Un piccolo ricevitore dimenticato

Qualche giorno fa, in uno dei gruppi che frequento su Facebook, venne menzionato un vecchio kit (siglato LX.480), prodotto e venduto molti anni fa dalla rivista Nuova Elettronica, per la realizzazione di un piccolo ricevitore a reazione, con un livello di complessità ritenuto adatto anche per dei giovani principianti. Mi sono ricordato di avere ancora il numero della rivista in cui si descriveva il kit (numero 77 del lontano 1981) ed anche il circuito stampato con quasi tutti i componenti montati.
Subito è scattato il desiderio di finire il montaggio, che a suo tempo interruppi per problemi riscontrati durante i primi collaudi. Non perchè mi aspettassi chissà quali risultati e prestazioni, ma per semplice divertimento ed anche - perchè no - per un pizzico di nostalgia.
Detto fatto, ho completato il montaggio, utilizzando tutte parti di recupero che già avevo, incluso il supporto in lamierino di acciaio che si vede nelle foto qui sotto:

Naturalmente i problemi che avevo incontrato la prima volta che tentai di montare il kit, si sono ripresentati puntuali. In particolare, la tendenza ad auto-oscillare dell'amplificatore audio, basato sul circuito integrato TDA 2002. I miei interventi correttivi su questo lato si sono limitati a ridurre il guadagno di tensione dell'amplificatore (da 100 a circa 25) e ad applicare alcuni suggerimenti tratti dal datasheet del componente. La massa del ricevitore, in corrispondenza del pin 3 del TDA 2002, è stata connessa al supporto in lamierino.
Il problema dell'auto-oscillazione non è stato eliminato del tutto, ma è stato ridotto ad un livello accettabile. In pratica adesso si presenta solo quando il volume viene regolato molto alto. Il circuito risultante è come quello nella figura seguente:

Dopo l'amplificatore, l'attenzione si è concentrata sul rivelatore a reazione, che presenta una configurazione di tipo Hartley. La regolazione della reazione infatti mostrava un comportamento assolutamente capriccioso, con inneschi improvvisi e incontrollabili dell'oscillazione. Gli interventi su questo punto sono consistiti nel ricercare il miglior punto sulla bobina di sintonia per collegare la presa intermedia utilizzata per la reazione. La bobina - proveniente da materiale surplus - è costituita da 35 spire serrate di rame smaltato avvolte su un supporto da 1" di diametro, per una lunghezza dell'avvolgimento pari a circa 40 mm. Dopo alcuni tentativi ho deciso di saldare la presa in corrispondenza della quinta spira, contando a partire dal lato "freddo" della bobina (quello collegato alla massa del ricevitore). L'altra modifica, rispetto allo schema originale, è consistita nel collegare l'antenna - tramite un condensatore ceramico da 1 nF - all'estremo "caldo" della bobina anzichè alla presa intermedia. E' stata infine aggiunto un'induttore Neosid da 330 uH in serie alla bobina di sintonia per portare il ricevitore a funzionare sulla gamma della onde medie.

Il funzionamento della reazione non è ancora soddisfacente, ma sono cessati i fenomeni di oscillazione improvvisi e incontrollabili. Il ricevitore adesso è diventato ben gestibile ed ha cominciato a funzionare, anche se ulteriori test e miglioramenti sono necessari e verranno effettuati nei prossimi giorni.

