"Бесконечный" проект лампового аппарата



Рекомендую: ПЕЛАГЕЯ!

pelagea.jpg

Фанаты группы ПЕЛАГЕЯ ("Полефаны") В Контакте

Концерт на площади Минина в Нижнем Новгороде 9 Мая 2013

Мини-концерт в Магасе (Ингушетия) 4 Июня 2014

Создайте тему (если она ещё не создана) на моём форуме http://ra3pkj.keyforum.ru (кликабельно)

 

Чистые платы для различного применения от Юрия (R3KBL) на его сайте http://sdrham.ru (кликабельно)

 

Ретро CW соревнования 4 октября 2020г. в 07:00 UTC (кликабельно)

 

 

Вводная информация

Сначала это будет вседиапазонный супергетеродинный приёмник с двойным преобразованием в ретро-стиле (с прицелом на трансивер), а затем трансивер с выходной мощностью около 40 Ватт. Тракты приёма и передачи будут раздельные (не люблю компромиссные решения в виде сиамских близнецов). Приёмная часть будет всеволновой - условно от 100кГц до 30МГц с разделением по диапазонам шириной 2МГц.
Предусмотрю выход первой ПЧ (8,5МГц) на SDR-панораму. Преобразование вверх не планирую. Основная фильтрация будет по второй ПЧ (500кГц). В общих чертах так.

Хочется что-то сделать для души. Чтобы стояло на столе и радовало своим видом. И не только меня, но и домочадцев. Отсюда вытекает простой вывод - стиль "милитари" не годится. Выглядеть должно по-домашнему, иначе говоря стиль "дерево". А вообще, это что-то из детства. Впервые услышал радиолюбителей на бытовой ламповый приёмник 2 класса (добавил, естественно, детектор SSB,CW и сделал диапазон 80 метров), такой солидный деревянный корпус - сколько ночей я провёл, выискивая редкие станции на 80 и 40 метров при свете синего плафончика, закреплённого на морде лица приёмника. И даже S-метр какой-то сделал. Карточки наблюдательские выписывал. 1974 год, мне 15 лет:

my_retro_photo.jpg 

Отвлёкся. В этом разделе я не ставлю задачу спроектировать и изготовить завершённый ламповый аппарат. Универсальное шасси и универсальная передняя панель позволяют опробовать различные схемные решения и конструктивные узлы. Делаю для своего удовольствия, пока не надоест. И возможно, не раз возвращаясь к уже сделанному. Удивлены? Да нет, всё нормально. Просто, я так развлекаюсь периодически.

 

Концепция проекта

Я не собираюсь использовать оптимальные и рациональные решения. Я собираюсь использовать максимальные решения. Степень "максимальности" я буду выбирать сам. Некоторые решения могут носить временный характер или же компромиссный характер вследствие выбранной общей структуры аппарата (так сказать, компромисс поневоле).

Как я уже говорил выше, аппарат должен быть снаружи сделан под дерево, и вообще похож на некий бытовой аппарат. Цель - гармонировать с жилым помещением. Конструкция должна быть легко модернизируемой на любом этапе - любой фрагмент конструкции можно выкинуть и быстро заменить другим. Основа конструкции - Универсальное шасси и универсальная передняя панель. Универсальное шасси описано здесь http://ra3pkj.ru/page30.shtml Универсальная передняя панель мыслится мне как набор фрагментов, вырезанных из ламината (поверхность ламината рельефная, что сильно напоминает реальное дерево). Каждый из фрагментов независим от других и поэтому может быть заменён без ущерба для других фрагментов. Вот так:

tube_project_1.jpg

Что касается акустики, то я, как человек с музыкальным слухом, не могу допустить применение миниатюрных визгливых динамичков, да ещё не дай Бог, расположенных сбоку или сверху. Только большой фронтальный динамик способен наполнить комнату баритонистым звуком, от которого не скривятся лица домочадцев (и моё тоже). Кто-то скажет - подключи колонку. Да, нет! Аппарат должен быть самодостаточным.

