2. tammikuuta 2020

Kidekoneen rakentaminen keskipitkille aalloille

Harrastelijan Radiokirjan (1950) kidekoneen skema

Putkiradioiden diagnosointia ja korjailua vasta tapaillessani olin törmännyt useaan kirjaan, johon aihealueen konkarit viittaavat usein. Yksi sellainen oli myös tämä Harrastelijan Radiokirja (Wiio Osmo A. - Somerikko Unto V., 1950), jossa on heti kirjan alkuun kuvattu kidekoneen skema ja toiminta. Radioaaltojen sähkömagneettinen energia muuttuu antennissa heikoksi sähkövirraksi, joka riittää antamaan kidekoneelle sen tarvitseman energian. Eli kidekone toimii ilman mitään muuta energianlähdettä, kuin ilmassa kulkevat radiolähetysasemien liikkeelle laittamat radioaallot. Näistä aalloista sitten eroteltuna ja kuulokkeisiin johdettuna saadaan tuotua radiolähetys juuri ja juuri korvin kuultavaan muotoon. Parhaimmillaankin kidekone on hyvin hyvin hiljainen, joka oli minulle hieman yllättävää kuinka hiljainen se olikaan. Sillä tämä oli ollut monelle se ainoa radio aikanaan. Ja jos useampi halusi kuulla niin kuulokkeet saatettiin heittää johonkin maljan tai muun astian pohjalle, joka mahdollisti että useampi saattoi siinä astian äärellä kuunnella, jälleen hyvin hyvin hiljaa tulevaa lähetystä. Eipä ihme että nopeasti näihin pyrittiin rakentamaan vahvistimia, kun se joskus tuli mahdolliseksi putkien myötä.

Suomen Radiohistoriallisen Seuran keskustelufoorumilla oli kidekoneesta juttua kuuden vastauksen verran joulukuulta 2018. Pysyäkseni samassa keskusteluketjussa laitoin sinne nyt vuoden jälkeen tämän skeman ja tarkentavia kysymyksiä kidekoneen rakentamisesta nykypäivänä, sen toimintaperiaatteesta ja käypäisistä komponenteista. No eikös saman päivän iltana ensimmäinen vastaaja ollut jo pyöräyttänyt itselleen kidekoneen. Ja moni seurasi samantien perässä. En voinut kuin ihmetellä minkälaisen kipinän olin kysymykselläni sytyttänyt :) Koko keskustelu ryöpsähti liekkeihin positiivisessa mielessä niin, että nyt kolmen viikon jälkeen on tehty foorumin jäsenien toimesta monia kidekoneita ja paranneltu ja testailtu niitä ja onpa kolmessa viikossa tähän kidekoneen viestiketjuunkin tullut vastauksia kysymykseni jälkeen lähes 250. Kidekoneesta monella on radioharrastus aikanaan lähtenyt liikkeelle, ja se on edelleenkin hyvä tapa opetella aivan niitä radiotekniikan perusteita.

Nopeasti minullekin selvisi että kidekoneen resonanssipiirin muodostaa käytännössä ilmaeristeinen säätökondensaattori (tähän tarpeeseen n. 20-500pF) sekä kela. Tämä resonanssipiiri määrittelee millä alueella radiolähetyksiä pystyy kuuntelemaan. Tavoitteena tässä oli päästä keskipitkille alueille eli n. 500-1600kHz, kuuntelemaan ulkomaiden AM-moduloituja lähetyksiä. Sillä yksinkertaisimmat vastaanottimet toimivat parhaiten matalilla taajuuksilla.

