Etikett: NfR nr 72 2015-01

Resultatet från pristävlingen om ett gammalt hembygge

Bild7Bo Sörensson

I förra numret av NfR så utlyste jag en pristävling där det gällde att komplettera ett schema för en tjugotalsradio och svara på några mer eller mindre kluriga frågor. Det har kommit in sex mycket förtjänstfulla svar från Lennart Jarlevang, Lennarth Johansson, Bengt Lindberg, Ben Nyberg , Urban Ekholm och Mattias Engström. Tack så mycket för att ni tog er tid att svara.

Den första frågan gällde vad det var för komponent(er) som saknades i schemat. Rent fysiskt så kunde jag se att det hade suttit en ”pryl” som varit fastskruvad i botten och som anslutits till tre upprättstående koppartrådsändor och till en lös tråd från återkopplingsspolen. Fem av de sex svaren är här samstämmiga: det som saknas är en lågfrekvenstransformator. Urban Ekholm påpekar att förstärkningen (brantheten) i rören var så låg att man utnyttjade lågfrekvenstransformatorn med en omsättning prim/sek på 1:3 till att transformera upp spänningen till LF-röret. Då skulle alltså schemat se ut så här:

Bild8
Alltså saknade jag en lågfrekvenstransformator. Jag besökte naturligtvis Radiomuseets
komponentförsäljning och frågade efter en dylik tingest. Efter visst letande hittade vi tre LFtransformatorer, och det visade sig att en av dem passade precis i min apparat. Det var bara att skruva den på plats, till och med skruvhålen i bottenplattan stämde! Hurra!

Bild9

När jag ändå var på Radiomuseet så passade jag på att mäta de två rören, Philips Miniwatt A209. Det ena var helt OK, medan det andra var mycket dåligt, så nu letar jag efter ett bättre rör av typ A209 eller ekvivalent.

Alla som kommit med svar har påpekat att detta var en mycket vanlig radiotyp på tjugotalet och att det finns scheman på tvårörs batterimottagare exempelvis i Stig Malmströms (AGA) utomordentliga kompendium, som finns att ladda ner från Radiomuseets hemsida. Lennarth Johansson skickade också med några sidor av Clas Ohlsons katalog från början på trettiotalet, där det både finns kopplingsscheman och alla komponenter som man behövde för att bygga en egen radio.

Jag måste passa på att tipsa om en förnämlig bok för alla som håller på med radioapparater från tjugotalet. På nätet finns ”The Radio Amateur’s Handbook” av Frederick Collins, utgiven 1922 av ARRL. Du hittar den hos The Gutenberg Project (www.gutenberg.org). Sedan frågade jag hur man omvandlar mellan kapacitans i Farad (F) och i cm. Lennart Jarlevang och Bengt Lindberg har gjort förnämliga sortomvandlingar och kommit till resultatet att 1 cm = 1,11 pF.

På frågan om varför det sitter reostater i glödströmskretsarna så varierar svaren något; det kan vara för att spara rören eller för att reglera förstärkningen. I en holländsk text (jag är inte så bra på holländska) som jag hittat på nätet, har jag stavat mig till att reostaterna fanns där för förstärkningsreglering och för att ställa in gallerförspänningen och för att man skulle kunna långsamt ”värma” rören.

Frågan om hur man skulle koppla in anod- och glödspänningarna var knepigare. Att den negativa sidan av anodspänningen skall anslutas till GLÖD A i mitt schema är alla överens om. Men när det gäller inkopplingen av glödströmsbatteriet på 2,0 V så gick svaren isär. Här fick jag ingen hjälp av de scheman som jag hittat på nätet. De var alla ritade med 4-voltsrör, och de hade alla separat negativ gallerförspänning. Den undersökta apparaten har ingen anslutning för separat, negativ gallerförspänning. Jag återkommer i denna fråga.

Beträffande val av anodspänning så föreslår de som svarat att allting mellan 50 och 90 V bör fungera. Om vi nu antar att detta är ett hembygge från tjugotalet så finns det anledning att fråga sig om senare rön skulle ha kompletterat eller modifierat schemat för att förbättra konstruktionen. Här är den allmänna meningen bland dem som svarat att kopplingen är typisk för sin ålder och att det inte finns anledning att ändra något.

