YAESU FL-2100 Series SoftStart

Livello di difficoltà    

Un progetto per i vetusti YAESU FL2100Z/B

Spinto dalle richieste di più colleghi radioamatori, fortunati possessori di questo modello di amplificatore per gamme HF, ho rivisitato e adattato uno scorso progetto in merito alla faccenda Soft-Start.

Yaesu FL-2100 amplificatore nato nei primi anni 70 che usa come conformazione circuitale due triodi 572B in modalità classe B oppure AB2 a seconda della modalità CW o SSB. Nasce in una prima versione “B” senza bande Warc per poi successivo progetto versione “Z” dopo qualche anno con diverse migliorie. La sezione di alimentazione comprende un trasformatore con piu secondari, uno per alimentare i filamenti delle valvole a 6,3v, un uscita a 12,6v per le lampade, i relais, inoltre ricava una tensione negativa per le griglie, infine un avvolgimento a tensione elevata, circa 850v con delle prese a 620v, e 425v probabilmente i progettisti avevano previsto l’utilizzo di tubi diversi con la possibilità di adattare l’alimentazione.

Questa ultima uscita viene utilizzata con un duplicatore di tensione che utilizza due serie di 5 diodi, il livellamento è affidato a 6 condensatori elettrolitici posti in serie al fine di raggiungere la tensione anodica di circa 2200v (circa) necessaria per alimentare l’anodo delle valvole. Questo ultimo stadio è il responsabile per la maggior parte dei casi di guasti. Capita spesso che alla accensione, a causa di una capacià con elevato ESR, per pochi millisecondi si genera un carico eccessivo che causa l’intervento del fusibile, dopo la sostituzione alla accensione successiva tutto riprende a funzionare. Questo perche la elevata tensione in gioco ha liberato il sovraccarico. Può capitare che il fusibile rallenta il suo mestiere e fanno fumo i diodi raddrizzatori, come si verifica spesso lo stacco dell’interruttore magnetotermico presente in appartamento.

Al fine di evitare tutto ciò, viene in aiuto un circuito cosidetto “AMMORTIZZATORE” , in merito ai fenomeni transitori che si verificano nel momento di accensione, ne limita gli effetti scongiurando guasti.

A distanza di mezzo secolo, sono numerosi gli esemplari che per estetica e funzionamento fanno invidia ad apparecchiature più giovani. Rispettando lo stato d’uso dei tubi presenti a bordo, si apprezzano potenze di uscita di circa 600w con un pilotaggio di 40w, risultato più che soddisfacente.

Le problematiche dovute ai transienti al momento dell’accensione, si presentano quando utiliziamo l’amplificatore dopo lunghi periodi di fermo.

In un articolo precedente ho messo in auge un circuito generico adattabile a diverse apparecchiature che possono generere noie di questa natura.

Come in ogni lavoro che si dedica ad una apparecchiatura amatoriale, specie di vecchia data si impone la nota di non invadere il progetto originale evitando modifiche sostanziali, rispettando l’originalità dell’oggetto e in primis prevedendo la possibilità di retrocedere in modo facile.

Questa miglioria, e non “modifica”, va a soddisfare chi come me non ama interventi invasivi, soprattutto la scelta di una soluzione che non vada a creare situazioni di accoppiamento, considerata la potenza dei segnali rf in gioco, e un potenziale elevato di anodica, non è difficile creare un arco, pericoloso anche per l’operatore.

Aggiungere schermi per evitare RF coupling è stata condizione da scartare dal primo istante in cui mi sono ritrovato a togliere i cover, valutando l’ipotesi che non tutti sarebbero in grado di realizzare

Un primo pensiero era, di sfruttare lo spazio dietro al trasformatore di alimentazione, sotto all’interruttore Safety-lock, idea poi scartata al fine di evitare una situazione che potesse generare danni al trasformatore stesso, durante la manovra di foratura oltre alla scomodità di lavoro.

