středa 19. května 2010

Hazeltinův fremodyn

Už dlouho jsem chtěl postavit elektronkové rádio, jen tak, pro zábavu. Chtěl jsem jednoduché FM radio, co chytí víc než jednu nejsilnější stanici a co se dá skutečně poslouchat. Nejdřív jsem hledal různé superreakční přijímače, ale po zkušenostech s tranzistorovými se mi do toho nechtělo (šum, mizerný zvuk). Pak jsem našel přijímač zvaný fremodyn: http://cool386.tripod.com/fremodyne/fremodyne.html
Po přečtení článku mi přišlo, že jsem našel to pravé. Hlavně mě překvapila věta, že použitý detektor na boku rezonanční křivky může dosáhnout stejné kvality zvuku jako normálně používané detektory. Navíc vstupní část přijímače je v podstatě stejná jako u superhetu, takže by neměl být problém s vyzařováním do antény jako u superreakčních, kdy je anténa často připojena přímo na oscilační cívku.

Pár informací o člověku, co to vymyslel: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/257947/Alan-Hazeltine

Jedno ze zapojení, které se mi zdálo nejvhodnější ke stavbě, navíc se nejvíce blíží původnímu

(Zdroj: http://cool386.tripod.com/fremodyne/fremodyne.html)

Trioda dole na schématu funguje jako oscilátor v superhetu, tedy na frekvenci vyšší o mezifrekvenci než druhý, souběžně laděný obvod u horní elektronky. Mezifrekvence je daná colpittsovým oscilátorem tvořeným cívkou L3 a kondenzátory C8, C9 v sérii. Superregenerační frekvenci přibližně 30kHz určují R5 a C10. Tlumivky stačí běžně vyráběné, jejich hodnota není kritická.
Jelikož nemám měřáky na tak vysoké frekvence, tak mi nezbylo než rezonanční obvody co nejpřesněji spočítat a podle výpočtů navinout cívky. Mezifrekvence má být 21,75MHz kvůli tomu, aby její harmonické frekvence ležely mimo přijímané pásmo 88-108MHz.

Jedno odpoledne jsem dělal plošný spoj a druhý den jsem osadil desku a zkusmo navinul vypočítané cívky a zkusil to zprovoznit. Superhetový oscilátor kmital okamžitě, naladil jsem ho na rádiu s čítačovou stupnicí a pokusil se roztahováním cívky nastavit správný rozsah frekvencí. Problémem jsou samozřejmě harmonické a to, že k ladícímu kondenzátoru se musí správně dopočítat paralelní kondenzátor pro daný rozsah frekvencí, který ale zároveň závisí na indukčnosti cívky. Úplně nejjednodušší by bylo vzít hotové vstupní ladící obvody z rozebraného rádia a přepočítat jen oscilační obvod pro dvojnásobek mezifrekvence (z 10,7 na 21,75). Colpittsův oscilátor začal fungovat až při napětí asi 120V, to se z výstupu konečně ozval šum. S cívkou L3 jsem měl největší problém, protože jsem neměl čím měřit, tak jsem ji také navinul přibližně podle výpočtu s tím, že se doladí jádrem. Při zašroubování jádra se ozvalo pár německých, pravděpodobně výkonných krátkovlnných stanic, jinak ticho, takže frekvence aspoň přibližně odpovídá. Nejdřív to vypadalo bledě, ale když jsem pak večer ještě více roztáhl závity oscilátoru, konečně jsem uslyšel místní rádia...

Zapojení má opravdu velkou selektivitu, při citlivém ladění se dá chytit každá stanice zvlášť a mezi nimi ticho, při správném naladění zmizí i šum a kvalita zvuku je celkem slušná. Stále mám ale velké problémy se souběhem laděných obvodů, je potřeba je pořádně přepočítat a oscilátory nejspíš změřit čítačem (Měla by to zvládnout digitální stupnice z rádia, jen je třeba myslet na jinou mezifrekvenci)

Říkám si, jestli by nakonec nebylo jednodušší slaďování elektronkového superhetu, když bych do něho mohl dát hotové mezifekvenční cívky z rádií...ale to by byla nuda...

Pár fotek



Nenapadlo mě nic jiného, než desku připojit k právě konstruované zkušební desce na nožičkové elektronky (Momentálně osazen dvoustupňový zesilovač). Neuvěřitelné, že téměř 70 let staré lampy mají v pořádku vlákno, které je tak tenké, že není ani vidět, nesvítí, je jen mírně červené a elektronka přitom vykazuje téměř katalogové hodnoty... Stejným příkladem jsou usměrňovačky z té doby, jen málokterá AZxx má dnes takové vlastnosti. Ale možná je to jen tím, že byly prostě předimenzované a v těch rádiích se neopotřebovaly.

Podivný odpor 100R v anodě spodní triody jsem nakonec nahradil 47K a zapojení funguje lépe.