Nåväl, jag hade alltså den osannolika turen att hitta en LF-transformator som precis passade in radioapparaten. Då var ju nästa steg givet, jag skulle naturligtvis kolla om apparaten fungerade. Ett 90 V aggregat tillverkades och en 2 V blyackumulator införskaffades. Det bästa röret satte jag som detektor och till uttaget SP anslöt jag mina fina gamla 2 kiloohms hörlurar. Men så var det ju detta med polariteten på glödströmmen. Här fick jag använda mig av den gamla metoden ”trial and error”. Jag hade ju reostaterna i glödströmskretsarna, så jag kunde ju dra på lite långsamt och se till att anodströmmen inte rusade iväg.

Här skulle jag ha kunnat komma med en ganska lång redogörelse för allt jag fick experimentera med innan jag fick liv i apparaten. Men, först startade jag min mellanvågssändare och laddade den med en Jerry Williams CD. Sedan fick jag kolla alla förbindelser så att det inte blivit glapp. Det tog en stund innan jag kom på hur man ställer in spolen, vridkondensatorn, glödströmmen, och, viktigast av allt, återkopplingsspolen. Men till sist så hördes ”Did I tell you” starkt och tydligt (nåja) i hörlurarna. Vilken lycka! På kvällen kunde jag lyssna på flera starka utländska MV-stationer när jag kopplade in dipolantennen på taket. Tänk vilka nyheter som personen som byggde apparaten kunde lyssna på i slutet på nittonhundratjugotalet!

Nu till frågan om inkopplingen av glödströmmen. Det visade sig att det fungerar bäst om
glödströmsbatteriets minuspol kopplas till ANOD –, som också är den gemensamma jorden. Då blir ljudet definitivt starkast i lurarna. Om vi koncentrerar oss på LF-röret så skall ju gallret ha negativ potential i förhållande till katoden, i detta fall glödtråden. Då stämmer det att glödbatteriets pluspol skall anslutas till GLÖD B enligt ritningen. Men, då får ju detektorrörets galler positiv förspänning via gallermotståndet på 2 Mohm. Visserligen påpekar Bengt Lindberg att detektorn går i klass C, och Mattias Engström att man vill ha en olinearitet för att åstadkomma detektering, men jag tycker fortfarande att det är konstigt. Hur som helst så har jag bestämt mig för att koppla glödbatteriets  minuspol till GLÖD A och pluspolen till GLÖD B fram till dess att någon övertygar mig om jag gjort fel.

Nu till pristävlingen. Jag lovade en jury, men deltagarna får nöja sig med mig själv, för annars så hinner inte dessa rader med i januarinumret av NfR. Alltnog, vinnaren är:
(trummorna och hjärtslagsmusiken i bakgrunden får ni tänka er själva) Mattias Engström, som förtjänstfullt skrivit en hel artikel som svar. Tillsammans med redaktör Lars så har vi valt att presentera Mattias svar i sin helhet, eftersom det är ett så värdefullt bidrag om
tidiga radiokonstruktioner. Jag hoppas min sparade vinglöggflaska skall komma till glädje, den går att hämta på Radiomuseets expedition.

Juryn har sedan inte kunnat skilja de övriga fem, de har alla sina förtjänster. Därför har jag beslutat att ge hedersomnämnande till Urban Ekholm, Bengt Lindberg, Lennarth Johansson, Ben Nyberg, och Lennart Jarlevang. Än en gång – tack för att ni tog er tid att öka mitt, och kanske fler av NfRs läsares, kunnande om tidiga radiokonstruktioner.
Nu får jag väl börja leta efter en trettiotalsradio ☺

Bo Sörensson,
SA6CLX

Bidrag till tävlingen om 20-talsmottagaren

Mattias Engström
Tack för denna utmanade tankenöt så här i Juletid!
Det har varit intressant att försöka tänka sig in i hur de kunde maximera funktionen hos varje enskild komponent då säkerligen varje radiokomponent på den tiden kunde representera flera timmars lön eller rent av hela dagslöner. Detta har varit utgångspunkten till att förstå hur den var byggd och de val som gjorts.

Den saknade komponenten

Till att börja med är den komponenten som fattas till 100 % säkerhet en LF-kopplingstrafo. Man kan till och med se resterna av skruvhålen i träplattan där den suttit. Det var inte helt givet ifrån början, då det går att lösa med en kombination av några andra komponenter. Men de måste ha haft en oerhörd komponentkännedom på den tiden och dessutom kunna utnyttja sådant som vid en första anblick kan ses som svagheter hos LF-transformatorn. Det kommer att bli avgörande för att det ska fungera men mer om det senare.

