Een zelfbouw superheterodyne met subminiatuur buizen

Twee jaar geleden zag ik in Driebergen een handvol subminiatuur buisjes liggen voor één euro per stuk. Geen idee wat het waren maar uit nieuwsgierigheid er drie gekocht; o.a. omdat ik zelf nog een dertigtal DM160 subminiatuur triodes had liggen. Thuis gekomen bleken het drie JAN5672 eindpenthodes te zijn (equivalent van de DL620) . Na wat experimenteren een klein LF versterkertje met twee DM160’s en een JAN5672 gebouwd dat best goed werkte.

Het idee

Dat bracht me op het idee om daar een radiotje van te maken. BACO in Beverwijk had voor één euro per stuk DF61 HF penthodes in de aanbieding. Na nog wat verder zoeken kwam ik her en der wat schema’s van (reflex-) super ontvangers tegen. Er bleken triodes, penthodes, diode-penthode’s en zelfs triode-heptode osc/mixer’s te bestaan. Ik kwam er wel op tijd achter dat er types met o.a. 1.2, 1.25 en 6.3 volt gloeispanning bestaan. Lastig door elkaar te gebruiken. Bovendien vreten die 6.3 volt types stroom…

Van eerdere projecten had ik nog twee kleine 402 spoelen (de Duitse namaak van Reinhoefer) liggen en een kleine duo afstemcondensator. Ontbreken nog een paar 452kHz MF bandfilters, een osc/mixer en een diode/penthode buisje. Na enig zoeken een Amerikaanse leverancier gevonden die beide zou kunnen leveren maar voor ik er toe kwam die te bestellen vond ik in Rosmalen al een 2G22 (triode-heptode). Mijn vaste buizenleverancier bleek nog een 1AJ5 (diode/penthode) en een paar CV6286 triodes te hebben liggen. Alleen een variabele mu penthode voor de MF versterker bleek onvindbaar. Voorlopig dus behelpen met een DF61. In december 2016 op de beurs een sloopchassis van een BX332A met daarop nog twee Philips 452 kHz MF bandfilters op de kop getikt. Ooit op de beurs een DM71 afstemoog compleet met voetje gekocht. Dat kan er mooi bij.

De bouw

In principe had ik alle lastige onderdelen nu liggen. Ik kon geen datasheets van de osc/mixer en diode/penthode vinden maar weer wel heel bruikbare voorbeelden van toepassingen. Het schema van het LF deel had ik al klaar en de MF versterker leek niet al te moeilijk. Het moest een klein toestel worden met een klassieke chassisconstructie (geen printplaat dus). Ook niet overmatig geminiaturiseerd omdat ik vermoedelijk wel tegen enige wijzigingen zou aanlopen. Van 1 mm aluplaat een chassis van 21 x 9 x 4 cm gemaakt.

Het eerste probleem deed zich voor: Ik had een schema gevonden (weliswaar met 'gewone' buizen) van een superhet met twee 402 spoelen en een duo 500pF afstem C. Nu bleek dat mijn duo-condensator er ééntje was van 350 + 430 pf.
Met een 402 afstemspoel van 175uH, deze duo C en een gewenst bereik van 500-1500kHz als uitgangspunten wat rekenformules in een spreadsheet gezet om de waardes voor de oscillatorspoel, de padder en de eventueel nodige parallel condensatortjes voor de duo-condensator te bepalen.
Na de nodige trial and error kwam ik uit op een oscillatorspoel van 108 uH, een padder van 551 pF en parallel condensatoren van 44 resp. 46pF. Het afstembereik zou hiermee op 552 tot 1578kHz (188-538 meter) komen.

Een tweede probleem was de negatieve roosterspanning voor de voorversterker en de eindbuis. De JAN5672 wil 6 volt zien, de CV6286 iets van 2 volt. In bestaande schema’s (het handboek voor batterijbuis ontvangers uit de NVHR bibliotheek is heel nuttig) wordt de 0 van de HSP via een stevig ontkoppelde weerstand naar het chassis gebracht. De spanningsval over die weerstand levert dan de vereiste NRS voor de eindbuis. Maar nu zou ik twee verschillende NRS-en nodig hebben. Dus twee weerstanden in serie gezet die respectievelijk bijna 2 en 4 volt spanningsval geven en dat bleek te werken. Het chassis van de ontvanger staat op die manier op bijna +6 volt t.o.v. de 0 van de hoogspanningsvoeding.