Video jak to hraje: http://www.youtube.com/watch?v=XBcGJNEnOWM

Podrobnější popis další úspěšné konstrukce fremodynu: http://jan16.czela.net/index.php?id=146&n=fremodyn---elektronkovy-vkv-fm-rozhlasovy-prijimac  

Schema další úspěšné konstrukce fremodynu: http://picasaweb.google.com/lh/photo/I_0tAeLn_H6hv7Y8tVYACLaMDe6bIxKzv6OYDJCyeA0?feat=directlink

Rotační měnič s alternátorem

Chtěl jsem postavit rotační měnič na sváření v co nejmenším provedení. Nejlépe, aby se dal vzít jednou rukou... Sehnal jsem použitý alternátor 14V 120A a odlehčený jednofázový motor 1,7kW, 2750 ot/min. Jenže jsem nesehnal řemenici jako byla na alternátoru, tak musela pryč, nešla, nakonec se musela rozřezat. Tak jsem zvolil spojení hřídelovou spojkou, kde aspoň nevznikají ztráty jako v řemenech.
Ještě než mi přišly díly objednané spojky, tak jsem osy provizorně spojil kusem zahradní hadice stažené stahovacími pásky. Překvapil mě tichý chod celého zařízení, hadice je měkká, a tak není tak kritická na vystředění os proti sobě. Když jsem později namontoval spojku, tak to bylo hrozné, protože jsem neměl na ose motoru drážku na klínek a na alternátoru jen 10mm délku hladké osy (dál je závit) Spojka se nedala dostatečně ukotvit a při zatížení se viklala a dělala hrozný rámus. Tak jsem tam dal zase hadici, pořádně tlustou, je tam doteď a funguje bezvadně.
Po dlouhých úvahách jsem řízení buzení vyřešil tak, že jsem přemostil spínací obvody jednoho uhlíku na kostru. Druhý uhlík byl připojen přes očko na kladný výstup z alternátoru, očko jsem ustřihl a vyvedl odtamtud drát na řízení. Potom jsem alternátor mohl zapojit na stejný typ regulátoru jako jsem předtím stavěl pro dynamo. U nových alternátorů jsou totiž uhlíky rotoru zabudovány přímo v řídící jednotce, která je celá zatavená v plastu.
Když jsem zvenku měřil usměrňovač, vypadalo to, že jsou v něm zabudované ochranné diody na 40V, když jsem alternátor ale roztočil, tak při překročení 21V bylo slyšet, že se točí najednou ztuha a začal se zahřívat chladič usměrňovače. Při snížení napětí pod 21V běží volně. Je mi divné, že by ochrana proti přepětí byla zabudovaná přímo v diodách usměrňovače, ale vypadá to tak.

Schema
Buzení je napájeno z toroidního transformátoru 12V 60VA, usměrněno a vyhlazeno. T1 reguluje budící proud, T2 zvětšuje zesílení T1. Báze T2 je otevřena odporem R1. K tomuto bodu jsou zapojeny tři obvody: Zleva proudový omezovač, napěťový omezovač a ochrana při zkratu. Proud je snímán úbytkem napětí na bočníku a potenciometrem 2k5 se pak určuje při jakém úbytku se vypne buzení. Napětí je přivedeno přímo z výstupu přes odporový dělič který určuje při jakém napětí se vypne buzení. Ochrana proti zkratu funguje opačně než předchozí, zabraňuje plnému buzení pokud na výstupu není napětí vyšší než asi 1V. Díky odporu R17 se nevypne buzení úplně, ale budí tak, že výstupem teče zhruba 20A (záleží na typu alternátoru). Kondenzátor C6 způsobí, že při rozbíhání měniče se buzení zapne se zpožděním a odlehčuje tím motoru a spojce. Kondenzátory 10n v bázích zabraňují naindukování rušivých napětí například při sváření. Dioda D4 chrání před zpětnou indukcí z buzení, při náhlém vypnutí a kondenzátor C5 na výstupu slouží jako kapacita pro zpětnou vazbu, na které se měří napětí při provozu naprázdno (místo baterky).

Pár fotek


Měl jsem velké problémy s chlazením motoru, původní plastová vrtule měla naprosto neaerodynamický tvar a dělala šílený rámus místo, aby pořádně chladila. tak jsem místo toho namontoval tři 12V ventilátory. Asi by stačil jeden výkonnější.

Jeden kondenzátor u motoru je rozběhový (16uF) a druhý jsem dal kvůli kompenzaci účiníku při běhu naprázdno. Motor samotný má nízký účiník a při běhu naprázdno bere 5,5A ačkoli naměřený činný příkon je mnohem menší. Kondenzátor 12uF paralelně k napájení snížil proud naprázdno na 4A. Díky kompenzaci účiníku při běhu naprázdno naprázdno motor tolik nezatěžuje rozvod.

Celé šasi jsem sešrouboval z jednoho 2m dlouhého hlíníkového profilu. Ještě chybí dodělat držadlo a nějaké zakrytování.

Co se týče elektroniky, zbývá vyřešit usměrňovač, aby snesl větší napětí a nakalibrovat potenciometr na regulaci proudu. Vypadá to, že alternátor skutečně umí dát 120A i při těchto otáčkách, protože na rozsvícení 60W žárovky chce buzení jen 0,3A a když mi na ručkovém měřáku do 60A šla ručička za roh, tak na buzení bylo jen 6V.

Zapálit oblouk při tomto napětí ale opravdu pořádně nejde, ale když chytne, tak se jen ozve hlubší zvuk, jak zabere motor, a železo taje.. alternátor se jen mírně zahřívá.. Jenže svářím poprvý v životě...

Usměrňovač:
Po čase jsem se dostal k tomu, měnič vylepšit, koupil jsem tři 50A usměrňovací můstky a zapojil je jako třífázový usměrňovač místo původního zabudovaného v alternátoru. Mimojiné jsem přepojil vinutí z trojúhelnku do hvězdy, abych získal větší napětí.


Asi je to tím, že alternátor se točí jen 2800 ot/min, ale aby dal 60V naprázdno, tak se musí budit přibližně 6V do rotoru, a tedy se točí docela ztuha. Nicméně už to více funguje jako svářečka, dá se normálně zapálit oblouk, a svářet drobnější věci. Regulace funguje, jen by byl potřeba výkonnější hnací motor. Usměrňovač se takřka vůbec nehřeje..


schema:
Složité propojení usměrňovače jsem zvolil kvůli rovnoměrnějšímu rozložení proudů ve výstupních páscích můstků.