CB klub Česká Lípa CL - Charlie Lima CB klub Česká lípa, z.s.

Přizpůsobení napáječů k zařízení

Kategorie: Láďa Fórum - technické okénko, Archiv, Všechny články

7.9.2003 14:10:26 - Láďa Fórum - Technické okénko Ládi Fórum - ...přizpůsobovací článek - "transmatch", "match box"

Pro mnohé začínající cébéčkáře je poměrně neznámý výraz uvedený v záhlaví článku i když na pásmu CB je možné se s ním velice často setkat.

K čemu je takový ten "transmatch" vlastně dobrý?
Jeho využití je opravdu široké a záleží jen na uživateli, zda vhodně využije vlastností uvedeného obvodu.
Nejdříve se podíváme, co v té krabičce je všechno uloženo a k čemu to je dobré.

Bohužel nemám ve své výbavě žádný takový obvod určený výhradně pro CB. Nemějte mi za zlé, že vás "ošidím" o pohled do útrob takové krabičky určené pro CB. Obrázek nebude i když bych vám jej rád ukázal. Namísto toho vám nabídnu obrázky z mého momentálně rekonstruovaného přizpůsobovacího členu, který je určen pro pracovní výkony až do 1 kW s možností pracovat prakticky v celém pásmu HF.

Z pohledu elektrického se jedná o zapojení nesouměrného případně souměrného Pí článku. Ten se skládá ze dvou otočných kondenzátorů o vhodné kapacitě a mezi nimi je zapojena indukčnost - cívka. 

Kondenzátory použité v přizpůsobovacím článku pro běžné CB pásmo jsou obvykle miniaturní v plastovém provedení používané též ve starších přenosných rozhlasových přijímačích a jejich kapacita je obvykle 2x220pF. K dosažení potřebné kapacity pro "uladění" jsou zapojeny paralelně tzn., že výsledná kapacita jednoho kondenzátoru je 440pF - nemusí to být pravidlem, záleží na tom, jaký rozsah impedancí ten který člen má schopnost přizpůsobit.
Cívka může být v provedení jako pevná nebo proměnná. U pevných cívek je indukčnost nastavena výrobcem pro pásmo CB na pevnou hodnotu a při bližší prohlídce zjistíte, že obvykle je navinuta jako vzduchová smamonosná, vodičem o průměru 0.8 mm na průměru 10 mm, 12-18 závitů.

U cívek s proměnnou indukčností je toto řešeno tak, že k přepínání je použito vhodného přepínače odboček na cívce nebo plynulou změnou indukčnosti cívky pomocí kontaktu, který se po cívce posouvá. Jiným řešením proměnné indukčnosti je použití tzv. "varia" - to jsou dvě cívky obvykle vinuty na kulových kostřičkách, které změnou vzájemné polohy mezi sebou mění výslednou indukčnost při vhodném zapojení vývodů cívek.

Jak to vlastně funguje?
K dobrému příjmu (vysílání) je potřebné, aby vzájemné přizpůsobení impedance konektoru staničky a napáječe (koaxu) bylo velmi dobré. Vlivem impedančnímu nepřizpůsobení mezi dvěma články přenosového řetězce (vysílač - napáječ, napáječ - přijímač), dochází ke ztrátám a to jak při příjmu tak při vysílání. Uvedeným ztrátám se obvykle snažíme zabránit nebo je eliminovat na nejmenší možnou míru a jedním z parametrů, který nám udává míru nepřizpůsobení je tzv. "PéeSVé" (PSV, SWR). Ideální stav je tehdy, kdy SWR je rovno 1. V případě, že tomu tak není, nastává na napáječi odraz vlny a to ve směru opačném, než v daném okamžiku právě potřebujeme.
K odstranění tohoto nežádoucího jevu se může použít některý z dostupných řešení a mezi ty nejjednodušší a nejoblíbenější náleží právě mezi uživateli CB pásma popisövaný Pí článek.
Jeho základní funkcí je vzájemně přizpůsobit dvě odlišné impedance a to z možností změny v určitém rozsahu. Podrobným popisem funkce a výpočty se zde nebudeme do hloubky zabývat.
Smyslem funkce je na straně zařízení pomocí ladícího kondenzátoru C1 najít vhodnou zátěž pro vysílač. Druhý kondenzátor C2 slouží k ladění impedance na úroveň kterou má napáječ případně anténa. 
Je to velmi stručné řečeno, a podrobný popis vzájemných vztahů impedancí v Pí článku zřejmě nemá význam tady podrobně probírat.