Проект должен содержать в основном легкодоставаемые детали. Считаю, что специфические детали (крутые переменные конденсаторы, верньеры, кварцевые фильтры и другое) именно в этой конструкции следует избегать. Кто-то ухмыльнётся, типа - "а чего же ты тогда сделаешь приличного?". А вот попробую, и всё тут!

Ясно, что внешней полной экранировки не будет. Может быть и не надо делать полную экранировку, так как экранировка отдельных чувствительных узлов всё-таки в приоритете.

Да, кстати, шашлык (кто не в курсе - галетный переключатель с множеством галет) отменяется, как представляющий из себя безумие в области человеческих знаний о любительской коммутации резонансных цепей.

Вспомним, что Господь нам дал кварцевые резонаторы для того, чтобы мы не плевались от дрейфа частоты. Безусловно, первый гетеродин не будет простым ГПД, а будет интерполяционным ГПД. Другими словами, первый гетеродин будет состоять из переключаемого кварцевого генератора, непереключаемого плавного генератора и смесителя.

И наконец - все решения будут максимально ламповыми. Другими словами, там где можно применить лампы, там они будут применены.

 

Технология вырезания фрагментов передней панели из ламината

Ламинат, используемый в быту для настилки полов, довольно твёрдый материал. К тому же лицевая сторона ламината покрыта тонким, но очень прочным слоем неизвестного мне состава. Это покрытие скользкое. Указанные свойства ламината определяют методы работы с ним в домашних условиях.

tube_project_8.jpg

Учитывая, что поверхность ламината скользкая, то я настоятельно рекомендую использовать металлический угольник для разметки. Обычная линейка моментально съедет в процессе разметки. Сначала линия реза намечается карандашом, далее острой чертилкой пытаемся нарушить верхний очень твёрдый слой. После чего резаком, изготовленным из ножовочного полотна, окончательно прорубаемся через твёрдый слой и углубляемся на 1мм. Теперь можно спокойно пилить ножовкой. Отрезанный торец равняем напильником, доводим при помощи плоского надфиля и окончательно шлифуем наждачной бумагой, закреплённой в приспособлении с резиновой подошвой (шлифовальный брусок - продают в магазинах).

Внимание! Сначала надо отрезать цельный кусок, предварительно разметив его поперёк листа ламината. И только после этого можно окончательно разметить этот кусок вдоль (условно вдоль листа ламината) до необходимого размера будущего фрагмента. Такой метод позволит использовать металлический угольник на всех стадиях разметки. Инструменты, используемые при работе с ламинатом, не должны быть тупыми, иначе только изуродуете ламинат. Это важно!!!

 

Сборка передней панели

1. Нижний фрагмент передней панели предназначен для размещения различных органов управления (тумблеры, кнопки, регуляторы). Закрепление фрагмента двумя болтами:

tube_project_2.jpg

С обратной стороны установлен пластиковый упор, чтобы фрагмент не прогибался при нажатии на него (вид снизу шасси):

 tube_project_3.jpg

В увеличенном виде:

tube_project_4.jpg

2. Средний фрагмент передней панели имеет отверстия для установки измерительной головки небольшого размера типа М42301. Головка будет (как минимум) служить S-метром, измерителем напряжения анодного источника и измерителем анодного тока выходной лампы передатчика. Можно в принципе навесить ещё какую-нибудь функцию. Шкала головки, естественно, в последствии будет заменена. Головка покрашена серебрянкой. Стекло при покраске защищал изолентой белого цвета. Это удобно, так как белая изолента контрастирует с изначальным чёрным цветом головки и эластична, что позволяет в некоторой степени подгонять под нужный размер, прощая нам неточность отреза её кусков. При покраске не надо обильно распылять краску, лучше подождите пока первый слой подсохнет. Высыхая, краска выравнивается, что скроет мелкие неровности в виде капель.