Spazio sufficiente allo scopo, con manovra di istallazione estrememente pulita si è resa, la zona sotto la morsettiera del cambio tensione, svitando le 4 viti che la fissano alle due staffe ad U, è sufficiente sollevare la piatra di alluminio con la morsettiera, e tra le due stesse staffe con opportuni isolatori in plastica, da me progettati è possibile montare il circuito con minimi collegamenti possibili.

La figura in basso mostra la zona di intervento.

Foto del amplificatore zona di istallazione

Lo schema del circuito

Il circuito di cui la figura in basso mostra lo schema elettrico che è identico al progetto precedente, unico punto è stato sperimentato il valore di R5 che può essere tra i 15 e i 47 Ohm in base ai tempi d ritardo.

La resistenza R5 deve essere rigorosamente del tipo a filo con involulcro il ceramica, potenza minima 4W, per evitare che le correnti in gioco possano rovinarla dopo le prime accensioni.

Per valori più bassi di tempo con R2 da 68Kohm il ritardo è di circa 1 secondo va bene una R5 da 47 Ohm, intanto se si preferisce concedere tempi di assestamento più lenti è possibile aumentare il valore di R2 fino a 150 Kohm, non oltre altrimenti si generano fenomeni di instabilità, portando la R5 a 15 Ohm

Rispettando i valori in Part List si ottiene il comportamento migliore.

Schema elettrico del circuito

Part List:

C1 = 0,47 uF 400v Poliestere
C2 = 470uf 35v Elettrolitico
C3 = 470uf 35v Elettrolitico
D1=D2=D3=D4 = 1N4007
D5 = 1N4148
D6 = 24v ZENER 1/2w
D7 = 1N4148
KK1 Dissipatore TO220
Q1 = BD139 NPN TRANSISTOR
R1 = 100k
R2 = 68k
R3 = 27k

R4 = 470 Ohm 3w

R5 = 47 ohm 4W a filo
RL1 = Relè 24v 2 scambi

La figura in basso illustra lo stampato nella versione adatta per YAESU 2100, per il collegamento alla rete ho previsto due fori con viti da 2,5mm in modo da lasciare i faston a forcella gia presenti, per il collegamento al trasformatore la morsettiera a due pin tipo PTR500 dove collegare due spezzoni di filo con al lato oppost due indentici faston a forcella che si collegheranno al cambio tensione negli stessi punti dove erano connessi i cavi rete. Il tutto rende la fase di montaggio più che semplice e soprattutto, lascia una totale reversibilità in caso di guasti.

Per i più pignoli ho aggiunto il disegno con le misure

Montiamo la scheda

Il prototipo in foto è ottenuto con metodo di fresatura utilizzando un pantografo 3 assi CNC, soluzione che adopero da qualche anno, mi consente di velocizzare le prove, ripetere, modificare, e in meno di 20 minuti rifare uno stampato più o meno complesso. La fase di prototipazione e TEST del circuito si velocizza rispetto alla fotoincisione.

Lavorare con il PCB già pronto è semplice, Basta montare i componenti piu bassi per poi terminare con i morsetti e il relè.

Unico accorgimento, suggerisco di non avvicinare troppo la R5 al relè, in base alle dimensioni della stessa cercare piegando i reofori di rispettare un minimo di spazio per ragioni termiche. Inoltre è necessario che la R5 sia del tipo a FILO simile a quella visibile nella foto in basso

Prototipo di scheda per le prove

Fase di posizionamento componenti

I due cavi che provengono dall’interruttore e il safety-lock sono in genere di colore bianco vanno staccati dalle morsettiere del cambio tensione e collegati allo stesso modo alla scheda, nei due punti dove sono previsti 2 fori utilizzando 2 viti da 2,5mm con doppio dado e rondelle

PCB di prova visto dal lato saldature

La figura in basso mostra come collegare i cavi rete alla scheda, considerando la scarsa lunghezza conviene adagiare la scheda già i posizione e avvitare i due cavi.