Pro práci na jednom pásmu s jednou anténou, která je přizpůsobena k napáječi není nezbytné používat Pí článku, jako přizpůsobovacího členu. Jiná je ovšem situace, kdy při práci výrazně změníme pracovní kmitočet a impedanční poměry vyjádřeny hodnotou SWR se stanou nepříznivé. V tomto případě je neúčelné "přeladit" celý přenosový řetězec, ale lze s výhodou použít právě popisovaný Pí článek, pomocí kterého lze s úspěchem dosáhnout stavu, kdy vysílač pracuje do vhodné impedance - zátěže. Na druhou stranu je nutno připomenout, že při nevhodně navrženém nebo nastaveném Pí článku může nastat stav, kdy sice SWR hodnota je velmi pozitivní, ale do antény "nic" neodchází - veškerý výkon dodaný vysílačem se spotřebuje na "ohřev" obvodů Pí článku. 

Obrázek ukazuje zapojení Pí článku. Pro CB pásmo je obvod zapojen podle schématu. Pro pásma jiná, je doplněn přepínači kapacit a indukčností v závilslosti na požadovaném rozsahu potřebného přizpůsobení. Je možné se v praxi setkat s různými obměnami Pí článku jako přizpůsobovacího členu, a to od těch nejjednodušších zapojení až po plně automaticky pracující systémy, kdy změny potřebných kapacit i indukčností obstarávají servo pohony řízené mikropočítačem. Základem všech těchto systémů je právě na obrázku uvedené schéma.

 

mini_21_schema.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Podíváme se na některé komponenty potřebné ke zhotovení funkčního přizpůsobovacího členu. V prvé řadě bude potřebné si obstarat vhodný kondenzátor a to s ohledem na předpokládané provozní výkony se kterými budeme pracovat. Pro oblast CB bude vyhovovat kondenzátor, jak výše uvedeno, ze starších rozhlasových přijímačů v plastovém provedení. Pokud ovšem bude používaný výkon vyšší, než 10W doporučuji raději použít kvalitní vzduchový kondenzátor s dostatečnými mezerami mezi plechy - zejména na vstupní straně členu.

Na obrázku si můžete prohlédnout vhodný vstupní kondenzátor - "vydolovaný" z mého přizpůsobovacího členu, který v současnosti "modernizuji".

 