Kidekoneen ohjeessa puhuttiin käämilangasta, banaanipistokkeista ja huomasin ettei minulla ollut miljoonalaatikkoa, josta tuollaisia komponentteja löytyisi. Niinpä suuntasin paikalliseen Partcoon , josta sitten ostin kaikenlaista pientä sälää, jota uskoin tarvitsevani tähän projektiin ja yleisesti muuta tarpeellista, kuten hauenleuallisia johtoja, joilla voi testipenkissä yhdistellä asioita. Yksi asia joka minulta puuttui myös oli skeman mukainen 2000pF eli 2nF kondensaattori. No en edes tiennyt millaiselta se näyttäisi, mutta koska en aina halua mennä hakemaan yksittäistä komponenttia niin päädyin valitsemaan kerko(KERaaminen KOndensaattori)-lajitelman, niin että jatkossa olisi ainakin erilaisia kondensaattoreita, kun tarve tulisi. No siinä pienessä pussissa oli käytännössä 20kpl jokaista kondensaattoriarvoa, eli yhteensä 1000 jalallista kondensaattoria... Kaupasta tullessani olin kuitenkin melko järkyttynyt kun tuo aika mitättömän näköinen pienten komponenttien kasa oli maksanut n. 100 euroa.


Kidekonetta varten piti käydä elektroniikkaliikkeessä hakemassa puuttuvia komponentteja
Se mitä ei tuosta kaupasta löytynyt oli ilmaeristeinen säätökondensaattori ja germanium-diodi. Mikä tahansa diodi ei käy, sillä 'tavallinen' pii-diodi vaatii suuremman kynnysjännitteen toimiakseen (n.0.7V), kuin mitä kidekone radioaalloista saa aikaan. Germaniumdiodissa kynnysjännite on n. 0.3V. Ensin en tiennyt omistavani tuollaista diodia, kunnes kävin läpi tarkemmin amatöörien kirpparilta ostamani vastuslaatikon. Siellä oli muutamassa pussissa zener-diodeja(jotka eivät kävisi), mutta näissä pusseissa oli muutama paperiin kääritty paketti ilman merkintää ja kun suurennuslasilla sain selvitettyä mitä merkintöjä diodissa oli (AAZ15) niin google minulle nopeasti selvittikin että kyseessä on germanium-diodi. Ja niitä minulla oli 16kpl.



AAZ15 Germanium diodin speksejä

Ilmaeristeistä säätökondensaattoria minulta ei löytynyt. Ja niitä ei nykyään ihan niin helposti löydäkään, sillä ne ovat enemmänkin noiden putkiaikaisten vehkeiden komponentteja. Niinpä kyselin foorumilta että löytyisikö joltain nurkistaan jotain 20pF-500pF tai sinne päin olevaa säätökonkkaa. Ja löytyihän sellainen (21-556pF), jostain vanhasta ASA-laitteesta riisuttu. Tästä kyselystä alkoikin sitten ihan uusi keskusteluhaara 'Retrorakentajan komponentit'

500pF ilmaeristeinen säätökondensaattori jonka sain hankittua

Kelaa noissa foorumin jäsenten toimesta tehdyissä kidekoneissa tehtiin ilmaeristeisenä, ferriittirungon päälle ja vaikka minkälaisia variaatioita. Mutta noista kahdesta komponentista, eli säätökondensaattorista ja kelasta, kidekoneen virityspiiri syntyy. Kelan voi tehdä monella tavalla ja monesta eri aineesta, mutta yleinen on ohut litz-lanka (kangaspäällystettyä käämilankaa) tai sitten ihan lakattu kuparilanka. Nuo ovat usein jotain 0.12-0.6mm paksuisia, mutta kuten sanottua, versioita ja tapoja tehdä on monia. Kelan tekemisen suunnitteluun on netissä myös monenlaisia laskureita, joissa tässä yksi kelalaskuri . 'Single coil' kohta, jota voi kokeilla vaikka 300 uH arvolla. Length tarkoittaa minkä leveydeltä käämilankaa kierretään kelaan (lankaa kylki kylkeen) - tämä määräytyy langan paksuuden mukaan.

Itselläni kelan runko oli 75mm ja kun laitan vaikka 13mm käämityksen leveydeksi (ja 200uH arvolla) niin saan 26kierrosta - käytännössä täytyy kiertää enemmän ja sitten lähteä vähentämään kierroksia ja mittaamaan taajuusaluetta ja pysähtyä kun taajuusalue on kohdallaan. Ja huomoitavaa on että tuo kierrosmäärä on ennen väliulosottoa (eli tehdään silmukka, joka saadaan sitten juotettua diodiin) ja sitten jatketaan vielä minun tapauksessani 25 kierrosta lisää. Mutta tuo nettilaskuri kertoo tuon kierrosmäärän ennen väliulosottoa.