Het volgende probleem was het monteren en aansluiten van de buisjes. Drie hadden lange draden waar direct aan gesoldeerd kon worden. De overige korte pinnetjes die niet uitnodigden om aan te solderen (ik meen ergens gelezen te hebben dat dat toch wel mag/kan). Via het forum voor de triode (vier pinnen) een transistorvoetje bemachtigd. Voor de osc/mixer met 7 pinnen een 7-pins rechthoekig voetje. In de gaten voor de buisjes rubbertules gedrukt waar ze stevig in klemmen. De draadaansluitingen gaan naar montagestrips. Oppassen met de bedrading; die ongeïsoleerde lange buisdraadjes maken gemakkelijk onderling sluiting. Als het ding eenmaal werkt toch maar wat isolatiemateriaal opscharrelen om op zijn minst de gloeidraden te beschermen tegen de hsp. Het eerste prototype waar geluid uit kwam zag er zo uit:

Hier was als oscillator nog een eigen gewikkelde spoel toegepast. Mijn tweede Reinhoefer was even onvindbaar. De afstemcondensator had een dun 4 mm asje en een ingebouwde vertraging van maar liefst 1:2,7. Met de gebruikelijke trommels van 5..6 cm diameter of groter geeft dat al gauw een afstemschaal richting 40..50 cm. Zaak dus om een kleine trommeltje (bijv. van zo’n oude FM tuner) te vinden. Na wat rondvragen een 20 mm trommeltje bemachtigd en dat met een aanpasbusje geschikt gemaakt. Nu kan ik straks uit met een schaaltje van nog geen 20 cm
Omdat drie van de buisjes vast in het apparaat gesoldeerd zitten is het uitkijken met werken onder het chassis. Voor je het weet steunt het ding op een buisje en breken de aansluitdraden af. Daarom zit er op alle hoeken een hoekprofieltje geschroefd zodat het chassis veilig op de kop gezet kan worden.
Later kunnen de voorste twee als steunen dienen om de afstemschaal, luidsprekerplank en geleidewieltjes aan vast te schroeven.

De voeding

Een batterijbuisjes ontvanger moet natuurlijk uit batterijen gevoed worden. Daarvoor had ik een tijd geleden een omvormer gemaakt die uit een dikke 1,5 volt cel en een handjevol AA celletjes de gloeispanning en naar keuze 50 of 70 volt hsp kan leveren.

Maar experimenteren gaat al heel snel veel batterijen kosten. Ik had al enige tijd een voedingstrafo liggen waar ik nieuwe secundaires van 6.3, 50, 75 en 100 volt op had gelegd. Speciaal bedoeld voor een project als dit. Met een EY91 diode, een 90 volt zenercombinatie en een IRF840 mosfet een eenvoudige regelbare hsp voeding gemaakt. Voor de gloeispanning een uitgezochte LM317 die aan de onderkant van de tolerantie wat betreft de ref. spanning zat. Hiermee kan ik gloeispanningen vanaf 1.2 tot een volt of 7 maken.

The proof of the pudding is in the eating.

De AVR losgemaakt. Als eerste de gloeispanning aangesloten en op alle buisjes nagemeten. Vervolgens gecontroleerd of er geen sluiting tussen de +hsp en de gloeidraden zat. Toen de hoogspanning er op. Een zacht gebrom uit de luidspreker. Aanraken van de volumeregelaar bewees dat het LF deel iets deed. Een toongenerator aangesloten. Recht vanaf 130 Hz tot tegen de 5kHz. Niet echt geweldig maar voorlopig goed genoeg. Met de 67,5 volt voeding (minus die 6 volt voor de nrs) kan ik bij 100mV t/t input tot ongeveer 50V t/t uitsturen voor er hoorbaar en zichtbaar vervorming optreedt. Met de scoop blijkt er wat hf rommel op de uitgangstrafo te zitten. Een condensator op de UGT verhelpt dat. Maar nog geen ontvangst.