mini_21_capacit_input_1.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Pro zručné stavitele ještě nabízím ke shlédnutí sadu kondenzátorových lamel, ze kterých je možné sestavit celkem úspěšně otočný kondenzátor podle vlastních požadavků, vhodný nejen pro tento přizpůsobovací člen. 
Lamely vyrobeny jsou z nezkrouceného Al(měděného, mosazného) plechu o síle 0.3 mm a to tak, že nejdříve si odstřihneme vhodné obdélníkové plechy v potřebném počtu. Ty srovnáme na sebe a svrtáme středový otvor, do kterého vložíme stahovací šroub pro zajištění polohy jednotlivých lamel rotoru. Celý blok ve svěráku opracujeme podle šablony na požadovaný tvar. 
Lamely staroru vyrobíme obdobným postupem. 
Po opracování bloky rozebereme a pečlivě začistíme hrany, aby zůstaly bez otřepů. 
Jako hřídel kondenzátoru použijemě mosazné tyče o průměru mezi 6-8mm podle délky kondenzátoru, na koncích ji opatříme závitem. Polohu lamel na hřídeli rotoru vymezíme vloženými Al kroužky (vhodně silné, přesné podložky pod šrouby koupené v prodejnách se spojovacím materiálem). Obdobně vymezíme polohu lamel statoru kondenzátoru. 
Na hřídel rotoru kondenzátoru našroubujeme jednu matici s podložkou a střídavě na ni navlékneme lamely rotoru mezi které vkládáme přesné podložky. Za poslední lamelu navlékneme vymezovací kroužek a po srovnání polohy rotorových lamel na hřídeli celek maticí důkladně stáhneme, aby nedošlo k případnému pootáčení rotorových lamel na hřídeli.
Obdobně postupujeme při sestavování statoru kondenzátoru s tím, že na oba svorníky postupně skládáme statorové plechy. Svorníky ponecháme dostatečně dlouhé, aby je bylo možné vložit do otvorů v čelech kondenzátoru a pomocí matic vymezit jejich přesnou polohu ve vztahu k rotoru sestaveného kondenzátoru.
Čela kondenzátoru můžeme vyrobit z přiměřeně silné desky plexi. Jedno čelo opatříme otvorem s osazením pro vhodně velké kuličkové ložisko a druhé bude mít tzv. "slepý" otvor do kterého vložíme pod ložisko vhodnou ocelovou kuličku o kterou bude opřena jedna strana hřídele kondenzátoru.
Celou sestavu sešroubujeme svorníky v rozích čel podobně, jako je to u "rolšpule".
Doporučuji vlastní konstrukci kondenzátoru raději předimezovat, aby byla zajištěna mechanická stálost kondenzátoru. Jinak po úspěšném sestavení kondenzátoru pečlivě překontrolujeme vzájemnou polohu lamel v tzv. "zavřeném" kondenzátoru a případné nedostatky opatrně odstraníme a to přihýbáním příslušné lamely. Nakonec změříme kapacitu našeho kondenzátoru jak v "zavřené" tak i "otevřené" poloze. 

Je to možná poněkud pracný způsob, jak se dopracovat ke kondenzátoru o potřebné kapacitě. Bohužel, kondenzátory s pořádnými "mezerami" a vysokou kapacitou se v dnešní době velmi obtížně obstarávají a koupit takový kondenzátor od výrobce (těch je žalostně málo) je poměrně značná finanční zátěž.

 

mini_21_capacit_plech_2.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

mini_21_capacit_plech_1.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Dalším důležitým prvkem nezbytným pro správnou funkci je cívka. Zde je potřebné zvážit, zda budeme pracovat jen na jednom pásmu a s užším rozsahem přizpůsobovaných impedancí, nebo rozsah pracovních kmitočtů i impedancí bude velmi rozsáhlý. Na základě takové úvahy zvolíme jednoduchou cívku nebo použijeme cívku s proměnnou indukčností a to pomocí přepínání odboček, posuvného kontaktu (rolničky) nebo "varia".

Na obrázku si můžete prohlédnout cívku s odbočkami. Je to sice "mohutná" cívka, ale s ohledem na rozsah přizpůsobovaných impedancí vyhovující.

 

mini_21_odbocka_1.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

K přepínání odboček cívky je vhodné použít přepínač v keramickém provedení. Pro výkony okolo 4 W vystačíme i s běžnými přepínači na pertinaxové destičce s příslušným počtem poloh.

 

mini_21_prepinac_1.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Komu nevyhovuje varianta s přepínáním odboček - může jako proměnnou indukčnost použít tzv. "rolšpuli" s pohyblivou odbočkou realizovanou posuvnou kladkou odvalující se po závitech otočné cívky. Výhoda je nesporná v tom, že můžeme nastavit právě potřebnou indukčnost přizpůsobovacího členu a to poměrně velmi přesně. Nevýhodou snad může být nebezpečí vzniku přechodových odporů mezi kladkou a závity cívky, což při vysokých výkonech může vést ke vzniku opalů atp.

