Réalisons une détectrice à réaction à une seule lampe
Après la construction de notre bloc HF-FI qui nous a permis de mieux comprendre le fonctionnement d'un superhétérodyne, voici un article qui va nous amener à construire un récepteur simple, qui a fait (et fait toujours !) la joie des " débutants " : la détectrice à réaction, qui plus est, à une seule lampe ! En fait, la lampe utilisée est une triode-pentode, donc multiple ; il faudrait plutôt dire : " à 2 lampes dans la même ampoule ", mais la radio c'était cela aussi : d'un côté, les constructeurs qui vous vendaient un récepteur 10 lampes (en comptant la valve, l'œil magique et presque les ampoules de cadran), de l'autre, les revues de l'époque qui vous proposaient des montages utilisant le moins de lampes possibles … Voici donc un poste simple, qui donne un niveau sonore correct sur haut-parleur (à condition d'avoir une bonne antenne !) et qui utilise une lampe largement utilisée (à l'époque) en TV : la ECL82 (ou PCL82). Attention toutefois lors de la récupération de ces lampes : mises à rude épreuve pendant leur (courte) vie sur le récepteur de TV, vous avez une chance (ou une malchance, plutôt) sur deux de tomber sur une pompée : la triode souvent utilisée en oscillateur blocking est fatiguée, la pentode, souvent utilisée en finale trames n'est pas mieux ; donc, avant d'attaquer la réalisation, assurez-vous de la qualité de la lampe (au lampemètre, au moins). Un bon conseil : " investissez " dans une lampe neuve !
Théorie : la réaction
Point n'est besoin d'aborder de nouveau la théorie du circuit d'accord formé d'une bobine et d'un condensateur, nous l'avons déjà vu précédemment. Rappelons-nous seulement que la fréquence d'accord correspond à la fréquence de résonance du circuit, donnée par la formule de Thomson. A l'accord, l'impédance du circuit est très grande, c'est-à-dire que l'énergie reçue (par l'antenne) transmise au circuit est presque complètement utilisée ; presque, car en fait, l'impédance n'est pas infinie, donc il y a perte d'énergie dans le circuit LC (surtout dans la résistance en HF de la bobine), mais aussi dans le circuit d'utilisation : bien que ce soit une lampe, elle " consomme " un peu de cette énergie (figure 600); conclusion : il faut amplifier soit avant, soit après ; c'est ce qu'on fait dans un récepteur " classique ", on amplifie le signal pour qu'il soit détectable, en HF et/ou en FI. Ce principe est efficace, mais et évidemment, gourmand en lampes. (surtout, si en plus, on a un superhétérodyne !).
L'idée de la détectrice à réaction est simple : faire en sorte que la lampe soit " invisible " par le circuit d'accord, c'est-à-dire qu'elle ne consomme rien, mais surtout, que les pertes dans le circuit d'accord soient nulles (que son impédance soit infinie), car dans ce cas, la plus petite énergie reçue va être utilisable, car non diminuée par des pertes.
Comment faire, en fait, pour compenser les pertes ? Tout simplement en faisant travailler la lampe (détectrice) presque comme oscillatrice ; plus exactement, on va créer une réaction, c'est-à-dire qu'on va réinjecter le signal amplifié par la lampe dans le circuit même d'accord (figure 601). Mais, en faisant cela, me direz-vous, nous allons créer un oscillateur ; oui bien sûr, si le gain de la boucle (c'est-à-dire le rapport tension de sortie sur tension d'entrée) est plus grand que l'unité, car s'il est tout juste égal à l'unité (voire un tout petit peu moins), l'oscillation ne va pas se produire, par contre, tout signal à l'entrée sera amplifié plusieurs fois : on aura un gain accru (par rapport à une détection normale) dans des proportions importantes, sans toutefois créer une oscillation.
Cependant, on se rend compte que l'objectif d'un gain de boucle de 1 est difficile à atteindre, plus exactement, il est difficile de le conserver : il va avoir tendance à s'écarter de cette valeur sans arrêt, soit en plus (les oscillations démarrent : on dit que la lampe accroche), soit en moins (on perd en sensibilité). Il faudra donc prévoir un réglage du gain de boucle, c'est ce qu'on peut appeler " régler la réaction " (son taux, en fait).