Kelarunkoa ihmettelin aikani ja katselin jo talouspaperirullan pahvihylsyä, mutta se oli liian pehmoinen ja periksiantava. Erilaisia sähkö- ja viemäriputkiakin ehdotettiin, mutta sellaistakaan ei ollut jouten. Mietin sitten että eikö sellaisen putken nyt voi vaikka tulostaa 3D-tulostimellakin. Niinpä rupesin suunnittelemaan 3D-mallinnusohjelmalla kelarunkoa ja tekemään testitulostusta. Lopullisen version tulostaminen kesti 13h, sen verran hidasta hommaa tuo tulostaminen on :)

Kelarungon suunnittelua 3D-tulostinta varten

Ensimmäinen kelarungon 3D-proto tulossa

Lopullinen ja valmis kelan runko 3D-tulostettuna (kesti 13h tulostaa ...)


Sitten olikin aika alkaa käämimään kelaa. Olin ostanut 2 pussia, joissa kummassakin oli 55m 0.3mm lakattua käämilankaa. Yritän lähteä sitä käämilankaa kelaamaan pahvihylsyn päälle, jotta siitä saisin sitten käämittyä langan kelarungolle, ettei se sotkeentuisi. Mutta aikani kun olin kelannut niin tuloksena oli tuollainen hässäkkä, jonka selvittely ei lopulta onnistunut.

Käämilanka kesken rullalle kerimisen solmuun menneenä

Piti alkaa homma uudelleen uudella käämikerällä (viimeiselläni) ja nyt otin varovasti 1,5m kerralla auki, jonka sitten käämien kelalle suoraan, ja pussinsulkijalla aina siksi aikaa kiinnitin kelan ettei se purkautuisi. Mutta eipä toiminut tämäkään ja lopulta oli taas edessä käämilangan selvittäminen. Tätä varten suunnittelin ja 3D-tulostin sitten käämilangalle oman kelan, johon sitä sotkeentunutta (toista) hässäkkää selvittelin - lopulta siihen meni 8h. Tulos oli sitten tässä. Tästä viisastuneena en osta enää käämilankavyyhtiä pussissa vaan sen pitää olla ihan oman rungon päälle rullattuna, mistä se ei pääse sotkeentumaan mitä sellaiselle vyyhdille helposti käy. Ja kangaspäällysteinen monisäikeinen Litz-lanka on tähän hommaan muutenkin parempaa, joten sitä ostan jatkossa.

Toisen vyyhdinkin sotkeennuttua 3D-tulostin rungon ja aloin selvittämään lankaa sen ympärille


Käämilangalle oma kela 3D tulostettuna ja lankahässäkkä selvitettynä

Tämän jälkeen varovasti vähän kerrallaan sain kelarungon käämittyä ja jätettyä lenkin väliulosotolle. Vihdoin kela oli valmis ja muu osuus kidekoneen rakentamisesta saattoi jatkua.

Kela käämittynä kelarungolle, ja väliulosoton silmukka

Väliulosoton silmukkaa piti varovasti raaputtaa että siitä sai lakan pois ja sen sai juotettua kytkinrimasta leikattuun palaan ja sen korvakkeeseen. Tuollaiset korvakkeet helpottaa komponenttien juottamista. Lakan raaputtamisen käämilangasta tein varovasti sivuleikkureilla varoen etten purista sitä poikki. Kannattaa harjoitella jollain ylimääräisellä käämilangan pätkällä ensin, ettei poikkase vahingossa käämilankaa siitä väliulosoton kohdalta :)

Väliulosoton silmukka juotettuna kytkin riman korvakkeiden kautta germaniumdiodiin
Sen jälkeen oli aika kytkeä antennitulo säätökondensaattoriin. Itselläni antennina halusin käyttää olemassa olevaa 42m OCF (Off Center Fed) dipolia, josta koaksiaalisyöttökaapeli tulee sisälle. Sitä olin käyttänyt jo aiemmin DX-kuuntelussakin ELAD FDM-22:n kanssa ja todennut sen ainakin Eurooppa-tasolla ihan toimivaksi. Siitä sitten sopiva BNC-johto, jossa hauenleuat toisessa päässä niin että sain antennin yhdistettyä kondensaattoriin.

