Remise en route d'un poste Martial en mallette



Convertisseur 12V/90V





Oscillateur
Amplificateurs
Transformateur
Montage
Redresseur
Intégration
Essai avec la radio
Finitions






8. Convertisseur 12V/90V : oscillateur

Ce n'est pas le premier convertisseur que je fais ... en fait, j'en ai fait plusieurs pour quelques postes mallettes et ils sont tous à peu près basés sur cette alim
Cependant, il existe maintenant sur le marché des tout petits amplis audio à base de TDA2030 :


Amplificateurs audio

J'en avais d'ailleurs utilisé sur la rénovation du Thomson C7
Donc, je vais faire le convertisseur à partir de l'oscillateur RC déjà utilisé, suivi d'un déphaseur afin de créer 2 signaux en opposition de phase qui vont chacun attaquer un module ampli.
Ces 2 amplis vont donc être montés en pont sur le primaire du transfo élévateur. Evidemment, un ampli stéréo comme le TDA2009 simplifie le câblage, mais avec les 2 modules tout faits, c'est plus facile.
Voici le plan de l'oscillateur :


L'oscillateur maitre du convertisseur

Ce circuit est moulé dans de la résine, afin qu'il soit stable avec le temps (pas de dégradation des composants ni des soudures). Seuls le potard de réglage de forme et la résistance de charge sont externes.
Il n'y aura qu'à connecter les 2 modules amplis à la suite (sur les sortie S et -S)
Voici le circuit avant moulage :


Câblage de l'oscillateur

Avant de couler la résine, il vaut mieux vérifier le fonctionnement :


Essai de l'oscillateur

Parfait, les sorties ont environ une amplitude de 0,8V crête à crête (ça fait environ 0,3Veff), ce qui est amplement suffisant pour envoyer sur les entrées des modules audio.
En effet, ces amplis ont un gain de l'ordre de 30, ce qui donnerait théoriquement 10Veff sur la sortie de chacun.

Je peux donc mouler l'oscillateur, le voici, sortant du moule :


L'oscillateur moulé dans la résine

Une petite vérification que l'oscillateur fonctionne toujours :



Le potard de réglage de forme et la résistance de 4k7 câblés sur l'oscillateur



9. Convertisseur 12V/90V : amplificateurs

Bon, tout va bien, je peux câbler la suite. Voici le synoptique de la partie primaire du convertisseur :



Il faut donc 2 amplis pour former un push-pull. Cependant, je vais les modifier; voici leur schéma :



On remarque que le condo d'entrée a une valeur nettement trop faible pour "passer" les 125Hz de l'oscillateur, je vais donc mettre en parallèle un 1µF.
D'autre part, le condo de sortie (470µF) est maintenant inutile puisque le niveau continu en sortie des 2 TDA est le même (enfin théoriquement, si les 100k sont identiques), je vais donc l'enlever.
Enfin, je pourrais changer un peu le fonctionnement en créant un filtrage de bande centré sur 125Hz en éliminant les fréquences trop élevées.

Voici les modifications sur ce schéma :



Je vais installer un condo C1 en parallèle sur le condo existant de 33nF pour couper plus bas, et surtout je vais ajouter C2 en parallèle sur R2 pour couper en haut. Cela permettra d'enlever les harmoniques du 120Hz et donc de corriger la forme ...
Quelles valeurs choisir pour C1 et C2 ? Et bien j'ai fait un tableur pour déterminer la réponse en fréquence de l'ampli suivant les valeurs.

Pour les matheux, voici le calcul théorique du gain :




Voici la réponse de l'amplificateur à l'origine, avec donc les valeurs de C1 (33nF) et C2 (0, non installé) :


Réponse de l'ampli non modifié
Pas terrible comme ampli ... je trouve que les basses ne sont pas vraiment amplifiées, bizarre ....