Les postes récepteurs de ce type comporteront donc, outre le réglage d'accord classique, un réglage de réaction, qui est en fait aussi le réglage de volume audio de sortie. Les récepteurs Philips (pour ne pas les nommer…) de type 2514, 2517 sont des détectrices à réaction.
On peut faire précéder la détectrice à réaction par un amplificateur HF accordé (avec un présélecteur comme sur un superhétérodyne) (figure 602). Le poste qui nous occupe est encore plus simple : un étage détecteur (donc sans préamplification HF) suivi d'un étage BF de puissance (figure 603).
Théorie : Analyse du schéma (figure 604)
Le composant clé est la bobine d'accord/réaction , T1: c'est un présélecteur (comme on a déjà vu) muni classiquement d'un enroulement primaire connecté à l'antenne et à la terre, d'un secondaire qui est la bobine d'accord proprement dite, accordée avec le condensateur variable CV1, et munie d'une prise pour choisir la gamme de réception (GO ou PO), mais qui comporte un 3° enroulement, l'enroulement de réaction qui est parcouru par le signal HF amplifié par la lampe. Cet enroulement comporte également une prise pour assurer la commutation de gamme. En fait, la réalisation de cette bobine (qui est plutôt un transformateur, d'ailleurs) ne pose pas de problème particulier : elle comporte 5 enroulements, dont 4 reliés 2 à 2 en série. Evidemment, le respect des dimensions géométriques et des nombres de tours , ainsi que les sens de branchement des bobinages sont primordiaux !
Le condensateur C3 est le trimmer GO, nécessaire pour étaler la gamme.
Le courant de réaction est dosé grâce au condensateur variable de réaction, CV2. Plus la capacité de CV2 est grande, plus l'impédance du condensateur est petite, donc plus le courant de réaction est grand ; la lampe va accrocher… Pour arrêter l'accrochage, on diminuera CV2.
Le circuit de détection est classique : R1, C1 et la diode formée par l'espace grille-cathode de la triode. On recueille donc dans le circuit anodique de cette triode le courant BF mais aussi le signal HF amplifié. Ce courant HF ne peut pas traverser le primaire du transfo BF, T2, d'impédance trop élevée, par contre, il peut traverser CV2 vers l'enroulement de réaction. Le signal BF, lui, ne peut passer par CV2, d'impédance trop élevée en BF, mais peut traverser le primaire de T2 qui présente pour la BF une impédance faible.
Le transformateur BF a donc un rôle important d'aiguillage des signaux BF et HF. C'est un transfo élévateur, le rapport est classiquement de 3, 4 ou 5. On gagne alors encore un facteur non négligeable sur le gain.
La pentode, polarisée automatiquement par R2 , découplée par C2, se charge de l'amplification de puissance. L'adaptation d'impédance du HP est assurée par T3. Inutile de rechercher le transfo idéal : un rapport 30 pour 1 est bien, n'importe quel transfo de sortie de récepteur conviendra.
Le circuit R3/C4 sert à filtrer les résidus de HF qui pourraient traverser T2 et saturer la pentode.
La résistance R4 évite les accrochages de la pentode.
On remarquera que l'alimentation n'est pas figurée, c'est voulu. En effet, ce poste récepteur est plutôt expérimental, les essais seront faits en utilisant une alimentation externe, cependant, on pourra toujours intégrer une alimentation au boîtier du récepteur ; privilégiez alors l'alimentation par transformateur, surtout pour l'isolement du châssis par rapport au secteur .
La haute tension, normalement de 150V peut être diminuée à 80V ou augmentée jusque 220V sans (trop de) problèmes : pour 80V, la fidélité audio n'est pas terrible, pour 220V, la pentode chauffe pas mal (attention aux rougissements de l'anode, grande timide !). Le débit est de l'ordre de 40mA pour 150V. En partant d'un transformateur 220/110V, on obtiendra 150 à 160V redressés.
