de radio amateur logo

LPAM Antenne - waslijn antenne

 

 

 

DIY 30 Watt Middengolf Zender

Een DIY 30 Watt Middengolf Zender. Nu de 807 buizen in de 20 Watt AM Zender het einde van hun latijn hebben bereikt is er een opvolger nodig. Dat wordt deze zender met een 6146 in de eindtrap. Voordeel daarbij is dat deze buis wat meer zendvermogen oplevert.   

En nu we toch opnieuw aan het ontwerpen en bouwen bezig zijn gaan we proberen of we de VFO en de buffertrap kunnen vereenvoudigen door hier maar één buisje toe te passen. Een buisje met twee trioden, dat wel.

Daarnaast gaan we de 402 spoelen vervangen door zelfbouw- spoelen en -HF-trafo’s. Want die 402’s in de 20 Watt AM Zender werden bij intensief gebruik van de zender wat te warm.

Deze onvolprezen mooi HF-trafotjes zijn ontworpen voor radio ontvangst. In de VFO van die zender kregen ze iets meer stroom voor hun kiezen dan ze voor ontworpen zijn (al bleven ze wel heel en goed functioneren!).

Zoals hiervoor al aangeduid. Deze zender dit nog in een ontwikkel en test traject. Voel je vrij om hem na te bouwen en mee te experimenteren. Wil je een foutloos en uitgebreid in de praktijk getest voorbeeld dan moet je nog enkele maanden wachten op een update van deze pagina.

 

 

Het Blokschema van de 30 Watt Zender

 

blokschema van diy 30 watt middengolf zender

Dit blokschema is eenvoudig. Links zie je de Oscillator uitgerust met een halve ECC81. Die oscillator moet zo ongestoord en stabiel mogelijk kunnen werken.

Daarna volgt de tweede helft van die ECC81 buis in een bufferschakeling. Die Buffer moet er voor zorgen dat de oscillator afgeschermd wordt en niet wordt beïnvloed door wat er verderop in de zender gebeurt.

Vervolgens zien we een driver die met een stevige spanning en stroom de eindbuis aan moet sturen. We doen dit weer met een EL84.

Tot slot de PA trap nu uitgerust met een 6146 buis. We passen anode/schermrooster modulatie toe. Hiervoor is een stevig Audio signaal met een bereik tot 20 Watt (gemeten met spanning * stroom en dus geen marketing power) vermogen noodzakelijk.

De antenne die de vrienden in West Brabant gebruiken voor praktijktesten is de effectieve-compacte-zendantenne voor 160 Meter aangepast voor 1395 kHz.

Deze antennen is een uitgeteste variant op de compacte Waslijn Antenne die we voor LPAM Middengolf hebben ontwikkeld.

 

 

Het schema van de Zender eindtrap

 

Schema Driver en PA van DIY 30 Watt Middengolf Zender

- DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

De PA in dit schema wijkt weinig af van wat we al eerder met een 807 buis zagen. Je ziet dat de Schermrooster modulatie ter ondersteuning van de Anode modulatie is gedimensioneerd voor optimaal kwalitatief audio geluid. 

Die audio kwaliteit realiseren we door het schermrooster slechts voor 60% mee te moduleren en voor 40% zelfstandig te voeden. Daarnaast neutraliseren we de vervorming die de schermrooster condensator van 3n3 veroorzaakt. 

Wil je meer over weten over deze techniek lees dan eens: middengolf zenders met betere audio kwaliteit.

Voor die anode modulatie brenger we nu zwaarder geschut in stelling. Een 30 Watt SE trafo uit de Hammond fabriek. In de praktijkervaring met de 20 watt zender bleek dat enige over dimensionering van zo’n trafo geen luxe is.

In de 20 Watt zender was geen 20 watt haalbaar met een kwalitatief hoogstaand geluid. Twintig watt was haalbaar voor spraak op de korte golf maar niet voor muziek. Vijftien à zestien watt was haalbaar met kwalitatief goed geluid. Bij meer audio inbreng raakte de 10 watt Ali Trafo toch verzadigd door de Anode stroom van de 807 buis.

- DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

Berekening van de Load

Berekening van de load, de belasting, die het PI filter aan de 6146B mag geven voor een uitgangsvermogen van 30 Watt.

Dertig Watt is een keuze. In het volgende project waarin we deze zender gaan ombouwen richting Korte Golf  (160 meter band) gaan we de PA buis wat zwaarder belasten. Deze buis kan tot 50 Watt gaan.

Deze Middengolf zender moet echter 7 dagen in de week 8 uur per dag continu in de lucht zijn en dan is een mildere belasting beter voor de stabiliteit en de levensduur van de PA buis.

De afbeelding laat zien hoe je die load kunt berekenen.

- DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 Load berekening PA 6146B

Nadat je de load hebt berekend kun je de waardes van het PI-filter laten uitrekenen door het tooltje op onze site: eenvoudig pi filter reken tool

De kwaliteit van dit filter, de Q factor van het PI filter kiezen we op 20. Bij zendamateurs wordt er vaak met een Q factor 10 of 12 gerekend. Met zo’n lagere Q factor gaat er iets minder energie verloren in het PI-Filter.

Met een hogere Q factor is de onderdrukking van harmonische signalen beter. En voor een zender die met licentie wil werken is een super schoon antenne signaal zeker een aanbeveling.  

Overigens gaan we de spoel in het PI filter weer wikkelen als een luchtspoel. In de bouwpakket zender is die benadering zeer stabiel en betrouwbaar gebleken.

- DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

 

De driver met EL84

Bij de EL84 ontbreken nu afstemfilters aan de ingang en aan de uitgang. Ook een HF smoorspoel aan de anode ontbreekt. Uitgangspunt is hier dat de afstemming in de oscillator- en buffer trap en in de PA (pi-filter) voldoende moeten zijn.

Wat pleit voor deze keuze is dat spoelen harmonische signalen sterker faciliteren dan de gewenste frequentie. 

 

Voldoende power zonder anode choke?

Kan die driver zonder Anode choke wel voldoende signaal bieden om de PA aan te sturen?

Dat moet net kunnen blijkt uit onderstaande onderzoek.

 

driver instellingen EL84 kiezen - DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

Met zo’n anodeweerstand is de anodespanning een stuk lager dan met een smoorspoel (choke). Zo’n smoorspoel biedt weinig weerstand aan gelijkstroom en daardoor staat de volle HS gelijkspanning op de anode.

Nu is dat niet zo. We steken de EL84 in op een ruststroom van 30mA en dan is de anodespanning 154V. In die situatie moeten we wel zorgen dat het schermrooster niet als anode gaat optreden en verbrand.

Waar dit schermrooster van de EL84 normaal een weerstandje van 1k ziet plaatsen we daar nu een weerstand van 33k. Uit de grafiek kun je afleiden dat de verhouding tussen anode stroom en schermroosterstroom bij de EL84 ongeveer is: 8,3:1  

Schermroosterstroom bij Ia is 30mA wordt dan 3,6mA. Dat levert nu een schermroosterspanning op van 176V. Bij 5mA zakt het al naar 130V. Kortom 33k levert voldoende beveiliging voor het schermrooster.

 - DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

 

Oscillator en Buffer van deze DIY 30 Watt Middengolf Zender

Het schema.

Oscillator en buffer voor DIY 30Watt LPAM Zender- DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

De oscillator is van het Hartley type.  Hartley oscillators worden vaak gebruikt in zenders. Er zijn amateurs die een Colpits oscillator prefereren. Waar bij een Hartley de terugkoppeling over een deel van de spoel loopt gebeurt dat bij een Colpits door een capacitieve deling.

De redenering is dat een spoel bron is van harmonische signalen. Die redenering is onzin. Harmonische signalen worden door een buis of transistor verwekt. Wat wel klopt is dat een spoel harmonische signalen meer faciliteert dan een condensator circuit.

Echter, ook een Colpits oscillator heeft een spoel nodig om een afgestemde frequentie te kunnen genereren. Dus wat is het verschil?