 

mini_21_rollspooll_1.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

mini_21_rollspooll_2.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Pro některé čtenáře bude možná zajímavé si takovou "rolšpuli" vyrobit. Nesporná výhoda proměnné inkukčnosti zřejmě najde širokého uplatnění. Jen pro dopřesnění uvedu, že "rolšpule" na obrázku je vyrobena tzv. "na koleně" za použití vrtačky a přímočaré pily. na čela cívky byly použity teflonové destičky (může se s výhodou použít i plexi). Těleso cívky je sice keramické, ale pro nižší výkony vyhoví i vhodně impregnovaná trubka z tvrzeného papíru. K výrobě čel cívky jsem použil teflon - může být použito i plexi. Jako sběrací plochy vývodů cívky je na jejich čelech přinýtován měděný kroužek z plechu o síle 0.2 mm - není to nezbytné řešení, postačuje vyvést vývody konců cívky na hřídele přímo. 
Přítlak hřídele s kladkou zajišťují na každé straně pružiny uloženy v čele tělesa cívky. Hřídele cívky jsou uloženy v kuličkových ložiskách, vzájemně od sebe elektricky odizolovány a na ně jsou vyvedeny konce cívek. Celek je stažen svorníky z duralových tyček. Na výkresu lze si prohlédnout detaily.

Základní sestava tělesa "rolšpule" je řešena jako stavebnice, kdy změnou délky svorníků můžeme upravit celou sestavu na požadované rozměry ve vztahu k délce. 4Čela mají "jednotná" uložení pro ložiska a tak se tento základ stavebnicového řešení velmi hodí po drobných úravách i pro výrobu otočného kondenzátoru popsaného výše.

 

mini_21_rollspooll_3.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Zjednodušený popis cívky s proměnnou indukčností, kde odbočka je realizovaná pomocí kladky, která je uložena na odpružené hřídeli a odvaluje se po závitech otočné cívky je celkem běžným řešením. 

V této souvislosti je možno uvést řešení tzv. "obrácené", kdy cívka je pevná a z vnitřní strany se po závitech cívky odvaluje kladka. Ta je uložena na "hrazdě" (odsazené hřídeli) spojené s otočnou hřídelí vyvedené přes převod a izolační vložku na ovládací kolečko. 
Za zmínku stojí uvést, že pro pracovní výkony tohoto koncového stupně bylo z mé strany neuvážené rozhodnutí použit "tvrzeného" papíru, jako izolačního materiálu na místo doporučovaného teflonu. Žel, v době vzniku tohoto zesilovače nebyl teflon (pro mne) dostupný. Zesilovač přestal po krátké době pracovat díky "uhořelému" Pí článku. Příčinou bylo nesprávné tzv. "zdánlivé" vyladění Pí článku na dobré PSV. Důsledkem bylo neúnosné zvýšení teploty cívky s následným lavinovým ohořením izolace mezi závity cívky...

Na obrázku si můžete prohlédnout popisovanou cívku Pí článku v koncovém stupni pro HF pásma s "mohutnými" dvěma elektronkami těsně před oživováním.

 

mini_21_rollspooll_3.jpg: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Dalším vhodným způsobem, jak realizovat proměnnou indukčnost cívky je použití tzv. "varia". Jsou to dvě cívky uloženy na vhodné kostře z keramiky a mají vzájemně pootočeny osy. Vnitřní je vinuta na kulovém tělese a díky otočným závěsům se může otáčet. Vhodným propojením vývodů cívek lze dosáhnout požadovaných vlastností. Změna indukčnosti je určena vzájemnou polohou cívek mezi sebou.

Na obrázku si můžete prohlédnout "varia". Pro představu, jak je řešeno otáčení vnitřní cívky je možné na jednotlivých obrázcích sledovat polohu vniřní cívky u "varia" na pravé straně obrázků.

 

mini_21_vario_1.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

mini_21_vario_2.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

mini_21_vario_3.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Posledním komponentem Pí článku je výstupní kondenzátor. Jeho kapacita obvykle je výrazně vyšší, než kondenzátoru na vstupní straně. Je to dáno mimo jiné tím, že na vstupní straně Pí článku obvykle máme připojeno zařízení s normovanou impedancí. Na straně výstupní může být připojena impedance výrazně vyšší, případně i poloviční oproti impedanci vstupní.

 

mini_21_capacit_out_1.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Kondenzátor na obrázku má kapacitu 4x450 pF, mezeru mezi lamelami má 1.2 mm a s takovým "kouskem" se již dá i "něco uladit"...

