Fun Tubo RR10.2013

Fun-Tubo

..quello, che potrebbe apparire un insulto, è invece il nome della “creatura”.. una interpretazione post moderna dell’eterno conflitto interiore del progettista di satelliti, legato alle solide basi del passato ma da sempre proteso verso l’ineluttabile chiamata del futuro..FunTubo-ITA_html_m15bc87b5

Per gli appassionati di satelliti ma soprattutto di QRP, uno dei kit più interessanti e simpatici è la replica del trasmettitore dello Sputnik venduto da hamshop.cz.

Questo kit offre la possibilità di riprodurre un piccolo trasmettitore molto simile a quello installato sul primo satellite artificiale, salvo l’impiego di una frequenza amatoriale nella banda 15m (21.060MHz) al posto delle due frequenze a 20,005 e 40,002Mc originariamente impiegate.

La potenza di uscita è di circa 700mW, quindi perfetto anche come parte di un impianto QRP.

Il prodotto offerto dai colleghi cechi per meno di 30€, è molto flessibile ed in grado di soddisfare ogni fantasia possibile in termini di costruzione e destinazione d’uso.

Obiettivo di questo lavoro è di illustrare come corredare questo bel giocattolo di tutti quei circuiti accessori necessari al suo funzionamento pratico (alimentazione, modulazione, etc.), con un occhio di riguardo all’efficienza energetica ed ai costi contenuti per non snaturare lo spirito del progetto.

Nei presupposti progettuali si considera di partire da una comune tensione di alimentazione di 12V, tale quindi da permettere il suo impiego anche in assenza di alimentazione di rete e di voler provvedere alla sua manipolazione in CW, per gli amanti del QRP.

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Illustrazione 1: Schema elettrico originale del kit

La modifica per il CW

La prima modifica da introdurre è un mezzo per modulare il trasmettitore e vista la sua ridotta potenza, la scelta della telegrafia appare la più istintiva ed assolutamente opportuna. Brutalmente, questo può essere fatto commutando l’alimentazione anodica. Sfortunatamente, questo metodo paga l’effetto collaterale di dare una “nota oscillante”, un po’ come erano un tempo molte emissioni di ham “d’oltre cortina”. Una soluzione migliore è rappresentata nello schema seguente. All’interno della linea rossa, ci sono tutti i pezzi aggiunti al circuito originale. Un transistor cortocircuita l’alimentazione alla seconda griglia del tubo finale ottenendo così almeno 50dB di soppressione della portante, senza per questo perturbare significativamente l’oscillatore.

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Illustrazione 2: Modifica al circuito per permettere la manipolazione telegrafica del trasmettitore

L’alimentazione dei filamenti

I riscaldatori dei due tubi utilizzati necessitano di 1,27 V e circa 400mA complessivi. La soluzione più rapida è utilizzare una resistenza adeguata per portare la tensione della batteria al livello necessario. Purtroppo questo approccio ha due punti deboli: non stabilizzare la tensione di uscita e sprecare quasi il 90% dell’energia erogata dalla batteria. Una soluzione leggermente migliore è quella di utilizzare un semplice regolatore di tensione monolitico quale ad esempio un LM317. In questo caso, la tensione di uscita sarà molto stabile, ma ancora non avremmo risolto il problema di una efficienza energetica molto bassa. Un modo “quick & easy” per risolvere il compito è quello di utilizzare l’LM2576, un regolatore step down a commutazione. Lo schema è molto semplice e compatto.

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Illustrazione 3: Schema del convertitore ad alta efficienza 12V->1,3V per i filamenti

R1 eR2 definiscono la tensione in uscita, SD1 è un diodo veloce così come C2 va scelto con una bassa ESR per poter filtrare efficacemente il ripple ad alta frequenza del regolatore a commutazione. Ottima idea sarebbe recuperarli (come ha fatto l’autore) da un vecchio alimentatore da PC.

L’alimentazione anodica

Questa è la parte più complessa del progetto. Passare da 12V a circa 100V non è un compito facile, anche se oggi molto più semplice che in passato. Un possibile modo per ottenere la tensione richiesta è rappresentato dallo schema sotto riportato. Il nucleo del circuito è il circuito integrato TL494, un regolatore PWM di facile reperibilità e basso costo. La sua frequenza di lavoro è definita dai valori di C1 e R2, in questo caso circa 100kHz. Le sue due uscite azionano una coppia di dispositivi NMOS di comune impiego audio, a guisa di commutatori di potenza. Il trasformatore-elevatore è avvolto su un nucleo di ferrite recuperato dal vecchio alimentatore da computer già menzionato. L’avvolgimento di primario è realizzato con circa 15+15 spire, mentre il secondario ne ha circa 230. L’uscita è regolata a 90V mediante la coppia di resistenze R4-R1. Il condensatore di filtro a valle del ponte raddrizzatore, da 4,7 uF deve avere una ESR molto bassa (vedi sopra). R3 e C2 definiscono la rampa di salita del soft start, funzione utile per limitare lo stress sul ponte diodi quando il circuito viene acceso e la tensione di uscita è ancora nulla.

FunTubo-ITA_html_38975d25A questo punto, il sistema è completo per un uso “convenzionale”, cioè come parte di un normale ricetrasmettitore QRP. L’esperienza d’uso è positiva e fare QSO con 700mW e 2 valvoline dà un gusto del tutto particolare all’esperienza. Se si vuole però, si può fare un altro passo verso la replica…

Il generatore di “bip bip”

Per coloro interessati appunto a replicare anche la modulazione telemetrica originale, ecco un suggerimento. Lo Sputnik originale cambiava il suo segnale al mutare della sua temperatura e pressione interna, offrendo così una funzione di telemetria molto primordiale. Qualcosa di simile, un po’ più divertente per una “modalità demo”, è quello di cambiare la modulazione in base al livello di luce incidente sul circuito. Lo schema proposto è il seguente:

FunTubo-ITA_html_3b47e7baUn semplice oscillatore astabile basato sull’arcinoto NE555 genera una modulazione on/off il cui ritmo cambia al variare del valore della fotoresistenza FR1.

Conclusioni

Tutti i moduli descritti, grazie alla loro semplicità, sono stati montati su basette millefori ed il tutto confezionato in un “frame CubeSat in puro legno” al fine di mantenere lo spirito provocatorio ed al tempo stesso povero e rievocativo del progetto. E’ stato facile e divertente sviluppare e costruire questo progetto che nelle mostre attira sempre l’attenzione per la sua appariscente e contraddittoria povertà!

Buoni DX a tutti in QRP dunque!

Riferimenti

www.hamshop.cz/stavebnice-c4/stavebnice-repliky-sputniku-pro-21-mhz-i155

www.shlrc.mq.edu.au/ ~ robinson/Information/Inverter_4W.html

www.datasheetcatalog.com

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