Ricevitore a reazione finito

Dopo mesi e mesi di lavoro, dedicandovi spezzoni di tempo a distanza anche di parecchi giorni uno dall'altro, finalmente ho deciso di considerare completata la costruzione del mio ricevitore a reazione.
Scrivo volutamente che "ho deciso" di dichiarare finita la costruzione, perchè in realtà sarebbe possibile apportarvi ancora diverse modifiche e fare ancora prove, probabilmente una lista molto lunga di possibili sperimentazioni. Ma sono giunto all'esaurimento delle energie e del tempo che ero disposto a dedicare a questa esperienza, per cui eccomi qua con queste note conclusive, a mostrarvi un paio di foto del ricevitore "finito" e un piccolo filmato di una prova appena fatta in tarda serata sulle onde medie.
Particolare interessante: il ricevitore, per come è stato costruito, coprirebbe la gamma di frequenze da circa 1300 kHz a circa 3700 kHz. Per portarlo più in basso, nel pieno delle onde medie, ho sfruttato un suggerimento di Bernd (non conosco il cognome) della lista regenrx di Yahoo: ho inserito un paio di bacchette di ferrite all'interno del supporto della bobina di sintonia e oplà, ottenuto il miracolo senza nemmeno dover accendere il saldatore.

La qualità delle foto non è buona, perchè sono state scattate al chiuso, di sera e senza l'uso del flash.

Lo schema del pannello frontale è quello riportato nel disegno qui sotto.

Nella seconda fotografia si vede anche l'alimentatore costruito per fornire tensione ai filamenti ed alle placche delle valvole del ricevitore.

Nel filmato ho cercato di evidenziare anche il leggero effetto passabasso di un filtro audio L/C passivo, che può essere inserito tramite il piccolo deviatore posto tra la manopola che controlla la reazione e quella che controlla il volume. Il  deviatore ha tre posizioni: filtro inserito, filtro escluso e "mute" (che è la posizione centrale).

Alimentatore per ricevitore a reazione

L'alimentatore già descritto in un precedente post è finalmente pronto. Gli schemi della sezione filamenti e della sezione 50V (B+) sono leggermente cambiati:

Nello schema della sezione 50V (B+), V1 e V2 simboleggiano i due avvolgimenti secondari - posti in serie - del trasformatore da 12+12 VAC utilizzato per la costruzione.
Qui sotto invece le foto dell'alimentatore completo, finalmente nella sua scatola e pronto per le prove con il ricevitore a reazione.
Nella sezione 50V (B+), a sinistra nella foto qui sotto, da notale le alette di raffreddamento saldate direttamente sui reofori dello zener da 51V, 1/2W. Quando l'alimentatore non è connesso al carico, la potenza dissipata dallo zener supera infatti i 400 mW.

Alimentiamo il ricevitore rigenerativo a valvole

In uno dei post precenti (link) ho cercato di descrivere la costruzione e le prime prove di un semplice ricevitore a reazione a tre tubi. Durante tutte le prove, il ricevitore è stato sempre alimentato da due alimentatori da banco, uno che erogava circa 680 mA a 6.3 VDC per i filamenti delle valvole, l'altro che erogava circa 5mA a 50 VDC per le tensioni di placca.
Adesso è venuto il momento di costruire, per il ricevitore, un alimentatore tutto suo, che se non altro avrà dimensioni assai più contenute di quelle dei due alimentatori da banco messi insieme!
L'alimentatore sarà in realtà composto da due parti, una dedicata ai filamenti e l'altra alla tensione per l'alimentazione dei circuiti di placca (spesso indicata anche come B+ negli schemi elettrici dei ricevitori a tubi). Entrambi gli alimentatori erogano corrente continua con tensione regolata, per cercare di ridurre al minimo il rumore introdotto dal ricevitore tramite l'alimentazione. Per lo stesso motivo, l'alimentatore alla fine sarà rinchiuso in una piccola scatola metallica e posto - durante l'utilizzo - a debita distanza dai circuiti del ricevitore.

