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Construction d'un amplificateur linéaire HF avec des 813
Par André VA2BX
Vous avez déjà entendu parler de ces formidables pentodes (813) construites
comme des chars d’assauts ? Cette vénérable lampe de puissance encore
construite de nos jours et vendue à prix raisonnable, s’est méritée une
réputation de robustesse, increvable au dire de certains radioamateurs.
Une lampe qui était en service pour les dures besognes durant la 2ième
guerre mondiale. En bref, 2-813 en parallèle vous donneront facilement
1100 watts de puissance en sortie avec 90 à 100 watts d’excitation.
Vraiment pas négligeable, même plutôt respectable. Ce n’est pas du tout
une lampe fragile ou capricieuse.
En janvier 2003, j’ai décidé de réaliser la construction de ce genre
d’amplificateur. Ce fut terminé fin mars 2003 et ça fonctionne tempête !
Je vous donne donc les principales informations qui vous permettront d’en
faire autant. Il faudrait peut-être noter tout de suite que j’ai éprouvé
beaucoup de plaisir à construire cet appareil. C’est gratifiant et très
fascinant de voir se promener les aiguilles d’indicateur de courant de
plaque et de courant de grille, ceci au gré de votre modulation. C’est
comme par magie, une bête que vous aurez mis au monde et qui répond
docilement à vos moindres syllabes produisant et propulsant sur différents
continents un puissant signal d’ondes hertziennes. C’est le miracle de ces
ondes électromagnétiques que vous commanderez à partir de chez-vous.
Quelle formation, quelle apprentissage que de pouvoir et devoir jouer avec
les différents principes de résistance, de capacitance, d’inductance etc.
Voilà, c’est à mon humble avis un grand plaisir de la radioamateur qui
représente aussi un privilège inestimable si l’on considère toutes les bandes
des fréquences qui sont encore conservées aujourd’hui seulement pour nous.
C’est un bel héritage des pionniers de la communication sans fil (T.S.F.) pour
lesquels j’ai beaucoup de respect.
Le schémas de base
Les composantes
Pour ma part, j’ai recyclé une diathermie médicale (Lieben-Fleircheim 660)
construite en 1950. Les 2-813 étaient donc là avec les réceptacles, transformateur
de haute tension et une abondance de petites quincailleries fort utile. Le bloc
d’alimentation question haute tension pour les plaques était rectifié à l’aide de
lampes à vapeur de mercure ! Poubelle ! De simples diodes et de bons condensateurs
électrolytiques remplacent avantageusement cette manière de faire. Mais voilà, une bonne
partie d’une puissance solide sans défaillance qui ne « s’écrase » pas trop lorsqu’il y a
demande, c’est le transfo, haute tension. Il est bien logique qu’un ampli ne puisse pas
donner en sortie ce qu’il n’a pas à l’entrée. Un transfo « maigrichou » et faible fait
pour usage intermittent n’est pas l’idéal. Ces appareils médicaux étant fait pour
fonctionner à pleine puissance sans arrêt si nécessaire, offrent des composantes
normalement de qualité industrielles qui ne surchauffent pas et ne bégaient pas en
demande de puissance.
Les 813 devraient posséder des plaques au graphite autant que possible et le voltage
aux filaments devrait être stable à 10 volts maximum avec un 5 ampères de courant,
soit 10 ampères pour les 2-813. J’ai utilisé un transfo de chargeur à batterie 12
ampères dont les diodes avaient agonisées. C’était fait pour donner environs 13.5
volts. J’ai donc débobiné quelques tours pour obtenir environs 11 volts soit 10 volts
en charge sans oublier le « tap » à 5 volts pour le « biais ».
N.B. Question surtout transfo haute tension, un primaire à 240 volts C.A. est
préférable. Celui que j’ai utilisé est un 120 volts de 26 lbs ! (Le poids total
de l’amplificateur est de 56 lbs avec boite des bobines d’entrées isolé avec feuille
de plomb 1/16’’, ce qui n’était peut-être pas vraiment nécessaire !)
Ce qui m’amène à vous suggérer de prévoir de bons espacements concernant toute
la section RF afin de ne pas provoquer des conflits d’induction entre les
composantes. Ces conflits peuvent devenir régénératifs et peuvent parasiter
la section RF et produire ainsi des harmoniques indésirables. Il faut planifier
de manière à obtenir des fils de raccordement courts surtout en haute tension
ainsi que pour la section des bobines d’entrée et de sortie.
La base
La base se doit d’être passablement rigide. Un solide contour d’aluminium, angle 90o avec
une plaque d’aluminium pour le fond vous permettra de fixer le tout solidement. Lorsque
vous ferez l’installation des condensateurs à lames ainsi que les bobines de sortie, le
mouvement ferait varier la fréquence de transmission. Le contour vous permettra de fixer
les plaques avant et arrière à l’aide de boulons / écrous ou simplement des vis et trous
filetés. La plaque avant sera bien sûr la façade avec ses boutons contrôles, indicateurs
de tension de plaque, courant de plaque et de grille en plus des lampes témoins.
