de radio amateur logo

Stadradio met Middengolf Zender

 

 

 

Stadradio met Middengolf Zender

Het doel voor dit experimentele project met het ontwerp, bouw en test van een Middengolf Zender met Buizen is duidelijk.

Eenvoudige opzet, makkelijk na te bouwen. Onderdelen gebruiken die iedereen eenvoudig via Internet kan aanschaffen. Een stevige zender waarmee je een kleine provinciestad van muziek kan voorzien.

De zender moet stabiel werken en een reikwijdte van 10 km halen met beperkte antenne mogelijkheden.

De zender moet voldoen aan LPAM normen van de Autoriteit Telecom en de 2014/53/EU RED richtlijn.

 

Relatief goedkoop

De zender moet aanmerkelijk goedkoper zijn dan commerciële aanbiedingen die met redelijke kwaliteit vanaf € 950,- te koop zijn.  Ik mik op een kostprijs van maximaal €400,- alles met nieuwe onderdelen.

Heb je al onderdelen in huis, bijvoorbeeld door oude radio’s of TV’s met buizen te slopen, dan kun je gemakkelijk op buizen, en trafo’s bezuinigen en dan zakken je kosten al snel onder de €200,-  

 

Om misverstanden te voorkomen

Nee, ik ga geen LPAM radiostation beginnen. Enkele vrienden van mij hebben wel de ambitie om legaal in West-Brabant zo’n LPAM station te starten. Dit project is bedoeld om hen daarbij te steunen.

Na de succesvolle afronding van dit project ga ik deze zender ombouwen naar de 160 Meterband om daar als radioamateur AM verbindingen te maken (roepnaam PA1JO).

 

Kwesties die opgelost moeten worden

Modulatie, liever zo eenvoudig mogelijk en zonder dat je daarvoor een zware audio versterker en zware trafo’s voor nodig hebt.

Hoogspanning ongeveer 400V maximaal. Geen exotische en gevaarlijke hoogspanning maar gebruik maken van een gewone regulier verkrijgbare voedingstrafo.

 

 

Waar vind je die zender onderdelen?

Stadradio met Middengolf Zender. Waar vind je die zender onderdelen

 

 

Kijk eens op onze waar vind je die radio onderdelen pagina. Alle onderdelen voor deze middengolf zender met buizen kocht ik van leveranciers die hier staan vermeld.


 

Water in de wijn of...

Bij het ontwerp blokschema van deze Middengolf Zender met Buizen ontmoeten we al direct een eerste uitdaging. Bij het bekijken van de buizen datasheets loopt alles op rolletjes totdat we de 807 eindbuis bekijken.

 

Blokschema voor 12 watt Stadradio met Middengolf Zender 

Mijn gedachte was dat die 807 buis met maximaal 400V wel tot productie van een watt of 14-15 RF vermogen te verleiden zou zijn. Dat blijkt ook mogelijk maar wel in class C. In Class A kun je er bij 400V maximaal 9 Watt uitpersen!

Bij 500V anodespanning is 11 watt mogelijk en bij 600V moet 12,5 Watt mogelijk zijn.

De vraag is dus:

  1. Gaan we voor een class C instelling?
  2. Of nemen we toch een hogere voedingsspanning?
  3. Of accepteren we een lager uitgangsvermogen?

Mijn vrienden, die dit na gaan bouwen en in bedrijf nemen, wijzen een lager vermogen af. Liever meer dan minder. Dan blijft de keuze over tussen class C of hogere voedingsspanning?

Kiezen voor class C is verleidelijk maar dat heeft als nadeel dat je een zware audio versterker nodig hebt en een zware en dure trafo om die eindtrap te moduleren.

 

Het Grootste Nadeel van Class C

Het grootste nadeel van een class C instelling in de eindtrap van deze Middengolf Zender met Buizen is de productie van harmonische signalen. Zowel de EL84 als de 807 zijn berucht om hun productie van harmonische signalen. En een class C instelling is ‘kunstmest’ voor die harmonische signalen.

