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Notice

AMPLIFICATORE LINEARE 1KW - 50 MHz CON 3-500Z

Tratto da: RADIORIVISTA  7 / 2000  pag.19


PROGETTO  e  COSTRUZIONE  di

I8SKG - GIUSEPPE  BALLETTA

IK8MKK - MICHELE  VISCA


Per potere fare un certo traffico di natura esclusivamente sperimentale in VHF, sui 6 metri, in S.S.B - CW,  è oltremodo interessante la resa di un tubo elettronico particolarmente caro agli OM :
La  3 – 500Z.

 

 

Chi conosce il menzionato tubo elettronico, ne conosce anche la affidabilità e la versatilità dello stesso  senza patemi d’animo e di tasca.
L’ utilizzo tipico della 3 – 500Z è quello di un amplificatore di R. F. con Griglia a massa, e le cui caratteristiche sono di seguito riportate (Radio Amateurs Handbook):.


3 – 500Z

Massima potenza di dissipazione anodica     500 W
Massima tensione anodica                             4000 V
Massima corrente anodica                             400 mA
Massima frequenza di utilizzo                       110 Mc
Alimentazione di catodo                                5 V  -  14, 5 A
Capacità di ingresso                                       7, 4 pF
Capacità griglia – anodo                                4, 1 pF
Capacità di uscita                                           0, 07 pF



Condizioni tipiche in amplificatore con griglia a massa :

Tensione anodica                                           3000 V
Corrente anodica                                            370 mA
Corrente di griglia                                          115 mA
Carico anodico                                               5000 ohm
Potenza di pilotaggio                                     30 W



SCHEMI ELETTRICI con NOTE di COMMENTO e di PRATICA COSTRUTTIVA

Il circuito elettrico dell’ amplificatore realizzato è disegnato in 3 tavole

1a TAVOLA   =   AMPLIFICATORE di R. F. :  Il circuito è classico, ma con alcune personalizzazioni costruttive dettate dalla esigenza di assoluta purezza spettrale di risposta, in frequenza e fuori,  effettuate da prove e tests strumentali.
La alimentazione del catodo avviene dal trasformatore di filamento, posizionato nel contenitore del P. A., attraverso due condensatori passanti da 1000 pF, e seguita da una bobina, accordata in frequenza, in tubetto di rame da 6 mm. che va ad un piede del filamento, e da una anima nello stesso in filo di rame, di adeguata sezione, isolato in  Teflon, che va all’ altro capo del filamento.
Per la costruzione della bobina, si prende uno spezzone di circa 50 cm di tubetto di rame da 6 mm., gli si infila all’ interno uno spezzone di filo ricoperto in teflon che gli vada comodo, ma non troppo, della lunghezza di circa 70 cm, e poi si avvolge il tutto su un supporto da 22 (va bene il manico della scopa in legno) per un numero di 6 spire. L’ eccedente si taglia con l’ apposito tagliatubi di piccole dimensioni, ed agli estremi si saldano, dopo averli arrotolati per un paio di giri, due reofori.
Ovviamente i rispettivi capi andranno saldati ove indicato nello schema elettrico.
Per esperienza personale, l’ ingresso di radiofrequenza, va applicato, a mezzo di condensatore da  1000 pF, in mica argentata, direttamente sul piedino del filamento ove va saldato uno dei capi della bobina in  tubetto di rame.
In tale modo abbiamo potuto ottenere  1 : 1,1  di  R.O.S. di ingresso, ma nulla toglie che, qualora i risultati fossero diversi, sperimentalmente si possa trovare altro punto di attacco ottimale sulle spire della  bobina di accordo-alimentazione filamento.
Altra particolarità è la bobina di accordo del pi-greco.
Infatti abbiamo preferito, dopo innumerevoli prove, usare una bobina ad U, che ci ha dato la migliore risposta di singolo dip di accordo in frequenza, e quindi  con assoluta assenza di dip falsi, cosa che invece abbiamo avuto con le usuali bobine a spire.
Abbiamo inoltre sperimentato che con adeguata e debole polarizzazione catodica (vedi trimmer di Bias e negativo di ritorno dal  –  di alimentazione anodica) si è potuto ottimizzare al meglio la resa di  amplificazione della 3 – 500Z.
Infatti il controllo di Bias, posizionato il trimmer a circa 22 ohm, permette il corretto assorbimento di griglia ( circa 120 mA) e di anodo (circa 470 mA con alimentazione anodica di 3000 V)..
Il colore rosso ciliegia  dell’ anodo è il colore di normalità di funzionamrnto della valvola
La linea anodica indicata nello schema non è altro che un choke di soppressione  costituito da una striscia di ottone di 5 mm di larghezza che collega anodo - choke di alimentazione, con un parallelo due resistenza da 100 ohm / 2W ad impasto saldate al di sopra, ma che, sperimentalmente possono essere  scelte anche di valore leggermente inferiore.
Le caratteristiche costruttive del choke di anodo sono indicate nella tavola di disegno, e così anche le impedenze indicate IAF (per i “sofisticati” andrebbero le Z–50 OHMITE / valore = 7 microH), ma per nostra esperienza, OM poveri, vanno bene anche delle surplus a nido d’ ape da 500- 600 mA con valori di induttanza  anche  diversi).
Per quella posta poi sul connettore di uscita, vanno bene anche valori fino a 2 mH .  
Una potenza di pilotaggio di circa 60 - 70W  sono bene indicati.
Tale P.A. è stata la conseguenza  costruttiva del P.A. - PT9783  pubblicato in precedenza su R.R. quale “aiutante di campo” dello SHAK-TWO modificato per i 50 Mc.
Si deve precisare che in pilotaggio di catodo la potenza in eccesso si ritrova in anodo come “potenza passante”, e quindi il range di potenza  di ingresso  per la 3 – 500Z è compresa fra 30 e 100 W.
Il primo condensatore variabile del pi-greco deve avere una bassissima capacità residua che deve aggirarsi intorno ai 4 pF massimi, altrimenti diviene difficoltoso l’ adattamento di impedenza di uscita della 3 – 500Z sul pi-greco.
La spaziatura fra le armature deve essere non  meno di 4 mm.
Noi ne abbiamo usato uno surplus opportunamente slaminato per ottenere sia la spaziatura necessaria, sia il valore di capacità residua innanzi accennato.
Il secondo condensatore variabile non è critico.
I due variabili vanno comandati a mezzo giunti isolati.
Va inoltre ricordato  che la clips sul cappuccio anodico deve essere di buona qualità e alettato per dissipare il calore. Noi l’ abbiamo fatto costruire in alluminio da un tornitore amico.
Ultima considerazione, infine, è quella della alimentazione del filamento: Per le valvole a riscaldamento diretto, non è tanto importante la tensione di alimentazione, quanto invece quella di assorbimento in corrente, che nel caso è opportuno misurarla, e deve essere proprio di 15 A.