Le chauffage de la ECL82 sera assuré par un enroulement 6,3V (débit 0,76A). Dans le cas de l'utilisation d'une PCL82, il faudra 16V sous 0,3A.
Chacun, s'il désire réellement utiliser ce montage définitivement, saura réaliser l'alimentation qui lui convient. Un exemple est toutefois proposé (Figure 605).
Pratique : réalisation de la bobine
Il est intéressant de la réaliser de manière à ce qu'elle soit amovible ; on pourra donc la monter sur un ancien culot de lampe . Le nombre de connexions nécessaires impose de choisir un support octal ou, à la rigueur, américain à 7 broches. L'intérêt de faire ainsi est qu'on pourra, par la suite, essayer d'autres bobines sans avoir à revoir le câblage, en particulier, on pourra se " lancer " dans les ondes courtes ….
Se reporter à la figure 606. Le mandrin est en carton fort de 1,5mm d'épaisseur (mais pourrait être en époxy, en PVC ou en Isorel, mais dans ces cas, le travail de découpe est moins facile). Il se compose de 2 parties qui s'emboîtent afin d'obtenir une section en forme de croix. Les plans sont suffisamment explicites, on pourra les reproduire à l'échelle, les coller sur le carton, afin de faciliter le découpage, qui se fera au cutter. Les deux parties seront collées ensemble. Au sommet, on collera un carré de carton de 25 mm de côté (qui recevra les 4 entrées antennes). On raccordera 7 fils de longueur de 5 à 10 cm sur le culot avant de coller le mandrin sur le culot, afin de faciliter le raccordement des bobinages qui se fera donc sur ces fils. Utiliser de la colle thermofusible, à l'exclusion de toute autre colle qui pourrait augmenter la capacité entre les connexions, préjudiciable au bon fonctionnement.
Les débuts des enroulements sont repérés par un point, tous les bobinages sont faits dans le même sens de rotation. Le rangement du fil est du type " semi-vrac ", c'est-à-dire qu'on range à peu près correctement le fil sans toutefois que les spires soient jointives. Les fils nécessaires sont les suivants :
Emaillé 2/10 : environ 30 mètres (bobines 4 et 5) Emaillé 4/10 : environ 25 mètres (bobine 3, on peut utiliser du 3 ou du 5/10) Sous coton, divisé 30 x 5/100 : environ 10 mètres (bobines 1 et 2)
Procéder dans l'ordre suivant, en respectant le nombre de tours de chaque enroulement : Bobinage 1 (réaction PO) : 13 tours , début connecté à la broche 2, fin à la broche 1 Bobinage 2 (accord PO) : 81 tours, début connecté à la broche 4, fin à la broche 3 Bobinage 3 (primaire antenne) : 220 tours, prises à 40, 90, 150 en partant du début connecté à la broche 6, les prises et la fin sont ramenés vers le haut de la bobine, afin de former 4 plots sur lesquels on branchera l'antenne grâce à une pince crocodile. Bobinage 4 (accord GO) : 270 tours, début broche 3, fin broche 5 Bobinage 5 (réaction GO) : 40 tours, début broche 8, fin broche 2
On percera le mandrin de part en part, lors des raccordements des bobines aux fils du culot, afin d'éviter les croisements de fils. Tous les fils passeront en-dessous des bobines déjà faites. Ne pas vernir les enroulements ; si on veut les bloquer, les saucissonner avec du fil à coudre.
