X Rolando
No problem, per gli esperti in elettronica sarà solo una lettura, anche divertente, relativa a cosa si può realizzare segando in due un alimentatore per trenini e rivedendo un vecchio sistema TX-RX sui 10,7 MHz nato per altri scopi (era su una rivista del 1975 o giù di lì).
Per il CAD ti ringrazio, ma cercherò di arrangiarmi settimana ventura.
Devo recarmi all’Universita di Pavia per un corso e penso di trovare lì le informazioni che cerco.
X Tutti
Sono stato fortunato, stamattina ho trovato l’agenda quasi subito.
Avevo scritto ieri sera gran parte di questo testo e, vecchia agenda alla mano, ripubblico gli schemi, ingranditi, corredati dai valori e con le note del caso.
Il tutto è realizzabile con componenti anche “surplus”.
Scusate se indico componenti di quasi 40 anni fa, ma tutto il lavoro fatto dal mio amico che studiava telecomunicazioni risale a quell’epoca.
Agli esperti di elettronica comunico subito che la trasmissione via etere non è accordata su 75 ohm.
L’antenna ricevente può essere, al massimo, un filo elementare lungo come l’unità rimorchiata che accoglie i circuiti di bordo.
Per le antenne trasmittenti si possono realizzare una serie di dipoli, con lunghezza pari all’impianto da comandare, posizionati (ovvero nascosti) sotto il piano del plastico, appesi in posizione centrale tra i sostegni dell’impianto e convenientemente distanziati tra di loro.
In telecomunicazioni, un tale sistema di antenne è….. da far ripetere l’esame di maturità a chi lo realizza, tuttavia, la distanza TX – RX risulta meno di un metro e si riesce a far funzionare il tutto.
(con lo stesso sistema, utilizzando antenne a dipolo a ½ onda ben accordate, si possono coprire, in campo aperto, oltre 100 m di distanza)
Oscillatore
Tutte le resistenze sono da ¼ W.
R1 = R3 = 1 k ohm
R2 = 10 k ohm potenziometro lineare
R4 = 10 k ohm
R5 = 2,2 k ohm
C1 = 47 kpF poliestere
D1 = D2 = 1N4148
IC1 = CD 4011
Note:
L’alimentazione non deve essere maggiore di 12 V c.c., applicando il positivo al PIN 14 e la massa al PIN 7.
Il potenziometro R2 comanda il treno in avanti ed indietro, con la condizione di treno fermo in posizione centrale.
Con i valori indicati, il duty-cycle varia dal 10% al 90%, se si desidera un’escursione più ampia, il circuito diventa critico.
La frequenza di lavoro, riferita ad un duty-cycle del 50 %, è circa 2,5 kHz.
Risulta un pò bassa, ma è necessario ricordare che l’integrato demodulatore FM del ricevitore è del tipo per segnali analogici FM multiplexer e non è in grado di trattare onde quadre a 20 kHz a piena modulazione.
R4 ed R5 formano un partitore di tensione sull’uscita.
Trasmettitore
Tutte le resistenze sono da ¼ W.
R1 = 27 k ohm
R2 = 33 k ohm
R3 = 100 ohm
R4 = 1 k ohm
R5 = 22 k ohm trimmer
R6 = R7 = 56 k hom
R8 = 10 k ohm
R9 = 22 k ohm
R10 = R11 = 100 ohm
R12 = 270 ohm
C1 = 470 kpF poliestere
C2 = 100 kpF poliestere
C3 = 100 pF ceramico a disco
C4 = 100 pF ceramico a disco
C5 = 100 F elettrolitico 25 V
C6 = 47 kpF ceramico a disco
C7 = 47 kpF ceramico a disco
C8 = opzionale (vedi testo)
DV1 = DV2 = BB 105 (vedere anche note)
TR1 = BC 238 B
TR2 = 2N2222
FC1 = filtro ceramico 10,7 MHz (vedere anche note)
MF1 = media frequenza 10,7 MHz (vedere anche note)
Note:
Il TX è ridotto al minimo indispensabile, ha una potenza irradiante irrisoria, ed è realizzabile con componenti ancora reperibili.
Si realizza tranquillamente utilizzando un tester analogico “vintage” come il mio (ICE 680R), utilizzandolo come rivelatore AF semplicemente appoggiando, nei punti di prova, 1 solo puntale, con entrambi i puntali inseriti nei connettori 250 microampère in corrente alternata.
La tensione di alimentazione è 12 V c.c., la medesima dell’oscillatore.