Bij eerdere experimenten merkte ik dat die harmonische signalen tot in de FM band door kunnen gaan. Een Pi filter tussen eindtrap en antenne kan die signalen redelijk goed onderdrukken. Maar vergis je niet!

De harmonische signalen die zo’n zender zonder antenne aansluiting kan realiseren weten soms de radio van buren en bouwvakkers op honderden meters afstand te verstoren.

 

Hogere voedingsspanning

Ik kies om voornoemde redenen voor een hogere voedingspanning. Mouser & Tubesandmore leveren voor € 85 Euro een passende trafo voor.

Om de veiligheidsrisico’s hiervan te verminderen (met name het risico van hoogspanning op de antenne draden) ga ik aanvullende maatregelen nemen.

 

Vijf 'lampen' in deze Middengolf Zender met Buizen?

Mijn vrienden hadden ook nog een andere reactie: “Koos, vijf 'lampen' in deze 12 Watt Middengolf Zender met Buizen? Kan dat niet minder en beter?

En daarbij kwamen ze aan met een schema van Jack Donio die een 30 Watt Zender presenteert met slechts drie buizen. Zie het schema links.

30 watt middengolf zender

 

Ja dit kan, nee dit kan niet  

Laat ik met de ja kant beginnen. Ik schat in dat dit zendertje werkt en een aardig bereik zal weten te realiseren.

Nee, dit kan niet

30 watt bij 550 Volt? Het maximum wat een enkele 807 bij die spanning kan produceren is ruim 20 Watt. Het echte maximum is 25 Watt bij 600V. Ja dat is nog steeds heel wat meer dan mijn ontwerp.

Vergis je niet!

Voor deze zender van Jack heb je een audio versterker van 25 Watt sinus vermogen nodig. Dat is een versterker van 100 Watt Piek Uitgangsvermogen/Muziekvermogen bij BCC, Cool Blue of de MediaMarkt!

 

Ook op de korte golf actief

Of het opgegeven zendvermogen echt beschikbaar komt voor de gekozen uitzendfrequentie is twijfelachtig. Dit schema zal ook veel harmonische signalen produceren en je moet er niet gek van staan te kijken als die harmonische signalen de helft van je uitzendvermogen gebruiken.

Je krijgt voor deze zender daarom nooit een LPAM licentie en waarschijnlijk wel heel snel de Autoriteit Telecom op je dak omdat je illegaal anderen aan het storen ben.

Kortom, als je motto is; ‘live dangerous’, ga dan vooral met zo’n schema aan de slag. Niks ten nadele van Jack maar dit voorbeeld is een speeltje voor een zolderkamer piraat.

 

 

Het PI-filter

Het pi-filter in onze Middengolf Zender met Buizen moet zorgen voor aanpassing van de hoogohmige 807 buis naar laagohmige (50 ohm) coax voeding naar de antenne.

Dat Pi-filter moet daarnaast ook voor onderdrukking zorgen van harmonische signalen mochten die toch op enig moment de kop opsteken.

 

Spannend

Een effectief PI-filter voor deze Middengolf Zender ontwikkelen vond ik een spannend traject.

Waarom?

Bij eerdere experimenten met het EL84 LPAM zendertje bleek dat dat zo’n filter de helft van het uitzendvermogen opsnoepte. Als je dan maar maximaal 1 Watt vermogen in de eindtrap mag produceren is zo’n verlies een frustrerend gegeven.

Nu ben ik sinds een paar weken in het bezit van LTSPICE en dat maakt experimenteren makkelijker.

pi filter ingang 6000 ohm uitgang 50 ohm 675kHz

Nevenstaand filter heb ik met behulp van LTspice (gratis te downloaden) uitgebreid aan de tand gevoeld en levert relatief slechts geringe demping op het uitgangssignaal.

 

Ruim 10 Watt in de Antenne

Gebruikmakend van dit filter slagen we er in om deze Middengolf Zender met Buizen zelfs ruim 10 watt vermogen in onze antenne installatie te laten pompen en tevens harmonische signalen van 2 of 3 keer de zendfrequentie al met minimaal 40 dB ( = 10.000 maal ) te dempen.  