Pratique : réalisation du transformateur T2
Il n'est pas toujours aisé de se procurer un transformateur BF de ce type ; en effet, largement utilisé dans les années 20 dans les postes batteries, il y a bien longtemps qu'on n'en utilise plus, et ce serait bête d'en " pirater " un sur un poste d'époque ! Au cas où l'on désirerait en fabriquer un de toutes pièces, voici les instructions pour le faire : - Se procurer de la barre de fer de section carrée 10 x 10 mm - Se procurer du fil de 15 à 18/100 émaillé (une bonne source : les bobines d'excitation des HP) - Réaliser le mandrin selon le plan figure 607. - A la bobineuse (une perceuse, par exemple), remplir les 2 gorges jusqu'à 2 mm du bord des joues - Couper dans la barre de fer 4 longueurs selon le plan, en assembler 3 pour faire un U (on peut souder à l'arc). - Insérer la 4° barre dans la bobine les assembler avec le U, avec 2 brides boulonnées formées de petites languettes en fer doux (coupées dans des I de tôles de transfo). - On finira en raccordant comme on préfère, à fils souples ou à cosses, les bobines à 4 fils que l'on repérera (primaire = petite gorge, secondaire = gorge large)
Ce transformateur a un rapport de 1 pour 3 et convient parfaitement pour ce type de montage, mais également pour les postes batteries de l'époque.
Pratique : câblage du récepteur - mise au point
Le câblage ne présente pas de difficulté particulière, vu le peu de composants. Toutefois, éviter de faire voisiner les connexions sensibles : circuit de grille triode (R1, C1, CV1) et le circuit d'anode triode (CV2, T2). En tous cas, éviter les fils parallèles, même si on ne peut réduire leur longueur.
CV2 sera commandé par un bouton isolant pour éviter l'effet de main (et, éventuellement , de toucher à une tension élevée).
La commutation de gamme peut être faite par un interrupteur 2 circuits, mais aussi par 2 cavaliers.
En utilisant un HP avec un baffle, on aura une bonne restitution des basses qui ne sont pas favorisées naturellement par ce type de montage.
Avant toute mise sous tension, on vérifiera que le câblage est correct, qu'il n'y a pas de court-circuit accidentel.
La bobine sera enfichée sur un support octal de bonne facture : privilégiez la porcelaine, car il faut prévoir des insertions répétées, surtout si on se sert de ce poste pour faire des essais de bobines.
A priori, il n'y a pas de mise au point. Si on a respecté les sens de branchement et le schéma, le poste doit " causer " du premier coup. Voici la marche à suivre : - Brancher le 6,3V (ou le 16V si on a une PCL82), vérifier le rougissement des 2 cathodes - Brancher le HP. - Brancher le +150V et vérifier que l'on a une tension de l'ordre de 11V entre cathode de la pentode et la masse. Si cette tension est trop faible, la lampe est fatiguée ! On doit déjà entendre des choses, surtout des ronflements ou des sifflements. - Diminuer CV2 à 25% environ, régler CV1 presque au maximum, gamme GO (pas de cavalier) - Brancher l'antenne sur un des plots : France Inter doit être reçu - Le réglage s'effectue alors toujours de la même façon : avec un peu d'habitude, on connaît le seuil d'accrochage (on peut le repérer sur un cadran lié à CV2), on se met juste en-dessous, et on recherche la station avec CV1 (comme sur un autre poste). Lorsque celle-ci est trouvée, on augmente progressivement CV2 : le volume augmente, et on s'arrête juste avant l'accrochage. Lorsque vous obtenez un sifflement strident et/ou une audition " sifflée " il faut revenir en arrière sur CV2.
En cas de problème Si l'accrochage ne peut jamais être obtenu, il faut vérifier le sens de branchement des bobines, ainsi que l'état de CV2 (n'y a-t-il pas un court-circuit des lames, par exemple ?). CV1 peut aussi être défaillant.
S'il n'y a aucune réception, vérifier le circuit de détection.
S'il n'y a aucun bruit dans le HP, vérifier la pentode : le doigt sur la grille donne un ronflement ; vérifier le transfo BF : le doigt sur l'anode de la triode (sans toucher à la masse par ailleurs, sinon …) et enfin vérifier la triode : doigt sur sa grille. En fait, si on enlève l'antenne, et que CV2 est au minimum, le circuit n'est qu'un amplificateur BF, dont l'entrée est la grille de la triode ; il est alors facile de vérifier son fonctionnement. S'il fonctionne correctement, il ne reste plus beaucoup de composants à vérifier.