Prints en condensatoren

In onze vorige aflevering waren we bij de aanschaf van de kast gebleven. Alvorens uw soldeerlust bot te vieren op de componenten, is het zaak om eerst een goede plaatsbepaling te maken waar welke onderdelen in de kast, respectievelijk op het chassis een plaatsje krijgen. Om dat te kunnen doen is het handig dat we eerst alle 'grote' onderdelen verzamelen dan wel maken.

Componenten

Onder de onderdelen die de grootte van de kast bepalen vinden we als eerste natuurlijk de hoogspanningstransformator, maar die hadden we al. Verder hoop ik dat u een keuze heeft kunnen maken uit de aangeboden buizentabel. Denk er wel om dat bij elke buis ook een voet hoort. Deze kunnen we eventueel ook zelf maken, maar dat voert een beetje te diep voor dit artikel. Verder zijn de zogeheten 'loading' en 'tuning' condensatoren relatief grote componenten. Ook de gelijkrichtercomponent kan behoorlijke afmetingen aannemen. Als laatste noemen we het Pi-filter en de gloeistroom trafo.

Op foto 1 ziet u een gedeelte van de componenten, los op het chassis gezet. Duidelijk te zien is dat de buis altijd zo dicht mogelijk bij de afstem condensatoren moet staan, evenals het Pi-filter.

Op foto 2 ziet u het Pi-filter en de condensator voor het chassis liggen, deze onderdelen worden straks boven de gloeistroom trafo en de loading C geplaatst. We zullen alle getoonde onderdelen even de revue laten passeren zodat u voldoende tips en inzicht krijgt hoe een en ander gemaakt, respectievelijk verkregen wordt.

Print

Op foto 3 zien we een detailopname van de zogeheten loading C.

Deze condensator verzorgt straks de aanpassing van het Pi-filter aan de 50 ohm kabel. Als we een lineaire versterker willen maken tot en met 160 meter is het raadzaam hiervoor een 5-voudige afstem C te nemen van 5 x 470 pF. Als u echter tot 80 meter wilt gaan is 4 x 470 pF ook voldoende. Maar waar vind je zo'n ding? Heel eenvoudig, in de dumpapparatuur die op radiomarkten wordt aangeboden. Maar een rondje langs bevriende radioamateurs kan ook heel vruchtbaar zijn.

Op foto 4 zien we een printplaatje met een aantal diodes. Gemaakt volgens het schema van figuur 1. Het maken van zo'n printplaatje is best eenvoudig. Uitgaande van enkelzijdig epoxy printplaat van 1 à 3 millimeter dik, niet kritisch dus. Teken met een dunne viltstift eerst de vakjes die u wilt 'overhouden'. Ga vervolgens met een stanleymes, langs een stalen liniaal, over deze viltstift lijntjes, met andere woorden: maak een dikke inkerving in de koperfolie. Verwarm vervolgens het te verwijderen koper met een soldeerbout, flink tin toevoegen, en trek met een pincet het koper weg tussen de 'eilanden'. Bij het aantrekken van de folie steeds de bout op de plaats houden waar het koper loslaat van de epoxy. En ziedaar, binnen tien minuten hebt u een prachtig printplaatje voor de hoogspanningsdiodes. Maak het niet te klein en houd er rekening mee dat tussen de + en de - een spannings verschil staat van 4000 volt! Dus 1 centimeter ruimte tussen de eilanden kan geen kwaad. Natuurlijk kunt u het plaatje ook gewoon etsen.

Afstemmen

Vervolgens komen we bij de zogeheten 'tuning C', de afstemcondensator (foto 5) die straks aan de anode kant van het Pi-filter komt.

Een lastig product om op de kop te tikken, maar er is een truc. Eerst even wat achtergrond: op deze condensator komt een zeer hoge HF wisselspanning te staan. Nu is uit de praktijk gebleken dat de afstand tussen de platen van de condensator gelijk of groter moet zijn dan 1 millimeter per 1000 volt. We hebben in onze opstelling een spanning van 4000 volt, dus de afstand tussen de 'geïsoleerde' vaste platen en de geaarde draaibare platen moet minimaal 4000/1000 = 4 mm bedragen. Daar zit de kneep: aangeboden condensatoren op radiomarkten hebben meestal een plaatafstand van 2 à 3 millimeter.

En nu de truc: als we nu een goede condensator nemen met een plaatafstand van 2 millimeter en we verwijderen om en om een plaat dan krijgen we precies de benodigde 4 millimeter. Op foto 5 is goed te zien dat op het draaibare deel er nog een plaat heeft tussen gezeten.

Hoe doen we dat? Gewoon de gehele afstem condensator uit elkaar halen/schroeven, maar let op het kogeltje. Met een flinke tang met platte bek aan één uiteinde aan de plaat op de rotor trekken en met een beetje wrikken laat hij gewoon los. Dit doen we dan om en om. Als we het heel netjes willen doen en we hebben een draaibank, dan kunnen we de lege ontstane groeven nog even wat uitdraaien om ook daar de afstand tot de vaste platen op een goede afstand te brengen. Het vaste gedeelte behandelen we op dezelfde wijze: om en om een plaat loswrikken met de tang.