Onderstaande afbeeldingen laat zien hoe dit filter 675 kHz laat passeren en hogere frequenties fors dempt.

Klik op de afbeelding voor een grotere weergave

Spectrum analyse en signaal weergave op dummy load Stadradio met Middengolf Zender

 Je ziet dat ruim 25V met 500mA de antenne inrichting wordt ingestuurd en dat harmonische signalen op 1350 en 2025 kHz met meer dan 40 dB (meer dan 10.000 maal) worden gedempt.

 

De praktijk met dit PI filter valt tegen

De praktijk van dit Pi-filter in deze Middengolf Zender met Buizen valt wederom vies tegen! In plaats van ruim 25V komt er slechts een Volt of 5 in de antenne inrichting  terecht.

Wat gaat hier mis?

Het kost me ruim een week om dat uit te vinden. Maar dan weet ik het en heb ik de oplossing. Meer hierover in de geheimen van de Ringkern Ferriet HF spoel.

 

 

 

De eindtrap met een 807 penthode in class A

Ook dit onderdeel van onze Middengolf Zender met Buizen is een spannend experiment.

De opdracht is om de modulatie eenvoudig te houden en hiervoor geen zware dure trafo te gebruiken. Het gevolg is dat die 807 in class A moet gaan werken.

Veel datasheets die ik kon vinden over deze buis, dat waren er een stuk of zes, gaan veelal over class AB, B en C Push-Pull versterkers. Daarnaast veel gegevens over Triode schakelingen en Tetrode uitvoeringen.  

Gelukkig vond ik ook één datasheet dat aangaf hoe met min 15V stuurrooster een class A instelling mogelijk is. Voorwaarde is wel dat we de schermroosterspanning temperen.  

Aanvankelijk bood LTSPICE mij geen optie om dit nader te verkennen. Dit programma is nog niet zo oud en zit vol met transistor en IC karakteristieken. Buizen vormen helaas een lacune.

Later vond ik aanvullende software waarmee bescheiden simulaties mogelijk zijn. Hierover meer in deel twee van dit projectverslag (diy lpam zender). 

Klik op de afbeelding voor een grotere weergave

Stuur en Eindtrap van Stadradio met Middengolf Zender

Het Ontwerpidee ziet er als volgt uit: (zie schema links).


 

Schermroosterspanning temperen

De voedingstrafo voor deze Middengolf Zender met Buizen levert 380 Wisselspanning.

Na gelijkrichting levert dat afhankelijk van de belasting een aardig wisselende gelijkspanning op. Bij 100mA komt er 500V beschikbaar en bij 40mA 520V.

Nu heeft die anodespanning minder invloed op de anodestroom als het schermrooster. Die moet om de class A te behouden onder of op de 200V blijven. Met zo’n sterk afhankelijk van de belasting wisselende hoogspanning gaat het stabiel houden van het schermrooster alleen lukken met behulp van een Zener Diode.

Ik heb er hier twee van 100V genomen. Bij een Anodespanning van 500V trekt de 807 dan ongeveer 40mA stroom.


 

Beveiliging

Bij de antenne uitgang zie je een 10mH HF smoorspoel aangesloten. Die smoorspoel heeft een zo hoge impedantie dat hij op het uitgangssignaal geen enkel effect heeft.

Hij heeft twee beveiligingsfuncties

Voor gelijkstroom heeft deze spoel een zeer lage weerstand en vormt in feite een kortsluiting. Dat is de extra beveiliging die ik eerder noemde in verband met de hogere voedingsspanning die we nu gebruiken.

Zou de condensator die tussen anode van de 807 en het pi filter zit (C1), zou die condensator doorslaan dan komt er een gevaarlijke spanning op de antenne te staan. Deze smoorspoel sluit die spanning kort waardoor de zekering in de voeding doorslaat.

Zo zorgen we voor veiligheid richting niet deskundige of niets vermoedende gebruikers.

