Le moderne GO 2016
L'objectif de cette réalisation est de fabriquer un récepteur à lampes grandes ondes comme dans les années 50, mais avec des composants encore en production aujourd'hui.
Le schéma synoptique est donc simple : un superhétérodyne 4 lampes hors alimentation. La première lampe est donc la changeuse de fréquence, la deuxième l'amplificatrice FI sur 455 Khz, la troisième la détectrice – préamplificatrice BF et la quatrième l'amplificatrice de puissance. Des tubes électroniques de la série noval sont choisis pour rester dans le style années 50.
Nous verrons successivement le problème des composants, le schéma théorique, la réalisation pratique du récepteur et enfin la mise au point avec les résultats obtenus.
Vidéo de démonstration du récepteur 3,8 Mo
1 COMPOSANTS
Il n'existe aujourd'hui aucune fabrication de composants pour les postes à lampes. Il faudra donc utiliser des composants produits pour d'autres applications. De plus, certains risquent d'être absents chez votre revendeur habituel. En ce cas, il sera nécessaire de les acheter sur un site international de vente aux enchères, en précisant « dans le monde entier » pour la localisation. Voyons le problème des composants critiques, en spécifiant entre crochets les mots clés pour les trouver sur un site de vente aux enchères.
Lampes. Des tubes électroniques sont encore fabriqués de nos jours pour la réalisation de préamplicateurs et d'amplificateurs basse fréquence pour des audiophiles exigeants. Il s'agit essentiellement de doubles triodes (ECC81, ECC88, 6SN7, 6SL7, etc) pour les préamplificateurs et de tube BF de sortie (EL84, 6V6, 6L6, etc). Pour un récepteur en série noval, les références ECC81 et EL84 seront donc choisies et pour la série octal 6SN7 et 6V6. Ces tubes sont fabriqués essentiellement en Slovaquie (JJ), Russie (New Sensor) et en Chine (Shuguang).Il est possible d'utiliser des lampes nettement moins chères provenant de vieux stokes russes : double triode 6N3P , pentode 6P14P (strictement équivalente à l'EL84), tétrode à faisceau dirigé 6P1P (identique à la 6AQ5 mais en série noval). Mon montage a été réalisé avec des lampes 6N3P et EL84. Les supports noval se trouvent facilement [socket 12AX7].
Transformateur haute tension. Le plus simple est d'utiliser un transformateur de 48V en sortie (ou de 2 X 24V) suivi d'un redressement en tripleur de tension. On obtient 220V continue à vide et 200V en charge.
Transformateurs FI. Il faut les fabriquer. On utilisera donc des bobines d’arrêt miniatures axiales de 470 µH [inductor 470uH] associées à des condensateurs céramiques triés pour obtenir un accord sur 455 kHz. Le petit diamètre des bobines permet d'éviter l'utilisation de blindage.
Bloc d'accord. Il utilisera lui aussi des bobines miniatures. Pour la réception sur antenne ferrite, il faudra bobiner la self.
Condensateur variable. Des condensateurs à air sont encore fabriqués, mais leur prix les rend presque inaccessibles. À l'inverse, il existe un modèle miniature à film prévu pour transistor AM FM de 2 X 126 pF et 2 X 20 pF [443DF] ayant un faible prix. Ce dernier sera donc choisi. Ce condensateur variable se fixe avec 2 vis de 2,5X4mm (M2.5). Il faut aussi une vis de 2.5x25mm qui servira d'axe central pour fixer le bouton.
Barreau de ferrite. Il faut trouver un barreau ayant le plus grand diamètre et la plus grande longueur possible [ferrite rod]. Il est possible de mettre plusieurs bâtons en parallèle pour augmenter le diamètre et donc la sensibilité du poste. Le montage a été réalisé avec un bâton de 10 mm de diamètre et 20 cm de longueur.
Transformateur de sortie. Il est possible d'utiliser n'importe quel transformateur d'alimentation 220V/12V de puissance comprise entre 8w et 15W [transformer ei 12v].
2 SCHÉMA THÉORIQUE
Il s'agit donc d'un récepteur superhétérodyne à 4 lampes. Une réception sur cadre ferrite a été choisie pour diminuer au maximum la réception des parasites et avoir un récepteur autonome pour des démonstrations. Il est bien entendu possible aussi de réaliser un cadre à air ou d'utiliser une antenne. Dans ce dernier cas, on utilisera une bobine miniature axiale de 10 mH pour l'accord couplée à une bobine identique reliée à l'antenne. Les 2 bobines doivent être très proches.
Il n'y a plus de production de lampes changeuses de fréquence (ECH81, 6BE6, 6I1P, etc). Des doubles triodes noval ont été utilisées en changeuse de fréquence pour la bande FM. Il n'y a donc aucun problème pour les employer en grandes ondes. Une triode sert d'oscillatrice et la deuxième de mélangeuse par la détection plaque. Une capacité de couplage est indispensable entre l'oscillateur et la mélangeuse.