Alimentatore per i filamenti

Per l'alimentazione dei filamenti, ho già fatto alcune prove con un regolatore 7805. Per portare l'uscita del regolatore il più vicino possibile ai 6.3 VDC nominali, ho iniziato collegando in serie sul piedino centrale (che fa da riferimento per la tensione di uscita) una coppia di diodi al silicio di tipo 1N4148. La corrente che scorre nel piedino di ground del regolatore è sufficientemente piccola da consentire l'uso di due diodi di segnale.
Teoricamente la soluzione avrebbe anche funzionato, sopportando anche la corrente di picco nei filamenti al momento della loro accensione a freddo, che nel mio caso supera 1 A. Senonchè, essendo montati in prossimità del regolatore, quando quest'ultimo iniziava a riscaldarsi notevolmente (come effetto della potenza dissipata) anche la curva caratteristica dei diodi cambiava in maniera sostanziale per effetto della temperatura e la caduta di tensione complessiva sulla coppia di 1N4148 si riduceva rapidamente a 400 mV o anche meno.

Quindi, prima lezione: il 7805 dovrà essere montato su un dissipatore di calore adeguato ed i diodi dovranno essere montati il più possibile distanti dal regolatore. Come conseguenza della prima lezione, ho deciso anche di rimpiazzare la coppia di diodi di segnale al silicio, con un più affidabile diodo  Zener, da 3.0V.

Lo schema risultante al momento è questo sotto. Sto aspettando di trovare il tempo per montarlo in una versione di prova, per fare qualche misura diretta di quello che sarà il suo comportamento. Da ricordare - ma questa è una precauzione di carattere generale - di connettere sempre dei condensatori ceramici di bypass da 10-100 nF in parallelo ai diodi rettificatori, per attenuare il rumore creato dalle commutazioni dei diodi dallo stato di non conduzione allo stato di conduzione.

Il trasformatore utilizzato è del tipo incapsulato, con due secondari da 9V (che saranno connessi in parallelo)  per un totale di 16VA.

Alimentatore per la tensione B+

La tensione B+ per il mio ricevitore a reazione è di solo 50VDC e la corrente assorbita si attesta intorno a soli 5 mA. Questo ha molto facilitato la scelta del circuito dell'alimentatore, che è caduta su un semplicissimo regolatore basato su diodo Zener:

Il trasformatore da 12+12 VAC, con i secondari collegati in serie, è seguito da un duplicatore di tensione, nella configurazione detta di Greinacher.

I valori dei condensatori sono stati calcolati con l'aiuto di un foglio di calcolo molto utile e semplice da usare, che ho scaricato da qui: Multiplier Design. I parametri fondamentali da inserire sono il numero di stadi rettificatori (nel mio caso sono due), tensione e corrente di uscita, frequenza di rete in Hz. Con gli altri parametri si può giocare cercando il miglior compromesso anche in base ai componenti (specialmente i condensatori) che si hanno a portata di mano. La costruzione di un prototipo e l'esecuzione di qualche misura dissiperà il resto dei dubbi.

Nel mio caso la tensione d'uscita del moltiplicatore è stimata in 68VDC,  dati dai 24VAC (nominali) in uscita dal trasformatore, che diventano 24 x 1.41 = circa 34VAC di picco, che poi vengono moltiplicati per due ottenendo appunto circa 68VDC.

La corrente da erogare (per i duplicatore) è data dai 5 mA assorbiti dal ricevitore sommati ai 2.5 mA necessari per far funzionare il diodo Zener. Sottraendo i 51VDC nominali all'uscita (ai capi del diodo Zener) dai 68VDC in uscita dal duplicatore, si ottengono 17VDC di caduta sulla resistenza R1, che quindi dovrebbe valere 17 V / 7.5 mA = circa 2200 ohm (potrebbe essere consigliabile inserire un trimmer), con una dissipazione prevista di circa 130 mW.

Naturalmente, nel caso di carico non connesso, tutti i 7.5 mA dovranno poter scorrere nel diodo Zener. Si tratterebbe di una potenza da dissipare pari a circa 390 mW che il diodo (che è da 500 mW) dovrebbe poter reggere con continuità, specialmente se dotato di ampie alette di dissipazione saldate su ciascun reoforo, il più vicino possibile al case di vetro del componente. La situazione dovrebbe essere abbastanza safe anche in caso di un temporaneo aumento della tensione in uscita dal duplicatore (diciamo fino a 71 VDC).