 

mini_21_capacit_out_2.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

Při jiném pohledu je možno vidět uchycení kolečka pro převod pomocí "špagomatiku", kterým lze upravit převod od ovládací hřídele na čelním panelu v libovolném poměru. Nespornou výhodou je i možnost "zavěsit" na lanko značku z tenkého plechu a ve vhodném podsvíceném okénku v čelním panelu získáme informaci o okamžité poloze kondenzátorového rotoru... Pamětníci budou určitě znát takový systém ze starších rozhlasových přijímačů a není žádný problém si uvedenou indikaci zhotovit. Nespornou výhodou převodu pomocí lanka je i skutečnost, že osa kondenzátoru nemusí být kolmá na čelní panel k uchycení ovládacího kolečka. Kondenzátor může být vhodně umístěn v krabici třeba v zadní části a lankovým převodem za pomoci malých kladiček lze tento vyvést do libovolného místa na čelním panelu. Věřím tomu, že zručný stavitel si s tak jednoduchou a zcela funkčí úpravou snadno poradí...

 

mini_21_capacit_out_3.JPG: Pokud se ti obrázek nezobrazí klikni pravým tlačítkem myši na nějaké místo v obrázku a vyber ZOBRAZIT OBRÁZEK

 

V případě, že budeme mít zájem přizpůsobit dlouhou drátovou anténu, která obvykle vykazuje velmi vysokou impedanci v porovnání s impedancí vstupní, tak je možné pro zvýšení potřebné kapacity otočného kondenzátoru pomocí přepínače, připojovat další kondenzátor. V nouzi nebo podobných situacích můžeme další kondenzátor připojit přímo paralelně k původnímu kondenzátoru. Takové řešení bývá v některých případech vhodné, zejména při práci posluchačské v oblasti spodních pásem HF, pokud není přehledový přijímač vybaven vysokoimpedančním vstupem pro připojení dlouhodrátové antény. Přináší to na druhé straně nutnost se naučit "ovládat" takto spřažené kondenzátory, ketré je vhodné ovládat samostatně. V jiných případech je možné dva kondenzátory vhodně spojit na společné hřídeli, ale v takovém případě bude vhodné použít pružnou spojku.
Ustálilo se u větších Pí článků, používání SWR metru zabudovaného přímo ve skříni a pomocí přepínače může uživatel snadno přepínat mezi vsutpem a výstupem Pí článku a tím zjišťovat okamžitý stav přizpůsobení. V některých dražších Pí článcích jsou zabudovány na výstupní straně i měřidla pro kontrolu protékajícího proudu do antény.

Jak je vidět, přizpůsobovací člen lze vyrobit doma téměř na koleně s minimálním strojovým vybavení a lze říci, že každý takový Pí článek pracuje bez problémů a lze jej dovybavit vhodnými měřidly indikující potřebné údaje, ze kterých lze usoudit zda naladění pomocí Pí článku je účinné nebo máme naladěno jen na "ohřev" cívky a kondenzátoru... 

 

Diskuse pod článkem:

  [1670] 21 - Miniseriál k tématu - přizpůsobení napáječů k zařízení Jarda Starak 8.9.2003 18:18:59
  :Jen krátce,dík,dík a ještě jednou dík za tyto články a seriály.je to perfekt. 
Jarda.

 » [1671] Re:21 - Miniseriál k tématu - přizpůsobení napáječů k zařízení Láďa Forum 8.9.2003 19:12:11
 

Zdravím Jardo Starak,

dík za pozitivní reakci i přečtení článku - nepíšu je pro sebe, ale pro čtenáře a tak uvítám každou jejich reakci. Pomůže mi to zejména při výběru zpracovávaného tématu pro články následující. Tento vznikl z dotazu, který mi přišel na e-mail a přiznám se, že docela vhod - právě "modernizuji" svůj Pí článek směrem k vyšším použitelným výkonům i rozsahu přizpůsobovaných impedancí a tak některé podkomplety jsou právě "na stole" i k vidění.

Ahoj 

 

Autor: Láďa Fórum

Odkaz na originál článku