Ensuite, j'ai modifié les valeurs de C1 et C2 pour avoir une réponse en passe-bande, centrée sur la fréquence de l'oscillateur :


Réponse de l'ampli modifié

Cela me semble bien comme cela. Le gain à 125Hz est de 30 en tension environ (soit 30dB) et la bande est correcte avec C1=1µF et C2=2,2nF.
Il n'y a plus qu'à câbler ces modifications :


Les modules amplificateurs modifiés



10. Convertisseur 12V/90V : transfo

Il n'y a plus qu'à brancher l'oscillateur devant les amplis et un transfo en sortie d'amplis pour voir ... j'ai pris un transfo 220V/9V (10VA) un peu trop gros pour rentrer éventuellement dans le boitier de la pile de 67,5V, mais c'est juste pour l'essai :


La partie primaire du convertisseur complète, prête pour l'essai
1 : module oscillateur, 2 : amplis, 3 : transfo

Ok, ça fonctionne : j'ai branché un petit néon en sortie (prévu pour 220V, il comporte une résistance) afin de faire un voyant de fonctionnement. Je peux régler la tension de sortie transfo entre 80 et 150V, j'ai de la marge au niveau des potards des modules amplis !

Il faut maintenant trouver (ou fabriquer) un transfo qui aura des dimensions suffisamment réduites pour entrer dans le boitier de la pile de 67,5V.
Quelle puissance faut-il prévoir ? Et bien c'est simple : j'avais mesuré à 61 mA le courant consommé par les circuits HT (90V) de la radio, lorsque celle-ci était sur secteur, donc circuit de chauffage compris. Or, telle que j'ai prévue l'alim sur accus, ce sont les accus qui alimenteront les filaments directement.
Or la chaine consomme 50 mA, donc il ne reste que 11 mA consommés par les circuits HT. Si on veut bien filtrer, il faut prévoir une HT redressée de l'ordre de 120V, donc la puissance du transfo sera de 120x0.011 = 1,32W ! Bref, en utilisant un transfo de 2 à 3 VA, je serai "large"

Voyons ce que j'ai en stock :


Un transfo 2,5VA qui fournit 2 enroulements de 6V (lorsqu'il est connecté sur le 220V

J'ai mesuré la résistance de son primaire : 1500 ohm. Cela fait beaucoup .... je branche le transfo sur la commande :


Tension à vide : 120Veff. C'est ok




Chargé par 4000 ohm, la tension s'écroule à 66Veff (courant : 16 mA environ). Cela ne va pas, ce transfo est trop faible ...

J'ai un autre transfo :


Celui-ci est à modifier, je sais qu'il ne fournit pas les bonnes tensions (en plus, il y a 2 enroulements secondaires)

En revanche, je peux utiliser les tôles et le rebobiner à ma convenance ...


Les tôles sont assemblées par paquets de E et de I, soudés. Il faut déjà les séparer en sciant les cordons de soudure




Puis on chasse le paquet des E de la carcasse que je ne récupère pas




Il faut séparer toutes les tôles qui tiennent encore ensemble car il reste de la soudure




J'ai imprimé une nouvelle carcasse




Montage de la carcasse sur le mandrin de bobinage. Le chatterton retient les 2 parties de la carcasse




Premier bobinage (à la main) : 55 tours jointifs de 6/10 en 2 couches

2 tours de chatterton avant de bobiner le secon bobinage ...


Second bobinage (à la machine) : 1430 tours semi-vrac de 15/100




Démontage du mandrin, protection à l'aide de chatterton




Mesure de la résistance de l'enroulement : 125 ohm environ




Retôlage. On en profite pour recroiser les tôles

Vérification : on branche le transfo sur la commande :


115Veff à vide, OK




110Veff en charge (avec 4000 ohm). Parfait !

J'ai mesuré également les tensions primaires pour obtenir les tensions précédentes au secondaire :



Tensions primaires : 2 x 2,2Veff environ, à vide comme en charge



11. Convertisseur 12V/90V : montage

C'est OK pour le transfo. Je peux maintenant installer toute la commande sur une plaque d'aluminium, afin de pouvoir bien dissiper la chaleur produite par les TDA2030.
Cette plaque doit avoir des dimensions compatibles avec l'intérieur du boitier de la pile de 67,5V ... donc, j'ai refait le module oscillateur afin de pouvoir l'installer entre les 2 modules amplis, montés verticalement :




Le câblage est bien plus compact est prend une forme "parallélépipédique"




Coupure des 2 rails d'alimentation

J'ai imprimé un boitier qui servira de moule :


Ok, le circuit entre bien dans le moule !