L'altra eventualità è che aumenti invece la corrente richiesta dal ricevitore. Dato che - a parità di tensione ai suoi capi - la corrente nella resistenza non può cambiare, occorrerà che diminuisca quella nel diodo Zener. Anche in questo caso, un moderato aumento (diciamo del 10%) della corrente nel carico non dovrebbe pregiudicare il funzionamento del circuito.

Tutto sommato, comunque, lo schema è talmente semplice che potrà valere senz'altro la pena di provare ed aggiustare dove necessario, fin quando non si raggiungerà un compromesso accettabile.

Il mio primo ricevitore a reazione

Ebbene sì, a 54 anni sono tornato adolescente ed ho voluto cimentarmi di nuovo nella costruzione di un semplice ricevitore a reazione. Lo stimolo decisivo è venuto dalla lettura di un post in uno dei tanti forum dedicati alla radio ed all'autocostruzione delle radio, in particolare quelle - dall'alone inconfondibilmente vintage - basate sui tubi termoionici, in italiano comunemente noti come valvole, per chi parla inglese tubes.
Questo post descriveva un progetto di ricevitore a reazione, basato sul circuito oscillatore di Hartley, costruito attorno a un pentodo 6AK5 (alias EF95) alimentato con solo 50V di tensione anodica. Guarda caso nel cassetto dei componenti dimenticati occhieggiava proprio una valvola inglese Mullard CV4010, una versione della 6AK5 smontata da un apparato militare.
Da qui sono partito per approfondire per quanto possibile il progetto e di grandissimo aiuto in questo mi sono stati gli amici del gruppo regenrx su yahoo.com (al quale mi ero nel frattempo iscritto). Strada facendo lo schema elettrico si è arricchito di un amplificatore RF a larga banda di tipo grounded-grid (talvolta abbreviato come GG), ancora basato su una valvola 6AK5. Si tratta di un semplicissimo circuito amplificatore a guadagno unitario, il cui scopo principale è quello di agire come buffer (separatore) tra l'antenna e lo stadio rivelatore Hartley. Questo fa sì che le caratteristiche dell'antenna, i suoi movimenti rispetto a terra o a masse metalliche (si pensi a un lungo filo esposto all'azione del vento), ecc. non abbiano influenza (o molto ridotta) sullo stadio rivelatore.
Per lo stadio amplificatore audio (AF ovvero audio frequency) ho optato per una soluzione economica riusando un doppio triodo 12AU7 (alias ECC82) che già avevo. Ovviamente una 12AU7 alimentata con 50V di tensione anodica non può rappresentare un'alternativa ad un pentodo come una EL84 o simile. La potenza audio che si riesce a estrarre è però sufficiente per un buon livello sonoro in una normale cuffia a bassa impedenza. Inoltre è sempre possibile collegare l'uscita audio ad un piccolo amplificatore esterno, ad esempio del tipo comunemente utilizzato per amplificare l'uscita audio di un PC.
Quindi, con un primo schema elettrico in mano (e tanti importanti consigli per la disposizione dei componenti, i cablaggi, gli accorgimenti meccanici ed elettrici) mi sono invischiato nel montaggio. Non si pensi che la costruzione di un semplice apparato a valvole sia più semplice che la costruzione di un equivalente apparato a transistor! Al contrario: a parte il lavoraccio meccanico per forare con un minimo di precisione il telaio in alluminio (comprato già piegato) e per montare i componenti ingombranti (come bobine e condensatori variabili) e gli ancoraggi per resistenze e condensatori; a parte questo, il fatto che i componenti siano tutto sommato voluminosi non aiuta proprio per niente. In breve tempo, la parte nascosta sotto il telaio si riempie di fili e di connessioni, specialmente intorno agli zoccoli delle valvole, e presto risulta difficile fare modifiche o aggiungere qualcosa senza bruciare con la punta del saldatore la guaina di qualche filo (oppure la pelle di qualche dito).
Le foto di questo breve video che ho pubblicato su Youtube descrivono le varie fasi della costruzione, dall'inizio fino (quasi) alla fine:
My first regen receiver - Photo album

