Autocostruzione        

Lo scherzo di Alessandro con EZ81 come raddrizzatrice

 

 

 Di cosa si tratta

Ampli Lo Scherzo

Chi lo ha costruito

Alesandro  ing.angelini@virgilio.it

Caratteristiche particolari

con PC82 e Raddrizzatrice

 

Prefazione:

 

Questo articolo e un capolavoro !!!!!!!!  veramente Alessandro ci ha dato tutte le informazioni possibili .. Grazie un articolo completissimo . Per chi vuole leggersi un pochino di storia ecco il links al forum.

Grazie Alessandro  ...Davide S.

 

Lo Scherzo e la EZ81

 

Ho deciso di scrivere questo articolo perché l’esperienza di progettare un’alimentatore “a tubo” per lo scherzo è stata un’utilissima palestra per sperimentare e imparare sempre di più su questo affascinante hobby……

Tutto nasce con l’ idea di apportare ulteriori migliorie al mio Scherzo (che già utilizzava condensatori di accoppiamento in carta e olio e il filtraggio dell’alimentazione con 2 induttanze, il kit ufficiale di upgrade insomma), che in prima battuta si sarebbero limitate alla sostituzione del potenziometro con un commutatore Elma 24 posizioni, diodi fast per il raddrizzamento dell’anodica, nonché condensatori carta e olio anche nel filtraggio dell’alimentazione……… Dopo alcuni scambi di idee sul forum di Adiocostruzioni.com e alcuni preziosi consigli, nasce l’idea di dotare tutto lo Scherzo di un alimentatore a tubo….. Mi butto a capofitto in questa impresa che ben presto si rivela essere anche dispendiosa dato che occorre un nuovo trasformatore di alimentazione, una raddrizzatrice ovviamente, condensatori carta  olio (una mia fissazione) per il filtraggio e di conseguenza anche un nuovo cabinet……..finisco poi per acquistare anche tutti i rimanenti componenti passivi nuovi e di buona qualità (resistenze kiwame, elettrolitici per il bypass catodico elna cerafine e F&T per i condensatori che costituiscono l’ulteriore filtraggio a ridosso del triodo della PCL82……..approposito anch’esse sostituite con delle Siemens accoppiate). Gli unici componenti rimasti sono i TU (componenti buoni soprattutto in relazione al prezzo) e le induttanze di filtro dell’alimentazione.

Come valvola raddrizzatrice la scelta è andata alla EZ81, un doppio diodo su zoccolo noval, così ho mantenuto una certa coerenza estetica con le PCL82. Questa mi permette di realizzare un circuito ad onda intera, il quale richiede però un TA con secondario a presa centrale.

 

Premetto che chi volesse cimentarsi in un impresa simile, oltre a consultare il forum (utilissimo) potrà far riferimento ai numeri 38-39-40 di Costruire hi fi, dove si trova una completissima trattazione dell’argomento alimentatori, che comunque non fa altro che riproporre in versione italiana le interessanti pagine del Radiotron Design Handbook.

 

Alcune foto della realizzazione

 

Veniamo al progetto………la vera difficoltà stà nel dover progettare un alimentatore in base a caratteristiche e paramentri di un TA che non abbiamo……allo stesso modo il TA va dimensionato in base all’alimentatore, all’assorbimento ecc……….è il problema dell’uovo e la gallina, come he ancor mensionamendifficoltà er ('o in base all'entatore in base a caratteristiche e paramentri di un TA che non abbiamo...tileggo proprio in questi giorni sull’ultimo numero di costruire hi fi. C’è un articolo che descrive a grandi linee l’utilizzo del Power Supply designer (www.duncanamps.com, software molto facile ma efficace che ho utilizzato nelle prime simulazioni) e tratta appunto delle difficoltà circa il dimensionamento dei TA, a volte sottodimensionati (così che scaldano molto), a volte sovradimensionati……addirittura chi scrive l’articolo dice che non sempre il TA va bene al primo tentativo!!! Sarà che questo alimentatore me lo sono studiato per bene, sarà che mi sono affidato per la realizzazione del TA a un’azienda seria (Bartolucci) ma alla fine, sin dalla prima accensione tutto è andato alla perfezione; le tensioni misurate in tutto il circuito sono pari pari quelle riportate nello schema dello Scherzo originale, dato che il mio intervento si è limitato a riprogettare l’alimentatore, ma ho lasciato invariato il progetto della sezione audio (stessa tensione anodica, punto di lavoro ecc…).