tube_project_5.jpg

Вид смонтированного среднего фрагмента панели:

tube_project_6.jpg

Ниже на фото показан вид сзади на средний фрагмент передней панели. В алюминиевом уголке шасси сделан полукруглый вырез для головки:

tube_project_7.jpg

3. Смонтирован акустический фрагмент передней панели. Обрамление динамика получено из Китая. Дороговато оно для меня получилось (пересылку недешёвую задвинули), но что не сделаешь ради искусства. Обрамление закрепил саморезами, предварительно просверлив сквозные отверстия меньшего диаметра:

tube_project_9.jpg

Акустический фрагмент передней панели прикрепил к шасси двумя болтами, а в алюминиевом уголке шасси сделал полукруглый вырез (смотри фото ниже). Широкополосный динамик 5ГДШ4-4 сопротивлением 4 Ома от старого советского цветного телевизора закрепил саморезами, предварительно просверлив глухие отверстия меньшего диаметра (перед тем, как сверлить глухие отверстия, намотайте изоленту на сверло для ограничения хода сверла, в противном случае просверлите насквозь, не заметив как!):

tube_project_10.jpg

4. Смонтировано "окно в мир" (шкала будет позже):

tube_project_11.jpg

Сзади "окно в мир" закреплено при помощи горизонтального уголка 12х12мм и болтов М4 (имеется один саморез в глухом отверстии), а также двух вертикальных уголков 15х15мм и некоторого количества саморезов в глухих отверстиях:

tube_project_12.jpg

Тут подошли из Китая красивые декоративные шайбы золотистого цвета под потайные головки винтов М4:

tube_project_13.jpg

 

Сборка блока питания и УНЧ

Теперь можно паять. Первым делом блок питания и УНЧ.

tube_trx_ra3pkj.gif

Ниже на фото вид на стабилизатор +220В (в центре), УНЧ (справа) и силовой трансформатор с сетевым фильтром:

tube_project_16.jpg

tube_project_17.jpg

Сразу скажу,что добился очень низкого фона переменного тока и шума УНЧ, что даже в наушниках практически ничего не слышно.
Кстати,...вообще-то применение лампы 6Ф5П в УНЧ позволяет добиться исключительно малого уровня фона переменного тока даже без применения стабилизатора +220В. Для этого достаточно использование только больших ёмкостей электролитических конденсаторов (до 220мкФ) в RC-сглаживающих цепях как в аноде, так и в экранной сетке (проверено на практике). Объясняется это тем, что лампа 6Ф5П в отличие от 6П14П имеет слабую (пологую) зависимость анодного тока от напряжения на аноде, что делает эту лампу малочувствительной к пульсациям анодного напряжения, чего не скажешь о 6П14П, имеющей крутую зависимость анодного тока от напряжения на аноде. Поэтому при использовании 6П14П даже тщательное сглаживание пульсаций при помощи RC-фильтров с большими ёмкостями по цепям анода и экранной сетки не позволяет полностью подавить фон (проверено в Рекорд-314).
Однако, я отвлёкся. Применение стабилизатора +220В не даёт шансов для пульсаций выпрямленного напряжения вообще.

