridica dreptul de a posta comentarii.
|
Copyright © Radioamator.ro. Toate drepturile rezervate. All rights reserved
Articole | Concursuri | Mica Publicitate | Forum YO | Pagini YO | Call Book | Diverse | Regulamentul portalului | Contact |