 

Inizio con la ricerca dei condensatori di filtro……….categorico il valore del primo C subito dopo i diodi, 10uF (i diodi a vuoto necessitano di valori di capacità bassi in questo punto del circuito, pena un eccessivo innalzamento delle correnti di picco e una prematura morte del tubo) per usi militari (MBGO2 russo da 600Vdc) e per non lesinare sul filtraggio 4 Icar da 50uF 450Vac cadauno (molto ingombranti, anche se poi si riveleranno essere dei condensatori in polipropilene metallizzato in olio – molto simili ai carta e olio e dalle stesse caretteristiche di qualità). L’idea iniziale era quella di realizzare due celle da 100 uF ciascuna parallelando a due a due gli Icar (quindi 10uF poi 100uF e infine 100uF). Poi seguo il consiglio trovato su CHF e citato anche tra i “tips & tricks” del sito vt52.com qui www.vt52.com/diy/tips/tips_supplies.htm . In pratica, per scongiurare problemi di risonanza è preferibile disporre i condensatori di filtro “a salire” e triplicando ogni volta le capacità…..

L’alimentatore iniziava a prendere forma e grosso modo avrebbe avuto queste sembianze:

 

 

Le induttanze sono quelle dello Scherzo per le quali ho misurato una resistenza in continua di circa 130ohm (altra difficoltà nella progettazione di un’alimentatore……occorre sapere a priori i valori della resistenza in continua delle induttanze, per conoscere la caduta di tensione ai capi………ovviamente sono stato avvantaggiato avendole già in mano!)

L’assorbimento totale dello scherzo si aggira sui 50mA. A questo punto ci vengono in aiuto i datasheet della EZ81 (riporto quello specifico per filtro ad ingresso capacitivo):

 

 

L’utilizzo è molto semplice………….in ascissa (orizzontale) la corrente assorbita (50mA nel nostro caso) in ordinata (verticale) la tensione efficace in uscita dall’alimentatore (cioè i nostri 285 V richiesti per alimentare lo Scherzo). Incrociando si ottiene un punto del grafico cui corrisponde (in questo caso fortuito l’incrocio è proprio su una curva, se così non fosse stato occorreva interpolare) una curva. La curva che ci interssa è quella tratteggiata, riferita ad una capacità di ingresso di 8uF, molto vicina alla nostra (l’altra curva è riferita a 50uF). La curva che incrociamo (2x250V) ci da la tensione che dobbiamo avere ai capi del secondario del TA. Molto importante: tale tensione è a vuoto. Quindi ci occorre un TA con secondario da 250-0-250. Finito!........... o quasi! Tutto ciò però nell’ipotesi che la somma delle resistenze in continua viste dal secondario sia pari a 150ohm per ramo, come si desume anche dal seguente ulteriore grafico sempre presente nel datasheet (valido per alimentatore ad ingresso capacitivo):

 

 

Tracciando una retta verticale in corrispondenza dei 250V (tensione a vuoto del secondario del TA) e incrociando la retta, otteniamo proprio 150 ohm come valore di resistenza visto dal secondario.

La resistenza totale vista dal secondario vale:

Con:      Rsecondario = resistenza in continua del secondario;

               n = rapporto di trasformazione:

               Rprimario = resistenza in continua del primario;

               R0 = res da porre in serie a ciascun anodo al fine di ottenere la giusta RT;

 

In pratica la resisitenza totale vista dal secondario è data dalla somma della resistenza stessa del secondario, più la resistenza del primario vista dal secondario, più l’eventuale resistenza da porre in serie a ciascun anodo per ottenere i nostri 150ohm.

 

Riporto quanto sopra per pignoleria, in quanto anche non rispettando questo valore di resistenza la raddrizzatrice non soffre.

Occorre tenere presente anche il fatto che il nostro filtro è più complesso di quello riportato nella figura sopra (costituido da un solo condensatore) ci sono infatti le 2 induttanze che hanno una res. in continua di circa 130 ohm e quindi per 50mA una caduta di circa 13V…….. infatti sul primo grafico ho preso circa 295V per avere un po’ dimargine.

 

A questo punto parto con le simulazioni con il Power supply designer:

 

 

La tensione in uscita risulta essere 287V e l’andamento delle tre tensioni (ai capi del 1°, 2° e del 3° condensatore) mostra che non ci sono fenomeni di risonanza, fenomeno che si presenterebbe così (ho volontariamente invertito gli ultimi 2 condensatori così da avere 10uF, 150uF e 50uF):

 

 

Come si può notare, l’andamento della curva gialla che rappresenta la tensione in uscita dall’alimentatore presenta un andamento ciclico, che pur smorzandosi, persiste.