Кому интересно, сообщаю, что темброблок оптимизировался в программе Tone Stack Calculator (скачать у меня - tsc_setup.zip). Программа проста и осваивается "на раз". Модель для симуляции - "James". Номиналы компонентов в симуляторе можно изменять двойным щелчком мыши. Не забудьте указать для регуляторов НЧ и ВЧ зависимость сопротивления от угла поворота. Я использовал переменные резисторы (широкораспространённые китайские) с линейной зависимостью, что явно лучше в данном случае. Номинал нагрузочного сопротивления темброблока должен быть достаточно большим, иначе получить приемлемые параметры темброблока не удастся. Величина нагрузочного сопротивления является результатом параллельного соединения переменного резистора громкости и резистора утечки в сетке пентода.
При синтезе темброблока пришлось учитывать большое затухание в темброблоке и невысокое усиление двухкаскадного УНЧ. Иначе говоря, целью подбора номиналов являлось получение минимального затухания в темброблоке и одновременно получение при этом достаточной глубины регулирования тембра. И это удалось!
Точка перегиба получилась не постоянной, меняется от 800 до 1000Гц (1000Гц при максимальном подъёме НЧ и ВЧ). Линейная АЧХ получается при положении регуляторов НЧ и ВЧ в позиции 43%. Глубина регулирования НЧ (относительно линейной АЧХ) -8дб/+7дб на частоте 70Гц, а ВЧ -17дб/+5дб на частоте 7кГц, что актуально для АМ. На частоте 3кГц глубина регулирования ВЧ -10дб/+4дб. При монтаже темброблока следует применять элементы с точностью номиналов не хуже +-5%. Что касается типов конденсаторов, то я применил слюдянные КСО. Можно использовать различные плёночные. Ниже показаны реальные АЧХ усилителя НЧ вместе с темброблоком (в качестве источника сигнала использовался программный генератор шума), которые практически точно совпали с расчётными в симуляторе.

Положение регуляторов НЧ и ВЧ на минимуме:

low.gif

 

Положение регуляторов НЧ и ВЧ на максимуме:

hight.gif

УНЧ имеет очень слабую общую ООС. Тем не менее, отключение и подключение ООС даёт, хотя и малозаметное, но всё-таки слышимое смягчение звука. Неправильное подключение обратной связи к вторичной обмотке выходного трансформатора даёт не ООС, а ПОС. Естественно, УНЧ сразу превращается в генератор (визжит знатно!). Так, что не перепутайте подключение!

В связи с намерением применить детекторы АМ и SSB  с относительно не высокими выходными сопротивлениями, то входное сопротивление УНЧ по переменному току (акцентирую - по переменному!) сделал 100кОм. Это резко снизило наводки на вход УНЧ и собственный шум триода. Хорошо бы сделать 20кОм (шипение предварительного усилителя отсутствует полностью), но это уже не реально, так как детекторы просядут. С другой стороны, выходные сопротивления детекторов вследствие их низких значений сами дадут нужный эффект по снижению сопротивления на входе УНЧ, и соответственно снизяться наводки и шум.
В УНЧ для регулирования громкости использован переделанный китайский сдвоенный переменный резистор на 500кОм. Собственно, переделка свелась к замене одной резистивной подковки с 500кОм на 100кОм, взятой от такого же сдвоенного переменного резистора. При этом замена производится исключительно легко, всего лишь надо отогнуть четыре лапки и снова их загнуть. Наличие сдвоенной регулировки дало плавное нарастание громкости на начальном участке.

tube_project_15.jpg

Монтаж УНЧ:

tube_project_19.jpg

Теперь о блоке питания. Ничего особенного в нём нет. Все анодные выпрямители построены по схеме удвоения. Напряжение +600В предназначено для будущего выходного каскада передатчика.
Ламповый стабилизатор удерживает выходное напряжение +220В с точностью 1% при падении сетевого напряжения до ~205В и при токе нагрузки 110мА. Намерен уложиться в этот ток потребления при построении малосигнальной части трансивера. Если предусмотреть напряжение на входе стабилизатора выше, чем имеется в данном блоке питания, то можно добиться впечатляющих результатов при более значительном токе нагрузки и при более значительном падении сетевого напряжения.
Аналогично обеспечивается удержание выходного напряжения +220В при росте сетевого напряжения до ~250В и выше (выше точно проверить не могу - стрелка вольтметра Латра упирается в ограничитель).