La plaque arrière devrait normalement être le point d’attache pour le cordon 120 ou 240
volts C.A. en plus des jonctions pour entrée coaxial (SO-239) de l’excitateur et la sortie
coaxial (SO-239) de l’ampli vers l'antenne. Il y aura également une prise qui mettra à
la masse (en provenance de l’excitateur) un ou des relais des « biais » et sortie d’antenne.
La plaque d’aluminium du centre sert de séparation entre la partie « bloc d’alimentation »
et la partie RF. C’est d’ailleurs dans cette plaque de centre que j’y ai inséré le
ventilateur destiné au refroidissement des 813. Les photos vous démontreront l’emplacement
des grilles de ventilation du boîtier.
Beaucoup de mécanique et de planification électronique intelligente à ce stage-ci.
Mais c’est un défi qui vaut bien l’attitude de votre grand-mère qui joue aux cartes les
sourcils froncés en planifiant un coup « fumant » à l’intention du grand-père ! Ce que
je veux laisser comprendre, c’est que grand-mère n’aura plus rien à admirer en fin de
partie de carte, tandis que vous aurez votre ampli fabriqué de vos mains et votre
intelligence qui vous donnera généreusement des années de satisfaction.
Syntonisation des circuits d’entrée et de sortie
Le plus gros défi, il est là à mon avis. J’avais fabriqué des belles petites bobines
sur des courtes tiges de fibre de verre 3/8’’ de diamètre. (Canadian Tire, tiges-drapeau
de balise d’entrée d’automobile ré : hiver, prix = moins que rien). J’y ai installé
les « beaux » petits condensateurs pico Farad et syntonisé le tout au centre des bandes
80-40-20-15-10 mètres avec un « beau » 52 ohms et 1 :1 de TOS. Ceci fût fait à l’aide
de mon émetteur-récepteur réglé à basse puissance.
Mais voilà, je me suis cogné le nez ! Ce « beau » 52 ohms étant tout simplement
refusé par les 813 ! L’impédance du circuit 813 bobines de sortie est nettement
plus élevé et il faut presque le découvrir en bobinant plus long et
retranchant ½ ou 1 tour de fil jusqu’à obtenir le TOS désiré sur
l’indicateur de puissance TOS placé entre l’excitateur et les 813 et
circuit bobines de sortie. Voilà de quoi expérimenter, vous poser beaucoup
de questions et apprendre.
N.B. Les grands livres savants ne vous donnent pas toujours la version
simple des choses. C’est plutôt parfois de la rhétorique ronflante et
impressionnante mais pas vraiment adapté à un radioamateur moyen ou
débutant.
Bobines de sortie (tank)
D’autres composantes intéressantes. (Le fameux principe
de l’oscillateur typique soit bobine et condensateur, découverte
de Nicolas Teslas je pense). J’ai donc tout simplement fait
une bobine pour le 80-40 et 20 mètres et une autre pour les
15 et 10 mètres installées perpendiculairement à la bobine #1
afin d’éviter toute induction indue (conflit etc.).
Bobine #1 enroulée sur un tuyau de plomberie ABS en ayant pris
soins de faire peut-être 2 tours de papier ciré que votre compagne
utilise en cuisine. Percez un trou en tout début, insérez le bout
du fil « gauge » #12 (fil électrique de cuivre moins sa gaine bien
sûr) et bobinez avec un séparateur que l’on enlève lorsque c’est
terminé. Un trou à la fin et insérez-y l’autre bout. Afin de fixer
solidement les spires, j’ai utilisé 3 tiges de fibre de verre ¼’’
avec époxy. Laissez sécher « dur », vous retirez la bobine de sa
forme grâce au papier ciré et le tour est joué (une vieille canne à
pêche en fibre de verre pourrait être utilisée).
Bobine #2 (fil de cuivre 1/8’’ de diamètre), le même stratagème
(petit débrouillard) et fabriquez les bobines un peu plus longues
pour ajustement ultérieur.
J’ai enfin placé les bobines en circuit i.e. avec condensateurs
variables et 813. C’est en réception à l’aide du S-mètre (et
oreillomètre !) que j’ai trouvé l’endroit de résonance, donc
l’endroit des « taps » sur ces 2 bobines concernant les différentes
bandes. Réception toujours à l’aide du récepteur régulier bien
calibré qui remplace raisonnablement bien un générateur de signal
sophistiqué. Préférable mais non obligatoire de plaquer argent par
électrolyse. (Solution fixateur en radiologie).