Una volta ultimata la costruzione, ho cominciato a fare qualche test. Inutile dire che all'inizio non ne voleva sapere di funzionare ed è qui che il mitico gruppo regenrx mi è venuto di nuovo in aiuto. Prova dopo prova, modifica dopo modifica, qualcosa ha cominciato a funzionare e ad oggi i risultati ottenuti sono quelli documentati in questi due video:
Testing my first regen receiver - 1 of 2
Testing my first regen receiver - 2 of 2

Lo schema elettrico invece ad oggi è questo, come si vede è molto semplice e di facile lettura:

La copertura in frequenza è compresa tra circa 1300 kHz e circa 3700 kHz. In pratica la parte alta delle MW e le onde medio-corte. Alle nostre latitudini, l'inverno dovrebbe essere la stagione migliore per la ricezione a queste frequenze.
Naturalmente il lavoro non è ancora terminato. Sono in cantiere ancora alcune piccole modifiche (che non mancherò di documentare, in caso avessero esito positivo), poi la costruzione di un pannello frontale per schermare condensatori variabili e bobina e la costruzione di un piccolo alimentatore ad hoc per il ricevitore, in grado di fornire sia la tensione per i filamenti delle valvole che quella anodica.
Con l'arrivo dell'inverno, poi, conto di rendermi conto meglio delle prestazioni della radio. Ne parleremo ancora. Grazie per l'attenzione.

Il radioascolto come lo vedo io

Il radioascolto è uno dei miei passatempi. Il termine è abbastanza autoesplicativo e si riferisce in generale all'attività di ascolto delle trasmissioni radio, spesso provenienti da paesi esteri, talvolta da molto lontano. Gli obiettivi possono essere diversi, a seconda delle preferenze di chi pratica questo hobby, per certi aspetti singolare: l'arricchimento culturale (lingue straniere, visioni politicamente e/o culturalmente diverse dalla nostra, ecc.); la caccia alle stazioni difficili da ricevere (a volte indicata come DXing da DX che è l'abbreviazione telegrafica di distanza); la raccolta delle conferme di ascolto (in gergo cartoline QSL) che le stazioni inviano agli ascoltatori in risposta ai rapporti di ascolto; l'aspetto tecnico e tecnologico, che talvolta si accompagna all'auto-costruzione dei ricevitori radio, delle antenne; e così via.
Si può fare radioascolto praticamente su tutto lo spettro delle frequenze radio (ovviamente con apparecchi radio ed antenne adeguate per ciascuna banda) ed eventualmente prediligendo specifici tipi di trasmissioni radio: le normali trasmissioni di radiodiffusione (broadcast), i radio-amatori, le cosiddette stazioni utility ovvero dedicate all'espletamento di servizi (previsioni meteo, radionavigazione, ecc.).
Informazioni più estese e dettagliate sono largamente disponibili tramite numerosi siti web. Mi limito qui a segnalare come esempio i siti web di un paio di gruppi a cui sono iscritto (ma ne esistono sicuramente molti altri):

Associazione Italiana Radioascolto (AIR)
Medium Wave Circle

Dal mio punto di vista, il radioascolto è un passatempo talvolta affascinante laddove consente di venire in contatto con particolari tipi di trasmissioni che conservano un che di misterioso e rappresentano in qualche misura una sfida di pazienza e abilità. Nel tempo mi sono imbattuto in questo genere di segnali e talvolta posso dire di aver dato loro la caccia, cercando anche di costruirmi i mezzi (ricevitori ed antenne) per riceverli.
Nei prossimi post cercherò di parlare in modo un pochino più preciso di quelle mie (limitate) esperienze con la ricezione dei segnali delle number stations, delle stazioni VLF e degli NDB, la mia passione più recente.