Nogmaals de bedrading van het HF deel nagelopen. Het schermrooster van de MF buis blijkt aardsluiting te maken. Aan de voeding merk je dat niet omdat er nog een schermroosterweerstand van 22k naar de Hsp tussen zit. De MF trap doet het nu wel en ik kan de bandfilters netjes afregelen op 452kHz. Dan de oscillator. Doet niets. Kans van 50% dat de spoel verkeerd om is aangesloten. En jawel, na omdraaien van de terugkoppelspoel komt er geluid uit.

De enige ontvangst is mijn huiszendertje. Dat is geen grote kunst; ze staan een paar meter van elkaar. Maar ik moet nog afregelen en dat lukt maar niet. Ik blijf staggered tuning houden en aan de lage kant van de band is er geen maximum te vinden. Na wat zoeken komt de aap uit de mouw: een heel vreemd oscillator signaal (een fikse deuk in de afgaande flank van de sinus) en bovendien slaat ie af zodra de afstemming onder de 1 MHz komt. Voor de zekerheid de condensator naar het oscillatorrooster vervangen door een degelijk mica exemplaar, de bedrading strakker gemaakt en alle soldeerpunten nog eens nagesoldeerd. Dat blijkt te helpen.
Het oscillator signaal ziet er nu netjes uit; hij slaat niet meer af en nu komt ook Groot Nieuws Radio op 1 MHz binnen. Dit op een antennedraadje van een paar meter. Het oscillatorsignaal meet 1.7 volt t/t bij 2MHz en loopt terug tot 1.2 V t/t bij 500kHz. Dit is gemeten met een normale 1:10 probe met 4.7pF in serie. Die laatste is nodig omdat anders de oscillator afslaat.
Omdat de afstemcondensator een variatie van 430 pF heeft wordt de hele MG band niet gehaald. Het bereik loopt nu van 188 tot 538 meter (552 tot 1578 kHz). Wat mij betreft prima.

De AVR wordt nu weer aangesloten maar heel veel merk ik daar niet van. Bij de 'huiszender' moet het volume omlaag om vervorming te voorkomen. Het LF signaal op de anode van de detectorbuis loopt voor mijn gevoel al redelijk snel vast. Dit deel van het schema net als dat van de oscillator mengtrap komt van gevonden voorbeelden. Ze draaien op een tamelijk lage voedingsspanning. Ooit eens kijken wat er gebeurt met wat meer peut.
Jammer dat ik geen MF buisje met variabele mu heb. Nog wel even geprobeerd om de MF trap ook op de AVR aan te sluiten maar dat hielp niets. Het detector signaal varieert tussen 0.6 (geen ontvangst) en circa 2 volt negatief (mijn huiszendertje). Nauwelijks bruikbaar voor een DM71 miniatuur afstemoogje.
Die DM71 heeft 1.4 volt gloeispanning nodig maar met een beetje minder is hij ook tevreden en de 1.25 volt van de andere buisjes mag best 1.3 volt worden. Het oog heeft de vorm van een uitroepteken (dat is leuk). De punt onderin is altijd aan. Zonder signaal (-0,6 volt op het rooster) licht 3/4 van de verticale lijn op (van bovenaf gezien) en bij toenemende sterkte wordt dat steeds korter naar boven toen (zie de foto). Mooier zou zijn om te beginnen bij de punt onderin de oplichtende lijn langer te laten worden bij toenemende sterkte.

Voorlopig ben ik tevreden maar er zijn nog wel wat onvolkomenheden waar naar gekeken moet worden.
Eerst het schema maar eens bijwerken en meetwaarden noteren. Daarna moet hij toch in een kastje ingebouwd worden met luidspreker en afstemschaal.