Bloc d’alimentation
À l’entrée principale i.e. primaire du transfo haute tension, primaire du transfo filaments et primaire du petit transfo 12 volts, se branche si désiré (mais fortement suggéré) un circuit « amortisseur », question d’appliquer graduellement le courant requis sur l’espace e.g. de 1 à 2 secondes. Vous verrez donc les filaments des 813 acquérir leur brillance par étape sans choc thermique dévastateur. Il en sera ainsi pour le reste des composantes. La résistance variable 0-50 ohms vous permettra de programmer le délais désiré. Un relais avec contacts 20 ampères (relais contact doubles 10 ampères en parallèles) s’impose ou presque.
Les diodes IN5408 (6 de chaque côté) au secondaire haute tension pourront tolérer 6000 volts à 1000 volts chacune en série. C'est peut-être 2 de plus que nécessaire mais 5 c’est peut-être suffisant. Il serait sage d'installer en parallèle sur chaque diode, un condensateur-filtre (disque céramique) .01 micro Farad / 1000 volts C.C. Bonnes soudures et bonne isolation i.e. espacement et blindage ré : parasites.
Et enfin, c’est le bloc d’alimentation que j’ai fabriqué, cependant il y a d’autres façon de faire également. C’est votre choix. Ne connaissant pas les caractéristiques du transfo haute tension que j’avais en main, j’ai connecté tout simplement un transfo de chargeur à batteries 6 volts qui donnait 8 volts C.A. (avant les diodes bien sûr) et j’ai alors mesuré le voltage au secondaire. La simple règle de 3 vous fera connaître la sortie au secondaire sous tension 120 ou 240 volts C.A. (i.e. haute tension difficile à mesurer avec un voltmètre conventionnel sous pleine tension au primaire). Autre manière sécuritaire de réduire la puissance : connectez en série au primaire un simple réceptacle d’ampoule électrique avec e.g.150-100-75-50-25 watts…expérimentez et apprivoisez votre « bête » en douceur. PRUDENCE, ce genre de bloc d’alimentation peut vous tuer. Les plaques-soutiens des électrolytiques et autres sont de polycarbonate (Lexan 1/8") lequel se travaille très bien contrairement à l'acrylique. De plus son diélectrique est excellent.
N.B. Bien mettre à la masse les 6 grilles des 813. Des bandes tressées
en cuivre servant à absorber les vieilles soudures ou un bout de gaine
(cuivre) de fil coaxial serait l’idéal. Contacts courts et solidement
ancrés à la masse sinon, c’est le syndrome du « serpent à sonnette »
qui vous guette. Effectivement, des contacts-grilles instables = variation
d’impédance et impossibilité de « charger » convenablement les circuits
d’amplification. Aussi recommandé : micro contact fixé au boîtier
qui coupe l’alimentation à l’ouverture du couvercle.
En conclusion
Bon enfin, je pense vous avoir raconté l’essentiel. Il reste donc tout
de même beaucoup d’espace pour la débrouillardise, l’imagination,
l’expérimentation et une initiation particulière aux secrets de la
T.S.F. Ces secrets étaient jadis presque réservés aux grand initiés.
Aujourd’hui, ces secrets nous pouvons les partager alors que les
radioamateurs ont de plus en plus accès aux connaissances techniques
ce qui facilite bien sûr la réalisation d’un projet comme celui-ci.
Bonne construction et meilleurs 73.
N.B. Mais finalement, la planète manquera-t-elle de 813 ???
Vous n’êtes pas forcés de suivre totalement ma façon de procéder. Certains d’entre
vous qui possédez plus de connaissances (les vrais sorciers de l’électronique)
sauront probablement modifier le tout de façon avantageuse.
Et pour terminer, je vous demanderais et vous en remercie à l’avance,
d’être indulgent concernant la syntaxe et la forme du présent texte.
Je n’aurais pas eu la compétence d’en faire un essai littéraire ce qui
de toute façon, n’aurait rien changé au bon comportement des 813 !
André, VA2BX (VA2BBB)
Autres constructions similaires
Voici un amplificateur de même type, celui-ci ayant été construit par
Claude VE2BUB en 1985.
Les 813 sont des lampes vénérables, elles ont été conçues par la
compagnie RCA vers 1940 et ont aidé les alliés à gagner la guerre.
Ces lampes étaient construites pour supporter toutes les vibrations
possibles, elles étaient à bord de bateaux, véhicules tout terrain
et d'avions bombardier. En 1985 lorsque j'ai installé mes 813
neuves dans mon amplificateur fraîchement construit, en ouvrant
la boîte scellée de RCA, un papier en est tombé qui disait que
ce tube avait été empaqueté en 1947. J'ai eu bien peur en
appliquant la haute tension que ce tube allume comme un néon
mais non il est toujours en fonction et performe très bien.
Claude VE2BUB
Voici une autre construction faite en 1980 par Claude, VE2BUB, pour
Jean-Claude VE2ATS
Voici un amplificateur de même type, celui-ci ayant été construit
par Raymond, VE2OL
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