La portata è funzione della frequenza, allo scopo è meglio partire con quella più alta: 10,7 MHz.
L’unico componente che lavora in AF è il transistor TR2.
Il transistor TR1 è in configurazione emitter follower, ed ha la sola funzione di disaccoppiamento tra l’ingresso modulante e gli elementi dell’oscillatore.
L’elemento oscillante è il FC1 e la modulazione in frequenza è realizzata con i varicap DV1 e DV2.
Il trimmer R5 serve per “centrare” la frequenza del TX rispetto a quella sintonizzata dall’RX (fissa).
La media frequenza MF1 è il trasformatore di uscita del segnale AF.
Utilizzando come elemento oscillante un filtro ceramico si hanno due vantaggi:
- buona stabilità in frequenza al variare della temperatura;
- possibilità di mettere più TX nello stesso contenitore data l’assenza di bobine in aria (la MF 1 è schermata).
Così configurato, il circuito funziona normalmente.
L’unica accortezza che richiede è quella di reperire filtri ceramici uguali per il TX e l’RX, in modo da essere certi di avere la stessa banda passante.
Tuttavia, utilizzando una MF1 acquistata, in pratica, come materiale surplus, non conosciamo le caratteristiche in termini di impedenza al primario e rapporto di trasformazione.
Normalmente le medie frequenze FM hanno un rapporto di trasformazione 2:1 con presa centrale al primario, ma l’impedenza al primario (delle grandezze oscillanti: L e C) può variare da 150 a 500 ohm, al crescere delle spire ed al diminuire della capacità.
Con un’impedenza di 300 ohm funziona benissimo, anche caricando l’uscita della MF1 con una resistenza da 75 ohm (due da 150 in parallelo).
Purtroppo, se il fattore “C…” viene a mancare e subentra il fattore “S….”, facendoci acquistare “al buio delle caratteristiche” delle MF FM con impedenza minore (150 ohm) è possibile che il circuito non possa innescare alcuna oscillazione perché l’impedenza accordata sul collettore di TR1 risulta troppo bassa per garantire il minimo guadagno utile a garantire il funzionamento.
Per ovviare a ciò, vi sono due possibilità:
riavvolgere la bobina con 14 spire al primario ed una capacità di 58 pF:
applicare un condensatore di bypass C8, con azione sperimentale, partendo da 100 pF ed, aumentandola progressivamente sino alla “guarigione” del circuito.
Una volta controllato che il circuito è in grado di sostenere l’oscillazione per tutta l’escursione del trimmer R5 di regolazione fine della sintonia possiamo accantonarlo per la regolazione finale che andrà realizzata congiuntamente al ricevitore.
Come cambiare frequenza?
Una volta realizzato il TX più semplice (ovvero, con la MF1 già pronta) è possibile, con pochissime modifiche, realizzare anche gli altri TX a frequenza inferiore.
L’unica accortezza sarà quella di scendere la scaletta dei valori dei filtri ceramici nel modo più graduale possibile.
Il valore iniziale è 10 MHz (i filtri ceramici sono sulla baia).
Una volta inserito il filtro ceramico da 10 MHz, bisogna agire sulla MF 1, per consentire l’accordo alla nuova frequenza.
L’azione dipende dal fattore “C…” od “S….” che ha accompagnato l’acquisto delle MF.
Se le bobine sono “giuste”
Se abbiamo acquistato una serie di MF 1 “giuste” (300 ohm o superiore), è necessario aggiungere un po’ di capacità tra i terminali del primario.
Di primo acchito si può provare con 4,7 pF, aumentando il valore se necessario, sino a potere accordare MF 1 sul massimo segnale di uscita a 10 MHz (tester collegato come rivelatore AF sul punto caldo del secondario della MF 1).
Una volta risolta tale condizione, visto l’incremento di capacità necessario a diminuire la frequenza di 0,7 MHz, è possibile ricavare una tabella di implemento della capacità per le altre frequenze inferiori.
Usando i relativi filtri ceramici sarà possibile realizzare tutta la famiglia dei trasmettitori.
Unica condizione è scendere gradualmente in frequenza (9 MHz; 8 MHz; 7 MHz, ecc), in modo da potere ricorrere ad un eventuale montaggio ordinato del condensatore di by-pass C8.
Dai 7 MHz in giù è necessario montare un terzo diodo varicap, anch’esso del tipo BB 105.
Se le bobine sono “sbagliate”
Se abbiamo acquistato una serie di MF 1 “sbagliate” (150 ohm), avremo già installato il condensatore di by-pass C8.