42m OCF dipoliantenni yhdistettynä hauenleualla säätökondensaattoriin

Sitten säätökondensaattorista kelalle lähdetiin siten että yhdistettin Kelan tulo säätökondensaattorin runkoon. Myöhemmin tein tähän vielä oman apiko-liittimellä olevan johdonpätkän ja juotin kelan johtoon myös apikon, että sain kelan helpommin ja varmemmin liitettyä runkoon. Tuo ruuvin alla olevan käämilanka tuppasi irtoamaan tai olemaan huonosti kosketuksissa, joka aiheutti vaikeasti diagnosoitavia ongelmia.

Kelan tulo liitettynä säätökondensaattorin runkoon

Sitten maajohdolle banaanirunkoliitin (alla olevassa kuvassa kidekoneen alustan oikeassa yläkulmassa). Maajohdon tein yksisäikeisestä mustasta johdosta, jota minulla oli perinneradioita varten (yksisäikeisyys ei tässä ollut mikään toivottu asia, sillä se on jäykkää, mutta halusin maaväriksi mustan). Kelan toisen pään lähtö kiinnitettiin tuohon maaliittimeen. Ja maaliittimen kiinnitin tuolla yksisäikeisellä mustalla johdolla talon maahan hauenleualla. Sitten väliulosolton diodilta tuotiin johto 2nF kondensaattorin toiseen jälkeen ja maapistokkeesta tuotiin toinen johto kondensaattorin toiseen jalkaan. Jokaisessa liitoskohdassa käytin jälleen juotoskorvakkeita kytkinrimasta. Sitten kondensaattorin jaloista tuotiin johdot banaaniliittimen runkoruuveille, joihin tulisi kuulokkeet. Nyt oli kidekone kytketty valmiiksi.

Kidekone kytketty ja valmis testiin
Kasasin kidekoneen ja antennina on tuo 42m killudipoli ('killu' on nimitys vanhalle yksisäikeiselle puhelinparikaalepille), josta syöttökaapelin keskikarva tuotuna säätökonkkaan. Kuulokkeina kokeilin vähän kaikkia vanhoja jotka minulta löytyy, mutta TA56M (1600ohm) oli ainoa, jolla jotain kuulin. Sain kuuluviin ainoastaan yhden Kiina-aseman, mutta sekin kuului niin hiljaa etten erottanut sanoja vaan ainoastaan intonaatiosta arvasin että kyseessä on Kiina. Juotin jo juotoksia uudelleen ja mittasin ohmi-mittarilla varmistaakseni että olen tuosta kelalangasta onnistunut saamaan lakkaa pois ja yhteys on jokaisesta kelalta tulevalta langalta. Siltä osin kaikki näytti olevan kunnossa.

Sitten toin signaaligeniksestä sini-aaltoa jollain 1000Hz taajuudella (että kuulisin sen) ja koskin eri kohtia kidekoneessa. Erikoista oli se että kun koskin germanium diodia kelan puolelta niin ääni oli juurikin sellainen hyvin hiljainen kuulokkeissa, mutta kun koskin diodissa kuulokkeiden puolelta niin ääni oli kova (käytännössä suoraan kuulokkeeseen). Eli tuo diodi näyttäisi ehkä hiljentävän tuota signaalia joka kelalta tulee. Kiinteänä konkkana on 2nF (eli ohjeen mukaan 2000pF) ja säätökonkkan se about 20-500pF. Kun vein geniksen signaalin säätökonkan antenniliitimeen niin mitään ei kuulunut.