Hieronder het huidige schema 'as build'. De verschillende gemeten gelijkspanningen zijn met rood ingetekend; gemeten (en/of berekende) stromen in groen. Alle spanningen zijn gemeten tegen het chassis. Dit staat op +5.7 volt ten opzichte van de aangeboden 67.5 volt voeding.
Van de vaste condensatoren die parallel aan de secties van de afstemcondensator zitten zijn alleen de waarden ingetekend. De uitgangstrafo heeft een primaire impedantie van 7000 ohm. Vermoedelijk te laag; ik meen te weten dat die in de buurt van de 15 zou moeten liggen. De anodestroom van de eindbuis is iets meer dan 3mA.

Via het forum in het bezit gekomen van een JAN5678, een HF penthode met regelkarakteristiek. Nu werkt de AVR wel. Er is bijna geen verschil meer tussen de huiszender en Groot nieuws Radio. Wel duikt er nu een nieuw probleem op. Waar het afstemoog eerder nog wel iets deed is daar nu niets meer van te merken. Pogingen om met een weerstandsdeling van het AVR signaal daar nog iets aan te doen lopen op niets uit.
Dan maar een andere truc. Het signaal van de anode van de MF buis met een klein condensatortje naar een aparte versterkertrap met een DF61 gebracht. Ingesteld op ongeveer 6x versterken, gelijkgericht met een OA81 heb ik nu een heel bruikbaar signaal voor het afstemoog. Omdat ik niet meer wilde (en kon) boren in het chassis is dit versterkertrapje op een printje gezet en achter het afstemoog tegen een steun geschroefd. Nog even overwogen om de diode te vervangen door een buisje maar ik had geen geschikt exemplaar. Misschien is het mogelijk om een triode als diode te gaan gebruiken ?

De behuizing

Eigenlijk is het een heel leuk ontvangertje geworden. Op een draadantenne van een meter of 10 heb ik overdag naast heel veel storing en de twee genoemde zenders zo nu en dan een lokale piraat plus heel zwak een Engels en een Franstalig station. 'S avonds komen daar nog de nodige nog bij.
De moeite waard om er een kastje voor te bouwen. Niet mijn sterkste punt maar het is best aardig gelukt.

In elkaar gelijmd van MDF plaat met wat hoeklatjes. Met Gresso primer behandeld alvorens met de roller er een lichtbruine kleur aan te geven. Om het wat te verlevendigen met goudkleurige acrylverf een paar horizontale banen gelakt. Een luidsprekerplank aan de voorste hoeksteunen van het chassis gemonteerd. Passend formaat speaker erop en afgewerkt met een stukje doek wat ik ook nog had liggen. Jammer, de geen-vlekken-achterlatende-lijm deed dat toch.

De afstemschaal is een stuk acrylglas waar transparante folie met een frequentie verdeling op is geplakt. Wordt van twee kanten verlicht door vier witte hi-brightness led's die al heel blij zijn met 1 mA. Gevoed met een serieweerstand uit de hoogspanning. Ik had weliswaar nog een paar smalle buisgloeilampjes van 24V liggen maar die hadden toch al gauw 30mA bij 24V nodig; dat werd een beetje veel voor de hoogspanningsbatterij. De wijzer is gemaakt van een stukje 2,5mm2 blank koperdraad.

De wijzeraandrijving heeft de nodige hoofdbrekens gekost. Door de grote vertraging van de afstemcondensator moet het koord 3x rond over het wiel. Toen bleek dat het oplopende koord de neiging had om over het aflopende deel te gaan lopen met als gevolg dat de boel blokkeerde. Uiteindelijk is het gelukt om met een geleide pin het koord in goede banen te leiden. Een stuk ovaal gebogen 6 mm2 blank koperdraad dient als sierrandje voor het oog. Verder nog een tweede stuk 6 mm2 als sierstrip daarboven.

Twee knoppen van een sloop. Qua stijl passen ze er prima bij maar 45 mm diameter is eigenlijk wat te groot. Daar moet nog iets anders voor komen.

Een heel groot voordeel van dit toestel: je kunt zonder problemen aan de hoogspanning zitten :-)


email: Leo Bolier
Augustus 2017