 

 

De tweede beveiligingsfunctie van deze spoel in onze middengolf zender met buizen

De spoel voorkomt dat iemand die in de buurt van de antenne komt een schok van 1000V oploopt.

1000V?

Enorm_opslingeren_van_spanning_in_het_tankcircuit

 

Schade en schande ☹

Ik had condensatoren gebruikt van 600V. Dat leek ruim voldoende bij een voedingsspanning van 520V. Die condensatoren gingen in deze DIY LPAM Zender snel kapot!

Enorm opslingeren van spanning in het tankcircuit

De anodespanning kan door opslingering van spanning in de anode-spoel een waarde bereiken die maximaal bijna tweemaal zo hoog is als de aangelegde voedingsspanning. Ofwel hier 1000V!

 

In de antenne inrichting zullen extreem hoge spanningen dankzij L3 niet optreden. Desondanks kunnen we bij de antenne nog steeds gevaarlijke spanningspieken optreden. Hier wegblijven als de zender operationeel is blijft dus het devies.

De condensatoren in de tankkring van onze middengolf zender met buizen heb ik vervangen door exemplaren van 3000V. Overigens doen zich bij de modulator met de EL84 vergelijkbare verschijnselen voor.

De voedingsspanning is hier maar 300V maar de condensatoren in het anode circuit moeten minimaal geschikt zijn voor 600V!


 

HSP Schakelaar S3

Met deze schakelaar kun je de hoogspanning op de zendbuis 807 wegnemen zodat je zonder storing te veroorzaken afregel-werkzaamheden kunt uitvoeren. Natuurlijk kun je dat ook met een dummy load doen maar dit is veiliger.

Controle op de werking van de eindtrap van deze 12 Watt Middengolf Zender doe je natuurlijk wel met een dummy load.

Ook het modulatie signaal is uitschakelaar gemaakt.

 

 

De oscillator en buffertrap

Hierbij het schema. Dit is een oud vertrouwd en al eerder gebruikt schema. Voor details raadpleeg je deze link naar een stabiele VFO. De HF trafo's zijn van Roehrentechnik.

 

Oscillator en buffertrap van 12 Watt Middengolf Zender

 


Omdat we op een vaste frequentie gaan zenden heb ik de variabele afstemcondensator vervangen door vaste mica condensatoren. Mica trimmertjes van 50p zorgen ervoor dat je de frequentie kunt finetunen.

 

 

De voeding voor onze Middengolf Zender met Buizen

De voeding voor deze middengolf zender met buizen en een 807 in de eindtrap gaf me nog wat hoofdbrekers.

Waarom?

De Hammond voedingstrafo biedt wel een 50V aftakking maar dat is wat het is. Een aftakking op de hoogspanningswikkeling. Het is geen afzonderlijke wikkeling.

Omdat ik de volle hoofdspanning van 380V gebruik blijft de nul aansluiting van die wikkeling ongebruikt en daarmee heb ik geen 50 V maar 240 Volt tegenover massa op deze aansluiting staan. Bovendien moet voor de NRS spanning de plus aan massa. Dit zou kortsluiting veroorzaken.

Klik op de afbeelding voor een grotere weergave

voeding voor 12 watt middengolf zender met buizen 

Hoe kom je nu aan een negatieve stuurroosterspanning van ongeveer 30V?

Die uitdaging heb ik voorgelegd op een forum voor Audio DIY hobbyisten. Uit Kroatië kreeg ik binnen een dag antwoord. Dat antwoord heb ik toegepast en het werkt perfect.

Let op! die weerstand van 150k bij de brugcel voor 300V! Die weerstand is onderdeel van het NRS spanning circuit. Zonder die weerstand (100k-220k) komt er niets uit. Heb je een hogere roosterspanning nodig neem dan 100k.

De schakeling levert een spanning op van ongeveer 10% van de AC voedingsbron.

Voor een hogere NRS kun je ook de C van 220N groter maken of je kunt dit schema aan de 500V voeding koppelen in plaats van aan de 300V.  