La differenza sostanziale tra una MF1 da 300 ohm ed una da 150 ohm è nella selettività.
All’impedenza più bassa corrisponde una banda passante più estesa.
Pertanto, è possibile accordare la MF 1 anche su valori di frequenza inferiori (sicuramente un gradino).
Di conseguenza, l’incremento della capacità in parallelo al primario della MF1 potrà essere realizzato per gruppi di TX e non in modo singolo.
Unica mia incertezza è il funzionamento alle frequenze inferiori (6 Mhz; 5,74 MHz e 5,5 MHz), perché non ho mai provato a prototipare tali circuiti con la MF 1 a “banda larga” ma solo con bobine realizzate ad arte.
Ricevitore
Tutte le resistenze sono da ¼ W.
R1 = 1 k
R2 = 470
R3 = 10 k
R4 = 330
R5 = 6,8 k
R6 = 10 k
R7 = 470
R8 = 470 k trimmer
R9 = 4,7 k
C1 = 4,7 pF disco (vedi testo)
C2 = 1 kpF disco (vedi testo)
C3 = 10 kpF poliestere
C4 = 22 kpF poliestere
C5 = 22 kpF poliestere
C6 = 220 kpF poliestere
C7 = 100 F elettrolitico 25 V
Il condensatore (non siglato) sul circuito AGC è da 4,7 microfarad, 25 V
JAF1 = 47 H
JAF2 = 18 H
TR1 = BF 241
IC1 = TDA 1200 (anche LM 3089 od SG 3089 perchè identici)
FC1 = filtro ceramico 10,7 MHz (vedere anche note)
MF1 = media frequenza 10,7 MHz (vedere anche note)
TP1, TP2 e TP3 = punti di misura del segnale (tronchini di filo pinzabili coi coccodrilli)
Note:
Il ricevitore è a rivelazione diretta e non necessita di bobine avvolte in aria.
La tensione di alimentazione è 9 V c.c., ricavata, per caduta o con stabilizzatore, da quella del pilota.
(mi sono dimenticato di disegnare i componenti)
L’integrato IC1 è del tipo per radioricevitore FM multiplexer, con una banda passante in BF di 40 kHz, per meglio sopportare il segnale ad onda quadra.
Il pin 13 dell’IC 1 è quello dell’S-METER e deve essere lasciato libero.
Il circuito integrato è completo di AGC e di MUTING, entrambi necessari per garantire il funzionamento dell’insieme.
La taratura è semplice, con il TX in funzione basta collegare il tester, commutato sui 50 V c.c., ai terminali TP2 e TP3 e ruotare il nucleo della MF1 sino ad azzerare la lettura.
Il terminale TP1 serve per capire la potenza ricevuta dal TX.
In assenza di segnale l’AGC è inattiva e la tensione in c.c. tra tale punto e la massa è al massimo.
In presenza di segnale la tensione deve scendere, proporzionalmente all’intensità del segnale ricevuto.
Per FC1 e MF1, al discendere della frequenza, ci si comporta come per il TX.
Il circuito di accordo dell’antenna ha un’impedenza risonante di circa 300 ohm, al discendere della frequenza è necessario aumentare la capacità C1.
Per collegare un filo elementare un po’ corto và bene così, se accordiamo il tutto su 75 ohm si rende necessario un filo elementare lungo come… una carrozza vera!
Pilota
Tutte le resistenze sono da ¼ W, salvo diverse indicazioni.
R1 = R2 = R15 = R16 = 100 k ohm
R3 = R12 = 1 k ohm
R4 = R5 = R13 = R14 = 330 ohm
R7 = R8 = R9 = R10 = 0,47 ohm - 2 W
R6 = R11 = 33 k ohm
C1 = C2 = C3 = C5 = 100 kpF poliestere
C4 = 10 kpF poliestere
IC1 = IC2 = TL 081
TR npn = BDX 53 C (od altro darlington con hfe min. 500)
TR pnp = BDX 54 C (idem c.s.)
Il ponte raddrizzatore deve essere da almeno 1,5 A.
A valle del raddrizzatore deve essere inserita una capacità di livellamento (vedere le note).
Sullo schema non l’ho disegnata perché, per ragioni di ingombro, è meglio ricorrere ad un montaggio “ad arte” una volta appurati i volumi disponibili all’interno del rotabile.
Note:
Il circuito è in grado di erogare al motore una tensione picco-picco pari a circa Vcc – 5 V.
Per ottenere 12 V p-p sul motore sono necessari 17 V c.c. sul finale.