La fréquence intermédiaire est choisie à 455 kHz qui était la valeur standard à la fin des années 50. Il n'y a plus de fabrication de pentode RF de réception. Une double triode en montage cascode donne un résultat identique (http://oernst.f5lvg.free.fr/tubes/cascode/cascode2.html).
Une double triode sert aussi de détectrice préamplificatrice. Il suffit de monter le premier élément en diode et le deuxième en amplificateur basse fréquence. Signalons qu'il est possible d'employer la première triode en détection grille, ce qui augmente nettement le gain. Il n'est pas prévu de contrôle automatique de volume.
La lampe de sortie est naturellement une pentode prévue pour cette fonction.
L'alimentation haute tension utilise un redressement en tripleur de tension. L'importante valeur des condensateurs employés (220 µF) permet de remplacer la classique self de filtrage par une simple résistance. Des diodes au silicium sont utilisées. Dans les années 50, il était parfois employé des redresseurs oxymétal. Une résistance de 100 kohm 2W est indispensable pour décharger le condensateur après déconnexion du secteur. Attention, il faut attendre 3 minutes pour manipuler le montage en toute sécurité. Les condensateurs de 1 nF servent à diminuer les bruits parasites.
3 RÉALISATION PRATIQUE
Le récepteur est construit sur une plaque de bakélite cuivre de 20 X 30 cm posée sur un cadre en bois formé avec des planches de 10 cm de large. Des résistances de 10 Mohm 0,5W servent de cosses relais pour les points de connexion. Il ne doit y avoir aucune connexion non protégée conduisant de la haute tension sur le dessus de la plaque. L'alimentation est séparée du récepteur pour pouvoir servir à d'autres montages. Une seule connexion sert à l'alimentation des filaments, l'autre pôle utilisant le plan de masse.
Le condensateur variable 443DF se fixe par 2 vis (2,5:4mm) de longueur espacées de 14 mm. Entre ces 2 vis, il faut faire un trou de 8 mm pour l'axe. Il faut mettre une vis de 2,5X25 mm sur l'axe pour pouvoir fixer un bouton standard. Il faut la visser à fond en maintenant directement l'axe avec une pince pour éviter de détériorer le condensateur variable. La tête de la vis est ensuite coupée avec une pince coupante. Pour utiliser un bouton pour axe de 6mm [knob A04], il faut y glisser du papier qui sert de cheville.
La réalisation des transformateurs FI demande beaucoup de rigueur. Une feuille de calcul informatique donnant instantanément la capacité nécessaire pour obtenir l'accord en fonction de l'inductance utilisée et de la fréquence désirée facilite la tâche Feuille de calcul. Une mesure précise des valeurs des bobines et des condensateurs est aussi indispensable. Il faut donc posséder un inductancemètre – capacimètre précis. Il existe des modèles bon marché, bien qu’extrêmement précis sur le marché [LC200A]. L'idée est d'utiliser des selfs miniatures de 470 µH qui théoriquement devraient être accordées par 260 pF. Le choix réel des bobines et des condensateurs se fait en 3 étapes : tri des selfs, calcul de la capacité d'accord réelle nécessaire, choix des condensateurs.
Tri des bobines. La mesure des selfs montre que leur valeur est nettement plus faible que celle indiquée. Il faut donc se procurer 10 self de la même série de fabrication ayant une valeur théorique de 470 µH. À l'inductancemètre, on sélectionne les 4 selfs ayant une inductance la plus proche possible entre elles. Dans mon cas leur valeur réelle était proche de 432 µH.
Calcul de la capacité d'accord. Il faut calculer la capacité exacte pour un accord sur 455 kHz avec la valeur des selfs sélectionnées (dans mon cas 283 pF). On diminue ensuite cette valeur de 10 pF pour tenir compte des capacités des lampes. Dans mon cas la valeur cible réelle à obtenir était donc de 273 pF.
Choix des condensateurs. Il faut trouver 4 condensateurs ayant une valeur réelle la plus proche possible de la valeur cible (273 pF dans mon cas). L'utilisation d'un assortiment de condensateurs facilite grandement la tâche. Je me suis procuré un lot de 1000 condensateurs céramiques comprenant 50 valeurs réparties entre 1 pF et 100 nF à moins de 10 € [ceramic capacitor assortment 1000pcs]. Là encore il faut mesurer la valeur précise des composants. Les condensateurs de 270 pF avaient une valeur bien trop faible (240 pF). Les condensateurs de 300 pF avaient une valeur proche de la valeur. Il faut alors mesurer 10 condensateurs pour sélectionner les 4 condensateurs ayant la valeur la plus proche entre eux. Si la valeur cible ne peut être approchée avec un seul condensateur, il faut d'abord sélectionner 4 condensateurs ayant la valeur immédiatement inférieure puis ajouter un deuxième condensateur de faible valeur pour faire l'appoint. Il est possible de tolérer 10 pF d'écart par rapport à la valeur cible. Dans mon cas la valeur obtenue avec les condensateurs marquée 300 pF était 277 pF.
Il ne reste plus qu'à souder directement chaque condensateur sur une self. Pour faire un transformateur FI chaque self primaire sera mise en parallèle d'une self secondaire avec un espace d'approximativement 3 mm entre elles (non critique). Dans mon récepteur, la FI obtenue avec cette méthode est centrée sur 470 kHz. Aucun ajustement n'a cependant été nécessaire.