Nu kan de condensator weer gemonteerd worden, echter je zult merken dat de rotor iets (2 mm) opgeschoven moet worden om precies in het midden van de vaste platen uit te komen. Met twee ringetjes van 1 millimeter dikte aan de binnenzijde van de uitgaande as kunnen we dit ondervangen. De grote moer waarin zich het kogeltje bevindt gaat dan 2 millimeter naar achteren. Mocht dit niet goed werken, plaats dan ook dezelfde ringetjes tussen de vier afstandhouders van de condensator.

Gedaald

Maar zult u zeggen, door deze actie is wel de waarde van de afstem C behoorlijk gedaald! Dat klopt, maar hoe we dat oplossen ziet u in een volgende aflevering. Als de waarde van de bewerkte condensator in de buurt van de 100 pF ligt bent u op de goede weg. Een ander, maar ook duurder alternatief is een zogeheten 'vacuümcondensator' (foto 10).

Deze zijn verkrijgbaar in alle waarden van 10 tot 500 pF bij 5 tot 35 kV. Prima geschikt dus en beslist aan te raden. Echter bedenk wel, dat voor het gebruik van deze types er een vertraging gemaakt moet worden. Deze condensatoren moeten 10 tot 20 keer rondgedraaid worden voor het hele bereik. Er moet dus een soort vertragingsmechanisme op het front gemaakt worden om tot een stabiele en van te voren te bepalen aflezing te komen. Maar nogmaals, zo'n condensator is elektrisch gezien een stuk beter dan een luchtcondensator, en als u er een heeft zou ik hem altijd gebruiken, maar het vertragings- en uitleesmechaniek moet u zelf bedenken, want dat valt buiten de strekking van dit artikel.

Gloeistroom

En dan de gloeistroomtrafo. Het is geen moeilijk onderdeel, maar een beetje huisvlijt is wel weer nodig. Als u een keuze heeft gemaakt uit het arsenaal aan buizen kunt u in de tabel uit aflevering 1 (RAM 255) lezen wat respectievelijk de gloeispanning en de bijbehorende stroom is.

We nemen als voorbeeld de TB 3,5/750. De gloeispanning is 5 volt bij 14 ampère. Ga je op zoek naar een bijbehorende transformator dan geef ik u weinig kans: die zijn er (bijna) niet. Maar het kan goedkoop en simpel. Neem een gewone transformator zoals die bijvoorbeeld vroeger in radiotoestellen zaten. Of neem een ander type trafo waarvan u weet, of kunt zien, dat de primaire 220 wikkeling het dichts bij de kern ligt. Als het pakket ook nog de afmetingen heeft van ongeveer 8 bij 8 centimeter bij een dikte van 5 centimeter dan zit u goed. Verwijder, met Stanleymes en kniptang, alle 'buitenste' windingen totdat u bij de primaire 220 volt wikkeling bent aangekomen. Leg nu twee wikkelingen willekeurig draad om het pakket en sluit de trafo aan op 220 V. Meet nu de spanning over deze twee wikkelingen. Waarschijnlijk ligt die in de buurt van 0,5 volt.

Wat weten we nu?

Als twee wikkelingen 0,5 volt opleveren dan heeft u voor 5 volt dus 5/0,5 x 2 = 10 wikkelingen nodig. Maak er maar elf windingen van, want er zal altijd een beetje spanningsverlies optreden in de bedrading. Bij de lokale bouwmarkt koopt u vijf meter blauwe of bruine installatiedraad en daarvan steekt u elf windingen rondom de kern. Deze draad is voldoende dik om de benodigde 14 ampère te kunnen leveren. Om de trafo er nog wat professioneler uit te laten zien kunt u brede tape of papier over de windingen leggen. Foto 7 geeft een beeld van zo'n zelf gewikkelde trafo afgewerkt met een brede strook papier.

Wat tevens op deze foto te zien is, is de kleine transformator die de spanning levert voor het relais en de signaallampjes. U zult nu moeten beslissen of u afwerkt met een 24V of 12V besturingssysteem. Of anders gezegd, beschikt u over voldoende 24V relais en lampjes neem dan 24 volt, is de voorraadschuur gevuld met 12 volt relais en lampje, neem 12 volt. Voor de verdere werking van de versterker maakt het niets uit. Het kan ook zijn dat u een gloeistroomtrafo heeft genomen waar de 12 of 24 wikkeling ook op is blijven zitten. Het is geen probleem om dan die te gebruiken.

Condensator

Op foto 8 ziet u een Pi-filter, ook wel anode kring genoemd.

Ik heb die hier alleen maar even bijgehaald om de afmetingen van de kast te bepalen. We komen hier later nog uitvoerig op terug.