Avant de couler la résine, vérification du fonctionnement du module :



Ok, ça marche, pas d'erreur de câblage ! Je peux couler la résine ...

Il n'y a plus qu'à regrouper tous les éléments (oscillateur, amplis, transfo) sur la plaque :



Le convertisseur presque complet; en effet, il manque encore le redresseur ...
1 : transfo, 2 : amplis, 3 : oscillateur



Le module oscillateur est placé juste entre les deux modules amplis :



Le potard de réglage de forme

Les modules sont installés de façon à ce que leur potard de réglage de gain soit accessible :






Lors des essais précédents, j'avais remarqué que les signaux en sortie de l'oscillateur étaient perturbés :



Le signal du haut, correspondant à la sortie S sur le schéma, donc sur le collecteur du transistor déphaseur, comporte une déformation (entourée) qui dénote un problème d'alimentation.
En effet, lorsque le signal est maximum, l'ampli consomme le plus, la tension d'alim baisse un peu et l'oscillateur accuse cette baisse. On a alors un couplage néfaste entre les amplis et l'oscillateur...
Il faut découpler ! Le remède est simple : une cellule RC :


Découplage de l'alim de l'oscillateur (entouré)
Notez la liaison ajoutée (flèche) : pas franchement nécessaire, mais elle permet d'égaliser les tensions continues de repos en sortie des amplis.

Voici cette modification sur le circuit :



Avec cette modification, les signaux ne sont plus déformés :


Action du découplage d'alim de l'oscillateur



12. Convertisseur 12V/90V : redresseur

Avant de câbler le redresseur, j'ai fait une simulation :


Redressement double alternance sortie du convertisseur

Notez que j'ai modifié un peu le tableur pour pouvoir utiliser 2 valeurs différentes pour C1 et C2. En effet, le condo de sortie de filtre sera le C2 du poste, donc qui servira soit sur secteur, soit sur convertisseur.
A 125Hz, ce condo est équivalent à un 125µF en 50Hz. Je ne peux pas changer cette valeur, mais je peux diminuer fortement la valeur de C1 (tête de filtre).
Par exemple, en installant un 4,7µF, ce condo est équivalent à un 12µF environ. Ce n'est pas la peine de mettre plus, le filtre suffit largement à lisser la tension !
On voit qu'avec 100Veff au secondaire du transfo, une résistance de 120 ohm du bobinage, une résistance de charge de 7500 ohm (correspondant à 12 mA consommés), on trouve :
- qu'il faut une résistance de filtre de 3300 ohm pour obtenir :
- 90V redressés en sortie du filtre.

C1 se charge très rapidement, mais C2 ayant une valeur 10 fois plus grande, met quasiment 1/2 seconde à se charger.

Le redresseur est câblé sur un petit circuit pastillé :


Le pont de diodes 1N4007




Le condo de tête, C1, vaut 4,7µF

Le petit circuit est collé sur le transfo :


Bien sûr, il faut interposer un rectangle isolant (ici du carton)

Il faut maintenant câbler les connexions qui seront reliées au châssis radio :



Rouge/noir : 12V accus, jaune/noir : HT (avant filtrage)

Une petite vérification que ça marche :


Plus de 160V : normal, le redresseur est "à vide".



13. Convertisseur 12V/90V : intégration

Passons maintenant à l'intégration dans le boitier de la vieille pile de 67,5V ... il faut déjà commencer par la vider. Le fond de la pile est déjà désolidarisé (parce que la pile était boursouflée), donc on peut retirer les éléments :



Il faut faire ça au-dessus d'une boite car c'est un peu sale ...

Après une bonne demi-heure à enlever les éléments à l'aide d'un tournevis pour faire levier :


Les 45 éléments sont bons à jeter ...