Tenendo conto di ulteriori 1,2 V di caduta sul ponte a diodi, sul binario sono necessari 18,2 V in corrente continua stabilizzata.
L’uso di corrente stabilizzata consente di “imbarcare” sul rotabile una capacità di livellamento dell’ordine di 470 - 1000 F.
La corrente continua sul binario permette di gestire le luci di marcia con la semplice inversione delle polarità al binario (ovviamente alle loco destinate a girare in contromano andranno girati i diodi dei fanali).
Il ponte raddrizzatore è lì solo per consentire tale operazione.
Gli OP-AMP che pilotano i finali a ponte hanno guadagno pari a 34 per il non invertente (IC 1) ed a 33 per l’invertente (IC 2).
Tale differenza non risulta influente, l’obbiettivo di tali valori è ripristinare al limite del possibile la forma squadrata dell’onda di tensione, facendo “clippare” gli OP-AMP.
I transistor finali devono essere del tipo Darlington.
La corrente a riposo nei finali (senza segnale in ingresso) deve essere piuttosto contenuta 15 – 20 mA.
Tale corrente dipende dal valore di hfe dei transistor.
Se risulta eccessiva, è necessario ridurre sperimentalmente il valore delle resistenze 4, 5, 13 e 14.
Il condensatore C4 ha funzione di antidisturbo e và montato sui morsetti del motore.
Per le loco non troppo vintage dovrebbe essere già presente, sennò basta mettercelo.
Tutti i transistor finali devono essere montati su di un unico dissipatore, ovviamente con i necessari isolamenti.
Con un carico di 0,5 A sul motore si dissipa una potenza complessiva dell’ordine di 2,5 - 3 W.
Note finali
Il tutto mi è stato “messo sotto il naso funzionante” dal mio amico, all’ITIS soprannominato “Archimede II” perche se la cavava sempre in modo egregio di fronte a tutti i problemi di natura tecnica che si trovava ad affrontare.
Da buon radiotecnico era a conoscenza che nessuno dei vicini possedeva una radio ad onde corte.
Di conseguenza, la ridotta portata del minisistema (pochi metri con antenne del tipo filo elementare) non poteva disturbare nessuno.
Aveva un bell’impianto, circa 4 x 1,5 metri ed il sistema rimase in esercizio per quasi un’anno, sino a che la famiglia si trasferì in altra città e dovette “sporzionarlo” per poterlo trasferire.
Dopo il trasferimento rimontò l’impianto ma non il sistema.
Al tempo, i materiali RR erano considerati “le produzioni industriali più belle” e riteneva seccante dovere segare il fondo dei rotabili chiusi, destinati ad accogliere al loro interno gli apparati mobili, per garantire una adeguata ventilazione.
Complessi inscindibili composti da locomotiva + carro POZ con un carico di componenti elettronici apparentemente giganteschi stonavano già allora.
Personalmente, non ero attratto da una simile soluzione per il piccolo impianto che possedevo allora.
Mi limitai a prendere gli appunti del caso sull’agenda che ho riesumato perché volevo realizzare il rilancio dell’audio stereofonico del TV sino all’impianto HI-FI.
Smoccolando non poco riuscii nell’impresa, ma dovetti alzare la frequenza nel campo SRD 27,5-28 e 29,7-30 MHz (segnali a corto raggio per telecomandi).
Dovetti realizzare due veri TX VHF e due ricevitori supereterodina per attraversare 1 parete perché non riuscii con il semplice rilancio delle portanti audio somma (5,5 MHz) ed audio differenza (5,74 MHz).
Tecnicamente funziona molto meglio, ma:
- le maggiori dimensioni dell’unità ricevente;
- le notevoli difficoltà incontrate nella realizzazione delle bobine,
- l’assenza di prove condotte con segnali differenti da quelli sinusoidali,
mi rendono poco appetibile la realizzazione un sistema di comando per trenini in tale banda di frequenza che non avrei mai il modo di usare perché, attualmente, non ho un impianto.
Per questo ho voluto “postare” quello che sono riuscito a ricostruire dell’antico minisistema e non un qualcosa di più tecnico che, per questioni etiche, dovrei prima prototipare e collaudare in tutte le salse.
Grazie per la pazienza che avete destinato a questa lettura.
Claudio
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) ma visto che il forum è frequentato da "specialisti" di ogni sorta, credo che anche se a titolo puramente teorico sia giusto parlarne. per disegnare gli schemi esistono diversi CAD free, ma sul momento non saprei consigliarti, ma sono certo che un suggerimento adatto verrà fuori.
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