Particolare del fissaggio cavi rete

Il Progetto prende forma

Per l’uscita utilizzare due cavi da circa 1,5mm e stringerli nella morsettiera prima del fissaggio, come mostra la foto qui in basso, e adagiare il tutto in modo da posizionare gli isolatori in palstica e la piastra in alluminio che copre il tutto.

I due isolatori sono stati disegnati in base alle misure di spazio disponibile, ho pututo effettuare che restano compatibili per la versione “B” nonchè “Z” del modello YAESU oppure SOMMERKAMP.

Possono essere stampati in PLA oppure PETG non essendo sottoposti a temperature eccessive ne tantomeno a sollecitazioni meccaniche.

A fine articolo condivido i file in formato utile alla stampa 3D

Posizionamento della scheda e isolatori in plastica creati con 3d Printer

Fissaggio

Adesso non resta che fissare il tutto utilizzando 4 viti 3ma lunghe almeno 15 mm, la foto successiva mostra come interporre l’solatore. Curando la posizione dei due fili che usciranno dalle feritoie e connessi alla morsettiera cambio tensione con 2 faston a forcella completando l’installazione.

La spugna messa dalla Yaesu, suppongo sia per evitare il diffondersi di vibrazioni dovute al trasformatore.

Sollevando la piastrina di alluminio con gli isolatori più lo spessore della scheda in totale di circa 12mm, la spugna non ha più motivo di esserci.

Particolare del isolatore

Io ho utilizzato i due fili visibili in foto in basso rispettivamente giallo e nero per il collegamento al trasformatore

Montaggio ultimato

Cambio tensione

Vorrei dedicare due righe alla questione.

Dalla foto del montaggio ultimato si può notare che i morsetti collegati sono i due estremi, e il ponticello è posto tra i due terminali zero , in questa condizione vengono posti in serie due avvolgimenti primari da 117v , quindi tensione di funzionamento 234v che attualmente è fornita dal gestore nazionale. Condizione questa che consente di far lavorare il tutto a regime compatibile con le correnti e potenze dissipate previste dai progettisti. Lasciando il Cambio Tensione a 220 volt e fornendo all’apparecchiatura 230v o più e intuibile che sui secondari tutto lievita avendo maggior dissipazione e condizioni limite che possono stressare non solo il comparto alimentazione ma anche le valvole stesse, al fine di guadagnare poche decine di watt, preferisco mettere in sicurezza il circuito !

File di progetto

A seguire i file per chi vuole costruire la scheda seguendo la mia idea opppure può modificare soddisfando un proprio pensiero.

Il file ss7_2024-10-07 file GERBER completo realizzato con EAGLE CAD 7.xx

Il file ISOLATORI file con estensione STL da inviare a Stampante 3D per la realizzazione dei 2 isolatori

Il File SS7b file in formato dxf facilmente convertibile in dwg per chi volesse lavorare con cnc

yaesu_fl-2100z_Amplifier-sch Schema elettrico completo dell’amplificatore

FL-2100 OM Manuale versione YAESU con Schema e descrizione circuito in Inglese

Conclusioni

La scheda e tutto quanto descritto nell’articolo va a colmare una tra tante esigenze di aggiornare e migliorare macchine vetuste, nello stesso tempo valide e soprattutto, consente di evitare guasti dovuti al tempo.

Questo progetto è nato grazie alla condivisione di idee e pareri in ambito tecnico e soprattutto allo scambio collaborativo tra radioamatori. Far circolare un idea tra un gruppo di appassionati termina con la possibiltà che qualcuno di loro la realizzi !

Confidare una difficoltà tecnica non vuol essere un modo per sottomettersi a chi ne sa di più, deve essere un momento per attingere esperienza da chi ha già percorso quella problematica.

“Se tu hai un idea, ed io ho un idea, la scambiamo tra noi, si genera la condizione che entrambi abbiamo due idee”

George Bernard Show