De Hartley-oscillator biedt als voordeel dat deze een eenvoudig valt samen te stellen. Als je een robuuste spoel bouwt (geen beweging mogelijk in de windingen en bedrading)  genereert hij een stabiele frequentie en een mooie sinusvorm.

De oscillator is iets-of-wat gevoelig voor wisselingen in de voedingsspanning en de werktemperatuur. Daarom wordt deze oscillator gevoed met een gestabiliseerde voeding. De temperatuur houden we stabiel door de spoel en buis af te zonderen van eventuele hittebronnen binnen de zender zoals bijvoorbeeld de voedingstrafo en de PA Buis.

De oscillator spoel wikkelen we weer zelf op een wit stuk afvoerbuis en we monteren hem stevig en stabiel op het chassis van deze DIY 30 Watt Middengolf Zender. Ook de HF trafo en de tweede afstemkring bouwen we zelf.

- DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

 

Buisinstellingen voor de Oscillator en Buffer

De ECC81 helft in de oscillatorkring zetten we op een gestabiliseerde spanning van 150V. Het heeft geen zin om die oscillator hard te laten werken om vermogen te produceren. Stabiliteit is veel belangrijker.

Stabiliteit kun je natuurlijk ook met een kristal realiseren. Maar kristallen zijn bijna niet aan te komen. Zeker niet voor Middengolf frequenties (behalve 1 MHz, die weer wel).

De buffer mag iets harder werken en zetten we op 240V. Hij moet 5V pp signaal aan de EL84 driver leveren. Dat lijkt bij een ingangssignaal van 0,2Vpp goed te lukken.

Levert de oscillator slechts 0,1V pp dan nog lukt het. We hebben dus wat speelruimte.

 

Buffer instellingen ECC81 kiezen - DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

 

De trafo tussen oscillator en buffer

Van oscillatoren zonder kristal is bekend dat de werkfrequentie fluctueert als de anodestroom fluctueert. Die anodestroom willen we daarom zo stabiel mogelijk houden.

Een afstemkring aan de ingang van de buffer veroorzaakt gemakkelijk een wijziging in de anodestroom van de oscillator.

Hoe dat kan?

De wisselstroom belasting van de buis (de load) wordt gevormd door de ingang van de volgende trap. Hier de ingang van de buffer en daarin zit een afgestemde kring. De impedantie en van die kring verandert sterk bij resonantie van de kring.   

Om de invloed van die impedantie verandering te minimaliseren passen we twee maatregelen toe:

  1. We koppelen de anode van de oscillator uit met een heel klein condensatortje van slechts 10 pF.
  2. We gebruiken een trafo. Die trafo heeft een impedantieverhouding van minimaal 10:1.

Die trafo zorgt er dus voor dat een impedantiewijziging in de afstemkring maar voor maximaal 1/10 deel in de primaire wikkeling terugkomt. Een primaire trafo wikkeling die al met een minimaal kleine koppeling aan de anode van de oscillator hangt.

Deze maatregelen samen zorgen er voor dat een toename van de afstemkringimpedantie met 100% resulteert in een anode belasting wijziging van minder dan 1%.    

HF transformator tussen oscillator en buffer twee opties- DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

Zo’n Hoog Frequent Transformator zelf maken

Zo’n HF trafo zelf maken bleek makkelijker en eenvoudiger dan ik in eerste instantie dacht. Ik begon een experiment met de trafo die je links op bovenstaande afbeelding ziet. En vervolgens maakte ik een kleinere rechts op de afbeelding.

De keuze viel uiteindelijk op de kleine.

Waarom die keuze en alle details over het samenstellen en het testen van deze trafo’s vind je op Een HF Trafo zelf maken.

- DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

Minder kritische afstemming

De afstemkring heeft een capaciteit nodig van 386 pF. Ik gebruik ik een vaste Condensator van 330pF met parallel een trimmertje van 70pF. De instelling op precies 1395 kHz bleek met die trimmer geen sinecure.