Tämän jälkeen juotin vielä komponentit kertaallen uudelleen ja rakensin tuon runkoliitoksen säätökondensaattorin ja kelan välille apikoliittimillä. Tämän jälkeen kosketushäiriöt eivät enää haitanneet ja kidekone tältä osin toimi. Signaaligeneraattorilla varmistin vielä että signaali kuuluu säätökonkasta. Tosin säätökonkka ja/tai kaikki muu matkalla kyllä vaimentaa melkoisesti signaalia verrattuna kun laitan sen suoraan kuulokejohtoon.

Radio Romania International tuli feidaten, eli hävisi välillä kuulumattomiin ja nousi taas kuulumaan. Kuulin IDInkin (asematunnuskuulutuksen). Nyt vain ihmettelin että mikä ihmeen taajuusalue tähän on tullut. Ongelmana oli etten tuolloin saanut toista asemaa kuuluviin, jonka olisin tunnistanut, enkä voinut varmistaa millä alueella oltiin. Oli siis saatava mitattua resonanssipiirin (säätökonkka+kela) taajuusalue.

Vanhat Neuvostoliittolaiset TA-56M kuulokkeet olivat ainoat jolla kuului edes jotain


Kokeilin kolmella vanhemmalla kuulokkeella ja varmistin kuulokkeiden toimivuuden ensin laittamalla signaaligeneraattorista korvinkuultavaa siniaalto-signaalia suoraan kuulokkeen liittimiin. Ja mittasin myös kuulokkeiden johdoista kuulokkeiden vastuksen ohmeissa.

Omega
- nimellinen 2k ohm, mitattuna johdon liittimistä 3.7k ohm)
- geniksen signaali kuului. Kidekone ei ollenkaan

SAWAFUJI SF-20 (Japan)
- Antoi erikosia tuloksia, 19k ohm mitattuna kuulokkeen liittimistä ja sama toisinpäin antoi 10kohm,
- geniksen signaali kuului. Kidekone ei ollenkaan

TA-56M (Neuvostoliitto versio 60-luvulta)
- Nimellinen 1.6k ohm, mitattuna johdon liittimistä 3.2k ohm
Geniksen signaali kuului. Kidekone kuuluu joskin hyvin hyvin hiljaa.

Kidekoneen äänenvoimakkuuden vahvistamiseen, sitten kun sitä äärimmäisen hiljaista ääntä ei jaksa enää yrittää kuunnella, tarjottiin LM386 vahvistinpiiriä, jota löytyy sekä rakennussarjoina, että noin kahdella eurolla valmiitakin versioita. Toinen vaihtoehto oli käyttää aktiivikaiuttimia, jotka minulla oli se vaihtoehto, kun ne oli tuossa valmiina hyllyssä.

Kidekoneen kuulokesisääntulo yhdistettynä aktiivikaiuttimen plugiin


Kidekoneen äänen vahvistamista nykyaikaisin keinoin - aktiivikaiuttimella
Nyt aloin sitten mittaamaan että millä taajuusalueella tämä kidekone oikein toimii. Mittasin ensin kiinageniksellä, mutta aloin epäilemään jossain vaiheessa mitä se genis oikein puuhaa kun geniksen tönäisyt (se on kevyt muovihärpäke, joka liikkuu kun sen pikkuriikkistä pyöritettävää nappia säätää) aiheuttivat muutosta signaaliin. Siirryin käyttämään samaa HP genistä, jolla nuo kiteetkin aikoinaan onnistuin mittaamaan. Ja skooppina Hameg 303-6 että poissuljetaan liika automatiikka tuloksista, mitä tuo HP digiskooppi (ainakin minulle) helposti tuo mukanaan :) Eli tässä haettiin resonanssitaajuus syöttämällä signaaligeneraattorista 1V voimakkuudella (tuo ei ole niin tarkkaa) taajuutta ja seurataan oskilloskoopista miten taajuus vaikuttaa oskilloskoopissa näkyvään signaalin kasvuun. Resonanssikohtaa lähestyttäessä oskiloskoopilla näkyvä siniaaltoinen käyrä lähtee lähest exponentiaaliseen kasvuun, jonka kyllä huomaa. Se kohta missä oskilloskoopin käyrä on korkeimmillaan on resonanssipiste ja sitten vain katsotaan mikä se taajuus siinä kohdassa oli signaaligeneraattorissa. Tämä tehdään säätökondensaattori aivan auki (levyt täysin ulkona) ja sitten aivan kiinni (levyt täysin sisällä). Näin saadaan resonanssitaajuuden ala- ja yläpää selvitettyä resonanssipiiristä (eli konkan ja kelan yhteisvaikutus).