 

85V, 150V en 300V

Aanvankelijk had ik 85V en 150V HS nodig. Maar zoals je verderop kunt lezen bleek dat de modulator/stuurtrap beter werkte met 300V voedingsspanning.

Na diverse experimenten koos ik een oplossing met een relatief goedkope Elma trafo die zorgt voor de voeding van alle andere buizen exclusief de 807.

Let op!

Die enkele diode als gelijkrichter in de 85V leiding zit daar bewust! Monteer je hier een brugcel dan Komt er gewoon 300V op je schakeling en blaas je de zaak op!

 

 

Ontwerp Middengolf Zender met Buizen 2.0

Na enkele experimenten bleek dat die EL84 met 150V anodespanning in class A te weinig vermogen leverde.Hij leverde voldoende vermogen als ik het ingangssignaal naar 6V op voerde.

Maar de buis trok bij 150V slechts 10mA en dat leverde dus kathodespanning van 2,2V op. Die EL84 stond dus weer mooi in C class te werken :-(. Dat wilde ik niet.

De Anodespanning opgevoerd naar 300V levert een kathodestroom van 39mA op en dat maakt dat het stuurrooster nu op -8V ten opzichte van die kathode staat. Zo blijft de EL84 braaf in class A staan.

In beide gevallen (150V en 300V) blijkt dat die EL84 behoorlijk sterke harmonische signalen oplevert (op 2 en 3 maal de gewenste frequentie). Overigens blijkt dat volledig volgens de specificaties van die buis te zijn.

Daarom zit er nu een laagdoorlaatfiltertje tussen de EL84 en de 807 buis geschakeld. Dit filtertje gebruikt een klein (1,5 mH) HF spoeltje van Bourns (RL895-151K-RC).

De demping van dit filter is ongeveer 30dB voor de 2e en 3e harmonische. 

Het schema nu: klik op de afbeelding voor een grotere weergave

Stuur en Eindtrap van Middengolf Zender met Buizen 2.0

 

 

Tot zover.

De ervaringen met dit ontwerp van oscillator- en buffer-trap zie je in een stabiele VFO.

 

De bouw, test en verdere aanpassingen aan dit ontwerp van een Middengolf Zender met Buizen gaat verder in DIY LPAM Zender.
-
Koos Overbeeke

 

P.s.

Mijn ervaringen met soortgelijke experimenten met de Audio Compressor heeft me geleerd dat zo’n project wel een maand of drie kan doorlopen. Ondertussen houd ik je hier op deze site over de voortgang en leerervaringen (wat werkt wel en wat werkt niet) op de hoogte.

Een betrouwbaar en goed na te bouwen schema van een 12 Watt middengolf zender vind je pas als dit project succesvol is afgerond.

Kom nog eens terug of markeer deze pagina bij je favorieten.   

 

Heb je hier een vraag over?

Tik hem hieronder in. Je krijgt altijd via mail persoonlijk antwoord.

  

Terug van Stadradio met Middengolf Zender naar LPAM

 


Reactie van Site volgers


 

Jeroen

Interessant ontwerp dit LPAM zendertje. Ik ben benieuwd naar de praktijkervaringen. Ik vraag me wel af wat de functie is van die weerstand RS bij de roosterinstelling van de 807 buis? Is die weerstand niet overbodig?

..Koos

Goeie vraag Jeroen. Ik zal hem op de site activeren. Die RS weerstand is een beveiliging (Registor Safety).

RS heeft normaal geen functie maar is er voor noodgevallen. Hij zorgt ervoor dat als de trim-potmeter geen goed contact meer maakt het rooster toch verbonden blijft met de negatieve voorspanning. Zonder RS zou de buis en de Ma-meter kapot kunnen gaan.

De weerstand van RS is 10 maal de trimmer weerstand en zal op de reguliere instelling nauwelijks effect hebben.

 

 

 

Je reactie en/of vraag
Je persoonlijke gegevens worden niet op de site vermeldt!

Alleen je Vraag en je Voornaam is zichtbaar op de site.


Magic Word?