Rest ons nog het laatste volumineuze onderdeel en dat is de condensator voor de gelijkrichting. Als we een gelijkspanning hebben van 4000 volt hebben, dan we ook een condensator nodig van die spanning. Dit is op twee manieren te verwezenlijken:

1. Door een zogeheten blokcondensator, of

2. door een aantal in serie geschakelde elektrolytische condensatoren.

Ik kies meestal voor 2, en wel om een aantal redenen. Ten eerste kun je met het in serie schakelen van elektrolytische condensatoren zelf de vorm van het condensator 'blok' bepalen. Verder is het volume, bij dezelfde capaciteit, bij een serieschakeling veel kleiner dan bij een blokcondensator. En tenslotte kun je de bleeders (zie verderop) meteen gebruiken als spanningsverdelers over de in serie geschakelde condensatoren.

Hoeveel condensatoren heb je nodig? Simpel, op elke elektrolytische condensator staat de maximale werkspanning aangegeven, meestal tussen de 300 en 600 volt. In onze opzet zijn de condensatoren 220 µF bij 500 volt. Bij een totaalspanning van 4000 volt hebben we dus 4000/500 = 8 condensatoren nodig. De benodigde capaciteit bij CW en SSB gebruik ligt op minimaal 25 µF. In dit geval dus 220µF/8 = 27,5 µF. Voldoende dus, maar nogmaals, een grotere capaciteit en een hogere spanning van de individuele elektrolytische condensatoren is geen probleem, alleen maar beter.

Bleeder

U bent al het Engelse woord 'bleeder' tegengekomen. Dit is een weerstand die over de condensator geschakeld wordt om de spanning te laten weg 'bloeden' op het moment dat de versterker uitgeschakeld wordt. Echter, om deze weerstand een beetje effectief te maken gebruikt hij ook een beetje van het vermogen, dus moet deze weerstand van een redelijk wattage zijn. Laten we zeggen dat we 10 mA laten wegvloeien via deze weerstand, dat betekend bij 4000 volt een waarde van 4000/0,01= 400 kilo-ohm. Het vermogen van deze weerstand zou 4000 x 0,01 = 40 watt moeten bedragen, en waar vindt u zo'n weerstand? De waarde van 39 kohm (33 mag ook) is een vrij normale handelswaarde bij een vermogen van 7 watt. Acht van deze weerstanden in serie geeft een totale weerstand van 8 x 39 = 312 kohm bij een vermogen van 8 x 7 = 56 watt, prima dus.

Echter, we geven deze weerstanden nog een functie. Gezien het feit dat de tolerantie van elektrolytische condensatoren binnen de zeer ruime grens ligt van -10 en + 20% ligt zult u begrijpen dan ook de inwendige wisselspanningsweerstand van deze condensatoren onderling nogal verschillend kan zijn. Zonder bleeders zou dat betekenen dat over de ene bijvoorbeeld 550 volt gelijkspanning staat en over zijn buurman maar 450 volt. Om die verschillen weg te werken zijn de bleeders uitstekend geschikt. Omdat de weerstand van de bleeders vele malen kleiner is dan genoemde inwendige weerstand van de condensatoren, zal de aangelegde spanning zich keurig, in dezelfde proporties, over alle condensatoren verdelen. In tekening 2 is aangeven hoe een en ander geschakeld is.

Het benodigde printje kunt u weer op dezelfde manier maken als het printje van de gelijkrichter. Op de foto is duidelijk aangegeven hoe de koperbanen zijn weggesneden en de bleeders gemonteerd zijn. Een laatste voordeel van deze bleederconstructie is de uitlezing van de totale spanning. Het zou een beetje eng zijn om de totale spanning van 4000 volt - al dan niet met een voorschakelweerstand - aan een voltmeter op het frontpaneel aan te bieden. We kunnen nu volstaan met een uitlezing van de laatste bleeder van de serieschakeling. Immers, wanneer de spanning over de laatste bleeder 500 volt bedraagt dan zal de totaalspanning 8 x 500 = 4000V bedragen. Deze 500 volt kunnen we veilig en via een weerstandje/potmeter aanbieden aan een voltmeter op het front. Deze is in de schakeling van figuur 2 opgenomen. Tevens ziet u dat de plaats van de ampèremeter (0-1A) is opgenomen. De plaats van de ampèremeter in de schakeling is zo gekozen dat hij niet uitslaat (tenminste niet te ver) als de elektrolytische condensatoren geladen worden tijdens het inschakelen. Tevens is dit een veilige plaats mocht er een spontane overslag plaats vinden tussen en over de condensatoren. De ontlaadstroom loopt dan niet via de meter waardoor hij gespaard blijft.

Tot zover deel 2. In de volgende aflevering gaan we de in deel 1 en 2 verzamelde onderdelen samenvoegen.

Heeft u vragen over deze eerste aflevering, vraag het de redactie van RAM: redactie.ram@bdu.nl.