Tulos oli seuraava

Säätökonkka auki (levyt ulkona)
- resonanssitaajuus 804kHz

Säätökonkka kiinni (levyt sisällä)
- resonanssitaajuus 218kHz

Eli nyt oltiin välillä 218-804kHz. Aika kaukana tavoitellusta 500-1600kHz taajuusalueesta. Tämä tarkoittaa sitä että kela oli (ennen ulosottoa) aivan liian pitkä. Täytyisi alkaa lyhentämään kelaa ja se tulisi tehdä vähän kerrallaan ja mitata aina välissä sen vaikutus. Näin aloinkin tekemään, ensialkuun otin vähän reippaammin ja sitten aloin etenemään lyhentäen aina 5 kierrosta kerralla ja mitaten taas.

Säätökonkka auki (levyt ulkona)
- resonanssitaajuus 804kHz (mistä lähdettiin liikkeelle)
korjaus(eli lyhennys)1:(kierrosmäärä ennen ja jälkeen väliulosoton 68/75) 886kHz
Korjaus 2: (61/25) 947kHz
Korjaus 3:(56/25) 1021kHz
Korjaus 4: (51/25) 1086kHz
Korjaus 5: (46/25) 1147kHz
Korjaus 6: (41/25) 1208kHz
Korjaus 7: (36/25) 1308kHz
Korjaus 8: (31/25) 1419kHz
Korjaus 9: (26/25) 1495kHz
Korjaus10: (21/25) 1651kHz (tämänhetkinen)

Säätökonkka kiinni (levyt sisällä)
- resonanssitaajuus 218kHz (mistä lähdettiin liikkeelle)
korjaus1(eli lyhennys): (kierrosmäärä ennen ja jälkeen väliulosoton 68/25) 244kHz
Korjaus 2: (61/25) 261kHz
Korjaus 3:(56/25) 279kHz
Korjaus 4: (51/25) 298kHz
Korjaus 5: (46/25) 315kHz
Korjaus 6: (41/25) 333kHz
Korjaus 7: (36/25) 360kHz
Korjaus 8: (31/25) 391kHz
Korjaus 9: (26/25) 420kHz
Korjaus10: (21/25) 475kHz (tämänhetkinen)

Lopulta olin halutuissa luvuissa, eli nyt kidekoneen taajusalue oli keskiaaltoalueella 475-1651kHz. Nyt olikin kela jo ihan eri näköinen kun alussa. 78 kierrosta kirjan ohjeen mukaan vei aivan väärälle alueelle ja ei ainakaan nykyajan keskiaaltoalueella ole oikea kierrosmäärä. Lopulta siis ennen väliulosottoa kierrosmäärä oli pudonnut alun 78 kierroksesta 21:een.