Men först till transformatorn och hur den kunnat se ut:

Snap1

Och så här har den sannolikt varit inkopplad:

Bild1

Om man gör en djupare analys om vilka förutsättningar det första röret behöver för att arbeta som både gallerlikriktande detektor samt HF förstärkare finner man att anodimpedansen som HF strömmen ser ska vara hög, samtidigt som för att uppnå glättning av den amplitudmodulerade HF signalen behövs anodkretsen lastas med en kapacitans. (Jämför en klassisk AM detektor med diod+liten glättningskondensator)

Dessa villkor går ej ihop. Lägger vi en kapacitans i anodkretsen till jord dödar vi HF signalen. En vanlig lösning var då följande att man isolerade LF och HF signalen med motstånd och lagt en detektorkondensator om c:a 50-200pF ”utanför”. Motstånd Ra är anodmotståndet för förstärkarsteget, Rb är motståndet som isolerar anodkretsen ifrån AM detektorns kondensator som annars skulle kortslutit HF:en. Motstånden kunde vara 5-20 kOhm per styck.

Bild2

För att maximera HF förstärkningen vill vi ha dess anodimpedans så hög som möjligt men att öka Ra går av praktiska skäl bara till en viss gräns. En gängse lösning var då att byta till en HF drossel som erbjöd hög impedans och på så ge maximal förstärkning. Saken var då att drosseln även måste ha hög impedans för LF, alternativt även ha kvar anodmotståndet då LF signalen annars skulle kortslutas av anodkällan. Kopplingen kommer även att innebära förluster för vidareföringen av LF till det andra röret samt att det finns mer att vinna på korrekt impedansanpassning för att på bästa sätt tillvarataga LF-energin stegen emellan.

En lysande lösning var då LF-signaltrafon i förra schemat, jag vet inte hur de resonerade, det är tyvärr ej längre möjligt att fråga dem, det är sisådär 90 år sedan men imponerande är det. Det första man ser är att signalspänningen för LF transformeras upp några gånger, men det är inte allt. Vi saknar faktiskt två vitala komponenter för att konstruktionen ska funka, nämligen Ra/HF drosseln för att ge HF-förstärkning och detektorns glättningskondensator. Var är de?

Jag vill hävda att de saknade komponenterna får man på köpet i LF-traformatorn och på samma gång sparar in ett par på sin tid relativt dyra komponenter! Komponenterna vi är ute efter återfinns som läckinduktansen i primärlindningen som nu blir HF drossel i anodkretsen för god HFförstärkning, samt strökapacitanserna i och emellan lindningarna som blir detektorns glättningskondensator.

På så vis har vi utnyttjat denna komponents ofta svårmanövrerade begränsningsfaktorer till vår fördel vilket oftast ger huvudvärk vis till exempel konstruktion av HiFi utgångstransformator m.m.

Drivspänning och varför finns det reostater?

Radion är sannolikt byggd för relativt låg anodspänning. Här finns en viss osäkerhet i hur man resonerat men jag tror följande med tanke på arrangemanget med reostaten på plus respektive minussidan i glödströmskretsarna för det första och andra röret.
Om vi snabbt ser vad som var brukligt var att mata dessa rör med en encellig blyackumulator på 2.0 Volt, ofta utan reostater. Rörens glödtrådar parallellkopplades och dess negativa ändar ansluts till jord, rören ges härmed en viss negativ gallerförspänning relaterat till katoden. Exempel:

Bild3

I den undersökta konstruktionen har man valt ett annat grepp. Det första röret ska i princip gå med eller alldeles precis på gränsen till gallerström och genom att polvända glöden/katoden och ansluta biasmotståndet på 2MΩ till glödens plussida ger man röret mer ”skjuts” även vid låga anodspänningar, kanske ner mot 20V, men sannolikt runt 45 V. Det andra röret är mer klassiskt i sitt kretsutförande. Här vill vi inte att röret skall vara bottnat utan en ha arbetspunkt utan gallerström i klass A där det både kan öppna och strypa och på så vis ge en linjär förstärkning av LF:en till hörluren.