Le choix des valeurs du circuit oscillant d'entrée est beaucoup plus simple. La capacité maximum du condensateur variable étant de 126 pF et le bas de la gamme GO 150 kHz une self de 10 mH a été choisie. Dans un premier temps il a été utilisée une bobine miniature [inductor 10mH] de valeur réelle 9,3 mH couplée à une self identique reliée à l'antenne. Cependant, il est rapidement apparu que l'utilisation d'un cadre ferrite permettait de diminuer les parasites. Il a donc été choisi un bâton de ferrite de 10 mm de diamètre et 20 cm de longueur avec approximativement 300 spires de fil de 3/10 de mm de diamètre. Au départ, il avait été bobiné 330 spires, puis le nombre a été diminué progressivement pour obtenir les 9,3 mH. Il suffit ensuite de calculer la capacité d'accord nécessaire pour 150 kHz (121 pF) et 250 kHz (43 pF), ce qui représente une variation de 77 pF qui sera la variation cible de l'oscillateur.
Le calcul du circuit oscillant de l'oscillateur est plus complexe. En effet, pour une FI de 455 kHz, l'oscillateur doit être accordé de 705 à 605 kHz pour couvrir la gamme GO de 250 à 150 kHz.
Si l'accord se fait à 43 pF (comme pour l'antenne) pour osciller sur 705 kHz (inductance 1,18 mH), les 605 kHz seront obtenus avec 58 pF soit une variation de 15 pF au lieu des 77 pF cible. Pour parvenir au 77 pF de variation de la capacité d'accord nécessaire pour accorder l'oscillateur de 705 à 605 kHz, il est indispensable d'ajouter en parallèle du condensateur variable une capacité fixe de valeur adéquate (trimmer) et d'utiliser une self de valeur moindre. Une feuille de calcul avec 2 formules de Tomson permet de trouver facilement la valeur du trimmer Feuille de calcul. Ces 2 formules devront indiquer, pour chaque valeur d'inductance que vous rentrerez, les capacités d'accord nécessaires pour obtenir 705 et 605 kHz. Il faut essayer différentes valeurs pour trouver la valeur de la self qui donnera une variation de la capacité d'accord entre 705 et 605 kHz égale à la variation cible (77 pF dans mon cas) . Une self de 235 µH nécessite une capacité d'accord de 217 pF pour osciller sur 250 kHz et 294 pF pour osciller sur 150 kHz. Cela correspond bien à une variation de 77 pF qui était la cible. Il reste encore à calculer le trimmer en soustrayant à la capacité nécessaire pour accorder sur 605 kHz la valeur du condensateur variable nécessaire pour accorder le circuit d'antenne sur 150 kHz. Dans mon cas, la valeur du trimmer est donc 294 - 121 soit 173 pF.
Les calculs théoriques sont terminés. Il reste à sélectionner une capacité proche de 173 pF mesurée au capacimètre (dans mon cas 150 pF + 30 pF en parallèle) et une self de 235 µH obtenue, après mesure, avec une bobine de 220 µH en série avec une bobine de 47 µH. Une deuxième bobine de 220 µH placée en parallèle à 2mm de la première bobine de 220 µH permet le couplage du circuit plaque.
Il y a 50 % de probabilité pour que votre oscillateur n'oscille pas. Cela est facile à vérifier en mesurant la tension entre la grille oscillatrice et la masse via une résistance de 100 kohm pour ne pas perturber le système. Si la tension est inférieure à 1 V, le montage n'oscille pas. Dans ce cas , il faut intervertir les pattes de la bobine de couplage du côté plaque, sans retourner la bobine. En pratique, il faut croiser ou décroiser les connexions de cette bobine.
4 MISE AU POINT - RÉSULTATS
Les calculs et les mesures précises sur les circuits oscillants ont rendu tout réglage secondaire inutile. Cela facilite grandement la mise au point. Les principaux ajustements ont concerné la valeur de la résistance cathodique de la mélangeuse et de l'amplificatrice FI. Une valeur trop faible entraîne une auto-oscillation de ces lampes. Le deuxième ajustement a concerné la valeur du condensateur de découplage de la cathode de la préamplificatrice BF et de la lampe finale. Des faibles valeurs ont été sélectionnées pour renforcer les aiguës.
La sensibilité est normale pour un récepteur 4 lampes : réception en milieu de journée dans la région lilloise de France Inter, Europe 1, BBC radio 4 et RTL. Il n'y a aucun brouillage entre les stations séparées de 20 kHz. La qualité sonore reste celle de l'AM et dépendra aussi fortement du haut-parleur et du transformateur de sortie utilisés. Il n'y a aucun brouillage entre les stations séparées de 20 kHz. Il n'y a pas de sifflement intempestif.
L'adaptation aux petites ondes est possible. Cependant, du fait de la faible valeur de la capacité d'accord, il faudra peut-être diviser la gamme en 2.
Bonnes écoutes
Olivier Ernst F5LVG