2a  TAVOLA   =   CIRCUITERIA dei SERVIZI : Il circuito elettrico disegnsto mostra  il blocco di alimentazione dei quattro relè di commutazione, compresi i coassiali di antenna..
Inoltre la ventola a chiocciola per il raffreddamento della 3 – 500Z  che avviene attraverso il camino della stessa (il camino è ricavato, per motivi economici, da un boccaccio, di adeguate dimensioni, tipo “Bormioli”, dopo averne fatto tagliare il fondo da un vetraio) viene commutato in  velocità  più bassa in ricezione per non essere disturbati dal rumore.
Il primo relè comandato dal P.T.T., pilota sia il secondo relè, di potenza, per la commutazione della polarizzazione del catodo della 3 – 500Z e della ventola di raffreddamnto, sia i relè coassiali di commutazione antenna.
Inoltre vi è il comando di  ST. BY / OPERATE, ad interruttore, da posizionare sul pannello frontale dell’ apparato..
Da tale complesso circuitale parte anche la tensione che va a comandare il circuito temporizzatore, posizionato nel contenitore dell’ alimentatore di Alta Tensione, per  l’ avvio.

3a TAVOLA   =    ALIMENTATORE di ALTA TENSIONE : Il circuito elettrico di alimentazione di alta tensione è classico.
Il trasformatore è da 1000 VA minimi, considerando che all’ uscita del circuito raddrizzatore, in duplicazione, dovrà essere erogata una tensione, sotto carico, di 3000 V con assorbimento di circa 500 mA massimi sotto i picchi di modulazione.
Sul trasformatore sono previste uscite a tensione più bassa per permettere la possibilità di “spingere meno” il tubo elettronico.
Ma è doveroso aggiungere che il tubo, soprattutto se con anodo in grafite, è così robusto che, anche alimentato a 3000 V,  ha una durata  notevole per un uso radiantistico.
Per circuito temporizzatore potrà esserne usato uno qualsiasi.
Esso viene comandato dalla circuiteria dei servizi, e, a mezzo relè, dovrà inviare la tensione di rete sul trasformatore di Alta Tensione dopo circa 3 – 5 minuti, per permettere alla 3 – 500Z il tempo di adeguato riscaldamento di regime del filamento.
L’ interruttore manuale, da usare solo in emergenza, è preferibile incassarlo e coprirlo da uno sportellino avvitato, per evitare accidentali accensioni dell’ alimentatore.
Tale alimentatore verrà posto in un contenitore a parte da posizionare in terra, lontano dalla portata di persone inesperte.
L’ alta tensione verrà trasferita alla unità  P.A. attraverso cavo coassiale e connettori di buona qualità nei riguardi dell’ isolamento (il connettore da pannello per l’ imgresso della Alta Tensione, posto sul retro del P.A., è maschio, e, per non confonderlo, per distrazione, con il connettore d’ antenna, e, per motivi di sicurezza)..