Kelan kierroksia poistettu eli kelaa lyhennetty oikean taajuusalueen tavoittamiseksi

Valitettavasti tämän tarkoitti myös sitä että jokainen 5 kierroksen lyhentäminen toi minulle tälläisen n. 40cm pitkän käämilangan pätkän, jolla ei nyt ihan heti ole käyttöä

Käämilangan lyhentäminen kelalta jätti aika monta 40cm pätkää


Nyt kuului sitten hienosti jos useampia asemia, aika pitkälti slaavinkielisiä, ja jotain vähän minun korviin portugalilta kuulostavaa, joka osoittautui kuitenkin Romanian kieleksi.  Olin saanut vasta yhden aseman tunnistettua (Radio Romania Actualitati, ilmeisesti 1422kHz). Päättelin sen siten että säädin tuon aseman kuulumaan niin että se kuului voimakkaasti ja sitten kytkin spektrianalysaattorista (positiivisen) hauenleuan diodin kelan puolelle ja maa kidekoneen maahan. Sitten katsoin missä 100kHz-2000kHz piikkaa korkeiten, ja sen päättelin olevan asema joka on voimakkaimmillaan säädettynä säätökonkassa. Ja se osui 1kHz päähän Radio Romania Actualitatista(riittävän lähelle koska markkerin liikuttaminen spektrianalysaattorissa oli hieman ylimalkaista 'mittausresoluution' vuoksi), jonka ohjelman samanaikaisuuden varmistin web online radiosta (spektrianalysaattorin kuva ohessa ja oik yläkulmassa markkerin taajuus). Noita Actualitati (lähetys)asemia kun on aikamoinen liuta ja on aika vaikea tietää mistä asemasta on kysymys.

Romania Actualitati varmistettuna vielä spektrianalysaattorilla


Hankalaa tämä vanhanaikainen DX-kuuntelu, kun voi kuunnella livenä vain yhtä asemaa kerrallaan :) Toista se on näillä SDR:llä nykyään, joilla voi äänittää suunnilleen koko bandin. Tässähän joutuu valitsemaan yhden aseman jonka IDIn yrittää tasatunnin tietämillä kuulla, ja muita ei sitten pysty samaan aikaan kuuntelemaan. Mutta sitähän se on aikanaan ollutkin.

Kidekone on nyt onnistuneesti rakennettu, saatu kuulemaan radioasema halutulta alueelta. On opittu mittaamaan säätökondensaattoria, resonanssipiiriä ja monta muuta asiaa. Kaikki nämä on perusteita radioiden (etenkin perinneradioiden) opiskelussa. Ja kuten kidekone-keskustelu osoittaa, voi kidekoneita parannella, niiden kelojen Q-arvojen hyvyyksiä mittailla ja trimmailla ja tehdä kokeiluja erilaisilla materiaaleilla, kelan muodoilla ja rakenteilla jne. Jos haluaa pidättäytyä 'alkuperäisessä' eli kuunnella kidekonetta vanhoilla kuulokkeilla autenttisesti, niin sekin on ok. Mutta itse haluan vahvistaa kidekoneen ääntä kuullakseni asemat paremmin. Toistaiseksi tämä tapahtuu aktiivikaiuttumilla, mutta Harrastelijan Radiokirjassa (Harrastelijan radiokirja 1950)  seuraavana olisi yhdellä putkella toteutettava kidekoneen paristokäyttöinen vahvistin, eli ehkä jossain vaiheessa teen kidekoneella kaveriksi sellaisen. Tai sitten menen suoraan yksiputkisen vastaanottimen rakentamiseen. Kaikenkaikkiaan kidekoneen rakentaminen yllätti mielenkiintoudellaan ja myös sillä, kuinka paljon se tuntui innostavan monia muitakin :)



24. joulukuuta 2019

Kondensaattorin mittaaminen oskilloskoopilla


Kondensaattorimittaus kompoenttitesterillä



Kidekoneen komponentteja kerätessä mittasin uutta kerkoa, jonka nimellisarvo pitäisi olla 2nF (Tässä Partcon lajitelmassa kerko jonka numeron on 202, mutta komponenttitesterini antoi sille arvoksi 3.2nF (3200pF), joka on jo liian iso heitto.

Ostamani kerko kondensaattorilajitelman arvot


Niinpä halusin varmistua asiasta ja selasin kondensaattorin mittausmenetelmiä. Törmäsin videoon https://www.youtube.com/watch?v=VylC8JFoiBo (erityisesti videon kohta 18:30 - 26:30), jossa kerrotaan miten kondensaattorin voi mitata käyttäen oskilloskooppia. Video oli mielenkiintoinen ja siinä päästiin melko tarkkoihin tuloksiin. Niinpä testasin saisinko myös mitattua tuon kondensaattorin skoopilla.