Voor een soepeler en minder kritische afstemming nam ik vervolgens een vaste C (C2 op de afbeelding) van 330 met daar aan parallel een condensator van 47pf (C3) en parallel de 70pF trimmer met een C van 22 (C1 op de afbeelding) in serie.

 

Minder kritische afstemming- DIY 30 Watt Middengolf Zender -


Je hebt dan met deze trimmer een over de gehele uitslag een regelbereik gekregen van 7pf tot 17pF waardoor de afstemming veel minder kritisch wordt.

Misschien denk je nu: ”waarom niet gelijk een trimmer van 15pF kopen”.

Dat kan ook. Maar 70pF is een courant goed verkrijgbare trimmer. Heb je meer regelruimte nodig dan kan dat met deze trimmer. Je wijzigt C1 in 56 pF en je kunt regelen van 86 tot 113.

Kortom met deze constructie ben ik enorm flexibel. Ik heb daarom altijd een doosje met deze condensatorwaardes in voorraad en ook een paar trimmertjes van 70pF. Overigens, als je aan toltrimmertjes kunt komen? Altijd doen. Die zijn op het gebied van stabiliteit superieur.

- DIY 30 Watt Middengolf Zender -

 

Chassis ontwerp

Voor het chassis maken we weer gebruik van een PME taartblik. Die dingen zijn nu eenmaal relatief goedkoop, sterk en makkelijk verkrijgbaar.

Het aluminium front dat we hierbij gebruiken is afkomsig van de inmiddels gesloopte stadradio met middengolf zender. Je kunt zo'n frontje laten maken door André van Beynum of zelf van Triplex een frontplaat maken.

Dit frontje is iets te groot (breder) dan de smalle kant van ons taartblik. Storen doet dat niet. Sterker nog, door zo'n front iets breder te nemen dan je chassis voorkom je dat kleine handjes per ongeluk aan gevaarlijke spanningen gaan zitten. 

 

Chassis ontwerp voor 30 Watt Middengolf Zender

En oplettende lezer merkte op dat dit chassis montagemogelijkheid biedt voor twee 6146 buizen en vroeg waarom we die mogelijkheid niet gebruiken?

Dat is eenvoudig.

Na dit experiment ga ik deze zender ombouwen voor de korte golf, 160 meterband. Een optie om het vermogen dan een upgrade te geven richting 80 tot 100 watt is nu in het chassis voorbereid. 

Per kerende mail kwam de vraag: waarom niet in deze Middengolf zender?

Dat is heel eenvoudig 😀

 

Meer dan 30 Watt voor een LPAM Middengolf zender is zinloos

Misschien moet ik dat even toelichten.

Met 30 watt kun je een stad zoals Bergen op Zoom of Roosendaal prima van muziek en actualiteiten voorzien. Ga je naar 100 watt dan kun je heel veel boerenland en nog wat omringende dorpen bereiken. Maar in die dorpen zal de ontvangstkwaliteit een stuk minder zijn.

Met gevolg, zeer weinig luisteraars.

Dan zijn er de SENA en BumaStemra waar je een vergoeding aan moet betalen voor de muziek die je draait. Die organisaties denken redelijk commercieel en stemmen hun vergoeding af op het bereik dat jij met je zender hebt. 

Met andere woorden, je moet betalen voor een bereik waar je nauwelijk luisterenaars zult treffen. Honderd Watt zendvermogen kan nuttig zijn als je in het centrum van Amsterdam, Den Haag, Roteterdam of Utrecht zetelt. En zelfs daar is het voor de binding met je luisteraars misschien wel slimmer als je die luistereaars kiest binnen een bepaalde wijk van de stad want op stadsniveau heb je zware concurrentie te duchten.   

 

Tot zover. Over een paar maanden een update met test en duurtest bevindingen.
-
Koos Overbeeke

 

Terug van DIY 30 Watt Middengolf Zender naar Zenders

 

 

 

Je reactie en/of vraag
Vrijwel dagelijks ontvang ik vragen en reacties. Je krijgt altijd antwoord.

Bij publicatie zal alleen een Vraag en Voornaam zichtbaar zijn op de site.


Magic Word?