COSTRUZIONE  del  CONTENITORE  del  P. A.
Il contenitore è preferibile autocostruirlo per ovvi motivi, e ben lo sa chi ha pratica costruttiva di apparati.
Per il pannello frontale occorre un pannello di alluminio dello spessore di 2 mm., di cm. 40 x 27.     
Per il piano dell’ amplificatore un pannello di alluminio dello spessore di 2 mm., di cm. 40 x 35.
Per le fiancatine inferiori occorrono cinque longheroni di alluminio, dello spessore di 2 mm., trafilato ad U, di cm. 8 di altezza, di cui due della lunghezza di cm.40, e tre della lunghezza di cm.35.  
Queste fiancate, due laterali, una mediana, e le altre due, una anteriore ed una posteriore, vanno opportunamente tagliate e rivettate, o avvitate con viti svasate e dadi, negli angoli con angolari sempre in alluminio, e tali da formare un preciso quadrilatero molto robusto, diviso nel senso frontale in due comparti (vedere le foto allegate).
In uno verrà il  complesso della circuiteria dei servizi con il trasformatore dei filamenti e quello dei relè, e nell’ altro il complesso della circuiteria valvolare con l’ ingresso per la ventilazione forzata..
Su tale quadrilatero va posto e rivettato il piano di alluminio previa foratura per lo zoccolo della valvola  (diametro di 12 cm / diametro leggermente inferiore a quello del camino o dell’ eventuale boccaccio sopra menzionato) che verrà posizionata nel centro del quadrante anteriore laterale, e ingresso ventilazione della  ventola a chiocciola (rotonda o quadrata, in base al tipo di ventola in possesso). che verrà posizionata nel quadrante posteriore  dallo stesso lato della valvola.
A tale proposito è bene prestare attenzione alle foto allegate, per forare i pannelli al punto giusto.
Poi si provvederà a fissare il pannello frontale previa foratura per gli strumenti (corrente di griglia, corrente di anodo, voltmetro di uscute R.F.), e le lampade spia (H.V., PWR, ST.BY).
La foratura per l’interruttore generale del P.A., dell’ interruttore di ST.BY, e portafusibili di rete e H.V. va praticata dopo il fissaggio del pannello, prendendo le giuste misure (dovranno essere forati gli spessori del pannello frontale e della fiancata anteriore.di appoggio del pannello in contemporanea)..
Attenzione alla giusta misura per i fori (che verranno con boccola riportata, eventualmente ricavati da vecchi potenziometri) degli alberini di uscita comando variabili
I tre portafusibili, di cui, uno di Alta Tensione (posto sul negativo / vedi schema nella tavola del P. A.), e,  due di rete del Trasformatore dei filamenti, sono posti sul pannello frontale per motivi di ordine pratico.
Tre portafusibili, di cui, uno per la ventola a chiocciola, e, due di rete del trasformstore dei servizi, sono posizionati sul retro.
Il pannello frontale verrà irrobustito, nella parte alta, da fiancatine a squadretta, opportunamente sagomate e avvitate.
Il coperchio verrà incernierato posteriormente, sulle fiancatine di due angolari di alluminio fissati sui bordi laterali del piano del P.A., a mezzo di viti e dadi autobloccanti, in modo da poterlo ribaltare per ispezionare l’ interno, e avvitato nella parte anteriore alle stesse o agganciate con appositi attacchi a scatto.
Il coperchio inferiore è bene avvitarlo, con viti autofilettanti, intorno e  sul bordo del divisorio centrale per permettere una buona tenuta per la ventilazione forzata.

Riteniamo di avere terminato la descrizione dell’ apparato  per quanto ci è consentito per il nostro poco sapere.  
Saremo oltremodo grati agli OM che decideranno di intraprendere la costruzione del P. A. e che a costruzione avvenuta ci trasmetteranno i rilievi trovati con le loro esperienze per poterne fare tesoro e correggere i nostri  imevitabili, o eventuali, errori.

Grazie e cordiali 73 – 51

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