Det är inte osannolikt att man använt sig av två 1.5 Volts torrbatterier till glöden och låtit
reostaterna ta upp de överskjutande 1.0 Volten som då inte bara använts som extra
gallerförspänning utan möjliggjort även kompensering för sjunkande batterispänning. Den viktigaste funktionen hos reostaten för det första röret har dock sannolikt varit att avpassa detektorns gallerlikriktande arbetspunkt precis efter inkommande signal och batteriernas/rörets kondition. Reostaten för det andra röret kan nog även ha tjänat som en volymkontroll förutom kompensation för batteriernas kondition.
Anodbatteriet fanns normalt i storlekarna 22, 45, 67, 90, 105, 135V och givetvis i några högre värden men denna konstruktion bör ligga i de nedre regionerna, annars får man ta till negativ gallerförspänning i större utsträckning. Mer om det under förbättringar. Anodbatteriets minus kan anslutas till jord/Glöd A. Tips: mät strömförbrukningen i rören och bygg på med 9V batterier tills en god arbetspunkt uppnåtts.

Kapacitansangivelser

Cm härrör ifrån en äldre beteckning som beskriver laddningen en kula om 1 centimeters radie får om man laddar upp den 1.0 V. Annars är 1 cm 1.11 pF sedan är det bara att multiplicera på. I dessa sammanhang är inget kritiskt och 100 cm = 100 pF, 200 cm=200 pF osv.

Förbättringar av radion

Alldeles för mycket finns att säga om ingångskretsen och variometern, behåll den som den är. Intressant är dock att det finns en avstämningskondensator i denna radio, det är inte helt osannolikt en modernisering. Vridkondensatorer var relativt dyra och svårtillverkade och man använde sig ofta av den resonans som variometern gav vid avstämning, som då istället inkopplades i antennkretsen. En eventuell återkopplingsspole och simplare vridkondensator monterades istället för att ”dosera” återkopplingen rätt. Här har man gjort tvärtom, intressant. (Det kan härröra sig från ett amerikanskt konstruktionssätt)

Mottagaren kan eventuellt självsvänga då avkopplingskondensatorer för matningen saknas. Man ska dock akta sig för att försöka idealisera konstruktionen. Som vi tidigare sett kan det finnas effekter av imperfektioner som utnyttjas för att få det att fungera.
Ett sammanställt schema för diverse att testa finns dock nedan:

Bild4

Öka anodspänningen ≥90V och ge samtidigt framförallt andra röret en negativ gallerförspänning genom att införa en gemensam katodresistor, Rk, som avkopplas noga med Ck. Avpassa Rk tills slutröret får rätt arbetspunkt.
-Inför ett Ra i anodkretsen för att sänka spänningen/skydda första röret samt ge lite mer HF
förstärkning. Avkoppla anodmatningen med kondensator C.
-Flytta detektorns gallermotstånd så den ligger parallellt med 200 cm kondensatorn. Detta kan tyckas oväsentligt men ledningarna till gallret vill ha så få och korta som möjligt och minimera strökapacitanser till omgivningen som motståndets ben annars utgör. Montera komponenterna nära röret. (modernare mottagare hade dessa komponenter inbyggda i toppanslutningens skärmhatt)
-Pröva (att mot tidigare filosofi) lägga en liten kondensator 200-300 pF i första rörets anodkrets och detektera där istället för att förlita sig på strökapacitanserna. Lägg också till en HF-drossel (2-20 mH) i serie med LF-transformatorns primär.

Till slut skulle jag prova att bygga en ramantenn till den som tog emot runt 300m/1000kHz. I Holland finns en kristen station som sänder mycket starkt och i dessa tider kanske det passar med lite julpsalmer. *
Gör ramantennen på 700 mm långa 45*45 reglar som bildar ett plus. Gör 8 snitt i reglarnas ändar och linda 8 varv 1.0 mm koppartråd. Stäm av med vridkondensator om 100- 600 pF i mitten och led c:a 2m tvinnad FK till mottagaren. Balun kan behöva byggas, tag 80 primärvarv och 90 sekundärvarv i fyra-fem lager på toarulle. 0.2 tråd. (Balun bör inte behövas om mottagaren är batteriförsörjd och svävar fritt utan jord eller dyl.)

Lycka till!
Mattias Engström

P.S/D.S
Läckra bilder på vacuummotstånd och vacuumresistorer. Still going strong efter 80-90 år, de kanske var värda en dagslön före en dräng trots allt. (Löwe radio/Opta)

 Bild5Bild6Foto:privat

*Kanske Hilversum II på 1007 kHz (red.anm).)

Tips från red.
Vi har försökt att alltid skanna in beskrivningar på äldre radioapparater så att dessa skall finnas tillgängliga direkt via RM-registret. Ett exempel är en mottagare från Uno Särnmark RM 2974.