J'ai imprimé 2 bouchons pour remplacer ceux d'origine :


Le fond, donc le bouchon du bas, s'encastre bien dans l'ourlet de la tôle




De l'autre côté, donc le haut, il faut déplier l'ourlet pour pouvoir insérer le bouchon




Ce bouchon comporte des trous pour passer les fils et accéder au réglage de forme

Deux petits rectangles de plastique ont été insérés entre le module oscillateur et les amplis pour isoler les connexions (en particulier celle du potard de forme)
Avant d'enfermer le convertisseur dans son boitier, il faut faire un essai avec la radio ....



14. Convertisseur 12V/90V : essai avec la radio

Allez, j'essaie la radio avec les accus et le convertisseur ! Les connexions sont pour l'instant provisoires, je devrai les raccourcir :



Les fils se raccordent sur le commutateur, un pôle inutile de celui-ci sert de relais pour la résistance de 3,3kohm

Je tourne le commutateur sur "PILES" et .... la radio fonctionne (en OC, sur antenne filaire). J'ai relevé les tensions utiles :


Haute tension filtrée: 92V, OK !




Haute tension en sortie du convertisseur: 140V, OK !

Cela fait une intensité de (140-92)/3,3 = 14,5 mA environ.


Tension de chauffage : 7,9V. Un peu faible ...




Tension accus : 11,7V. OK
A noter que la tension en fin de charge de ces accus est de 4,2V et que la tension de début de décharge est de 3,9V. Donc il est normal d'avoir 11,7V.

Cependant, la tension de chauffage est un peu faible. En plus, si je voulais faire fonctionner la radio sur une batterie au plomb, et qui plus est , moteur du véhicule tournant, la tension pourrait monter à 14,4V !
Il vaut donc mieux prévoir un régulateur de tension à base de LM317 :



Le régulateur et ses résistances cablés directement sur le commutateur (à la place de la résistance de 68 ohm)
La diode est conservée, bien sûr.



La tension de chauffage est passée à 8,6V; parfait.

Voici le schéma de l'alimentation, compte tenu des modifications :


L'alimentation complète ...


... et le schéma complet du convertisseur :


Schéma en PDF à télécharger



15. Convertisseur 12V/90V : finitions

Il me reste à "éclaircir" tout ça, c'est-à-dire à refaire les connexions définitives et surtout à prévoir des connecteurs :


Le boitier d'accus est muni d'une prise jack femelle qui reçoit la fiche mâle du câble relié à la partie radio




le câble est relié au commutateur (en bleu) et passe par un trou du châssis (en jaune)

Ainsi, lors des recharges des accus, il suffira de déconnecter le pack pour faciliter la dépose de chaque accu, mais l'utilisateur pourra également connecter une autre source de 12V. J'ai donc réalisé un câble permettant de se connecter sur la prise allume-cigare d'un véhicule :


Le câble de raccordement au véhicule


Passons au convertisseur; je l'ai inséré dans le boitier de la pile, en isolant l'intérieur à l'aide de papier, histoire de ne pas créer de court-circuits :


Les câbles ont été raccourcis et retenus par un collier (entouré). J'ai refait tant bien que mal l'ourlet du boitier de pile ...




trois des fils se raccordent au commutateur, le 4°, la masse est connecté à une cosse existante

Voyons maintenant comment installer tout ça ... une fois le châssis remonté dans l'ébénisterie ...


... on installe le boitier des accus dans l'espace où l'on mattait le support des 2 piles de chauffage...




... on fait cheminer le câble au-dessus de la culasse du HP...





... on installe la fausse pile contenant le convertisseur dans son logement.

Voilà une vue de l'arrière montrant le boitier d'accus et la pile-convertisseur :


En utilisation normale, on n'aura que le boitier d'accus (entouré) à retirer pour les recharges, la fausse-pîle ne bougera plus désormais

Je me suis aperçu que le boitier d'accus était un peu fragile, je l'ai donc renforcé par 2 ceintures imprimées :



Les 2 ceintures sont collées. Pour finir, j'ai fait 2 tours de chatterton noir

Voilà, il me reste à faire le lecteur bluetooth ....




à suivre : lecteur bluetooth