Монтаж стабилизатора:

tube_project_20.jpg

В целях экономии места все электролитические конденсаторы блока питания размещены в горизонтальном положении в подвале шасси под силовым трансформатором:

tube_project_18.jpg

 

Второй этаж

Стало ясно, что шасси маловато будет. Хорошо, что в нашем хозмаге появились дюралюминиевые тавры, Ш-образные профили, двутавры, несимметричные уголки (ну вы поняли), что облегчило строительство локального второго этажа:

tube_project_21.jpg

tube_project_22.jpg

 

Обживаю второй этаж

На втором этаже запрессовал резьбовые бонки для крепления различных модулей. Установлен модуль вспомогательных напряжений (пока смонтирован стабилизатор -6,3В для питания накала двух-трёх ламп в ответственных местах и питания различных отрицательных подпорок, в частности в АРУ):

tube_project_23.jpg

tube_trx_ra3pkj_1.gif

 

Интерполяционный первый гетеродин (блок первого гетеродина) - проект

Как я уже говорил выше - приоритет за лампами! Блок первого гетеродина включает в себя переключаемый кварцевый генератор, не переключаемый плавный генератор (с оговоркой - на одном из диапазонов предусмотрено смещение частоты плавного генератора на величину 2МГц) и смеситель, в задачу которого входит сложение (акцентирую: не вычитание) частот двух этих генераторов.

Частотный расклад сформировался, когда однажды проснулся в 4 часа утра (извините за подробности) и в течение пяти часов, потратив достаточное количество чернил и бумаги, родил то, что хотел:

- Приём в диапазоне от 100кГц до 31МГц (при первой ПЧ 8,5МГц) с разбивкой по диапазонам шириной 2МГц (итого 16 диапазонов).
- Все диапазоны имеют прямую шкалу.
- На НЧ диапазонах Fгет выше Fвх, а на ВЧ диапазонах ниже Fвх (переход на другую боковую SSB происходит начиная с диапазона 13...15МГц).
- Всего семь кварцев! Значения частот чётные и круглые! Доставаемость без вопросов.
- Всего семь LC-фильтров на выходе гетеродина. Надо посмотреть, может удастся обойтись одной-двумя катушками с переключаемыми конденсаторами.

Частота плавного генератора Fгпд = 4,5...6,5МГц. Исключение: в диапазоне 15...17МГц частота Fгпд = 6,5...8,5МГц.
На всех диапазонах частота блока первого гетеродина Fгет = Fкварц + Fгпд.

Fвх, МГц     Fгет, МГц       Fкварц, МГц     Примечание
    0,1...2       8,5...10,5             4                -
      2...4     10,5...12,5             6                -
      4...6     12,5...14,5             8                -
      6...8     14,5...16,5            10                -
     8...10     16,5...18,5            12                -
    10...12     18,5...20,5            14                -
    12...14     20,5...22,5            16                -
    13...15       4,5...6,5             -                -
    15...17       6,5...8,5             -   Fгпд = 6,5...8,5МГц
    17...19      8,5...10,5             4                -
    19...21     10,5...12,5             6                            -
    21...23     12,5...14,5             8                -
    23...25     14,5...16,5            10                -
    25...27     16,5...18,5            12                -
    27...29     18,5...20,5            14                -
    29...31     20,5...22,5            16                -

Тщательный анализ поражённых точек не проводил, так как опасаюсь, что тогда этот гетеродин превратится в долгострой. Но анализ до вторых гармоник генераторов всё-таки сделал. Нашёл следующее:

- Поражённая плывущая точка на диапазоне 10...12МГц (вторая гармоника ГПД).
- Поражённая точка на частоте 28МГц (вторая гармоника кварца 14МГц).
- Поражённая плывущая точка на диапазоне 17...19МГц (вторая гармоника с выхода блока гетеродина).
- Частота первого гетеродина равна частоте первой ПЧ на краю диапазонов 15...17МГц и 17...19МГц.

Если найду ещё поражённые точки, то допишу список.

Ждём продолжения...