 

Il software (in accordo con quanto desunto dai grafici sul datasheet della EZ81) non rileva eccessive correnti di picco che potrebbero danneggiare il tubo (normalmente viene segnalato dal programma con una finestra di avviso).

 

In ultimo da notare che come resistenza vista dal secondario del TA ho impostato proprio 150ohm, quelli che ci risultano dai grafici.

 

A questo punto il progetto potrebbe essere finito, nel senso che abbiamo grosso modo tutti i dati da fornire a chi ci fornirà il TA:

 

§          Primario 230V

§          Secondario 250-0-250 V

 

Mancano ancora 2 caratterisitche del TA:

 

1.      Le resistenze dei vari avvolgimenti per verificare che torni il discorso della resistenza vista dal secondario (se nel complesso fosse minore di 150ohm può essere aggiustata con una res. In serie, R0.)

2.      La cosa fondamentale e più importante…………la potenza del TA, ossia quanta corrente deve essere in grado di erogare. Se sottodimensionato diviene una stufa con anche effetti negativi sul risultato sonoro, viceversa se eccessivamente sovradimensionato oltre a costare più del necessario, avrà una caduta tale (si perché il valore cha abbiamo, 250-0-250 è a vuoto, senza carico e conseguentemente calerà un po’ quando il secondario è collegato al carico – si parla di percentuale di regolazione, in genere un 5%) da ritrovarci una tensione anodica più alta del previsto.

 

A questo punto è il caso di farsi dare da chi fornirà il TA una prima serie di caratteristiche possibili . Come ho già detto mi sono rivolto a Bartolucci e in base alle mie richieste (ho richiesto inizialmente un TA da 80-100 mA) mi ha fornito i seguenti dati:

 

Primario 230 e res in continua 13ohm.

Secondario 250-0-250 e res in continua 130 ohm (per i due rami, quindi 2x65 ohm).

 

In questo caso applicando la formula vista in precedenza la resistenza vista dal secondario sarebbe:

 

Rt = 65 + (250/230)2 x 13 + R0 = 80 ohm per ramo

 

Occorre quindi una res. di circa 70 ohm per ogni ramo (in serie ad ogni anodo della EZ81) per avere i nostri 150 ohm (2 res da 68 ohm, la potenza necessaria la vedremo poi). Quindi un secondario 250-0-250 con res. in continua di circa 65 ohm per ramo va bene per i nostri scopi.

 

Risolto il problema della tensione occorre sapere per quale corrente deve essere dimensionato il nostro TA. Nel caso dello Scherzo, nella quale la PCL82 viene fatta lavorare in classe A, la corrente richiesta all’alimentatore è costante e pari a 50mA, ma questa non è la corrente che è richiesta al TA. Infatti la corrente in uscita dall’alimentatore risulta minore di quella che effettivamente circola nel secondario del TA (e quindi nei diodi), a causa del filtraggio (sul secondario del TA circola una corrente alternata, in uscita dall’alimentatore la corrente è continua).

 

Alcune foto della realizzazione

 

Ho valutato il valore di questa corrente sempre con l’utilizzo del PSD. Nel programma, per valutare la corrente efficace che scorre nel secondario del TA, occorre impostare il periodo di funzionamento dell’alimentatore analizzato non su un tempo breve (1000 mS (millisecondi) di default) ma su un tempo molto più lungo in modo che il risultato non venga falsato dal transitorio iniziale (ho utilizzato 20000mS, cioè 20 sec). Comunque un po’ per mio desiderio di capire fino in fondo quello che stavo facendo, un po’ per quella sorta di strana necessità del principiante di voler tenere tutto sotto controllo (necessità che cela tutta l’ insicurezza dovuta all’inesperienza) seguendo il procedimento indicato su CHF nei numeri che prima ho citato, ho ricalcolato tutto a mano, con l’utilizzo dei diagrammi di Shade.

 

Anticipo già che il PSD da come corrente circolante nel secondario per il nostro schema circa 70mA. Quindi il TA deve essere dimensionato per garantire continuativamente questa corrente senza scaldarsi troppo ovviamente.

Di seguito riporto la schermata dove viene evidenziato l’assorbimento di 70mA (per la precisione 73mA RMS).

Segue pag 2

 

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