Videolla käytetään 1k ohm vastusta loiventamaan signaaligeniksellä tuotu  1kHz ja 1V kanttiaalto. Käytin samaa taajuutta, mutta minun piti nostaa jännitettä 1.12V, jotta skoopissa mitattavan aallon korkeus näyttäisi 1V, josta olisi helpompi laskea tarvittava 63.2%. Joku söi 0.12V matkalla. Samoin 1k ohmin vastuksella reuna oli pystysuora eikä vastuksella tuntunut olevan mitään vaikutusta.

Minulla meni pitkään selvitellä että miksi en saanut samannäköistä käyrää kuin videolla. Kokemukseni skoopeista on vähäinen ja meni aikaa opetellessa myös HP 54502A toimintaa, koska nuo asetukset täytyy säätää käsin, jos haluaa oikeanlaisen tuloksen. Välillä oli otettava hieman analogisempi Hameg HM-303-6 skooppi käyttöön ja testattava sillä, kun en HP:lla tuntunut pääsevän haluttuun lopputulokseen. Hamegilla testatessani vaihdoin lopulta vastuksen 1k ohmin vastuksesta 1M ohmin vastukseen, ihan vain testatakseni mikä vaikutus on erilaisella vastuksella. Ja kas, nythän siinä oli juuri sellainen pyöreä loiva reuna, kuin pitikin. En tiedä miksi minulla vaadittiin meganen vastus kun videolla riitti kilon vastus. Sitten kokeilin samaa HP skooppilla ja säädin ajan ja jaot kohdalleen ja niin minulla oli HP:ssakin oikean näköinen käppyrä näytöllä. Vika olikin siinä ettei 1k ohmin vastus hidastanut konkan latautumista riittävästi, että se olisi näkynyt loivempana nousuna.

Sitten säädin videon lailla horisontaali markerit ensin niin että sain koko korkeudeksi 1V, josta sitten pudotin ylemmän markkerin 630 mV:lttiin eli suurinpiirtein siihen tarvittavaan 63.2%:iin, jolla saadaan laskettua siihen mennessä käyrän nousuun käytetty aika. Ja vertikaalimarkkereilla sain sitten mitattua paljonko kului käyrän juuresta siihen että oltiin noustu 63%. Ja tuo aika oli 32us (mikrosekuntia).

Ensimmäisen harjoitteen käyrä - tulos oli kuitenkin vielä väärä


Sitten jaoin videon mukaan aika / vastuksella (ohmeina)

Kapasitanssai C saadaan kun jaetaan t/R jossa t=aika(sek) ja R=vastus(ohmia)

C(kapasitanssi) = 0.000.032  / 1000 000

Tulos on
0,000 . 000 . 000 . 032 F
   milli micro nano pico

Kun pitäisi olla

0,000 . 000 . 003 . 200 F
   milli micro nano pico

Tulos oli väärä ja pitkään ihmettelin että mitä teen väärin. Kyselin apuja Radiohistoriallisen seuran foorumilla ja siellä annettiin vinkkejä. Pekmatval testasi saman setupin omalla skoopillaan. Varmisti myös että käyttämäni asento probessa 10x oli oikea, sillä 1x sotkee tässä tapauksessa mittauksen. Lisäksi hän laittoi skeman siitä kuinka komponentit tulee olla kytkettyä signaaligeneraattoriin ja oskilloskooppin nähden. Mutta kun ongelma ei ratkennut niin hän pyysi minua soittamaan ja konsultoi minua puhelimitse kun tein tuon mittauksen uudelleen.

Yksinkertaistettiin vähän noita skoopin lukemia, varmistettiin ilman komponentteja ensin nätti kahden ruudun korkuinen kanttiaalto, jolloin voitiin todeta että geniksestä tulee oikeanlaista signaalia ja skooppi on säädetty sopivasti. Sitten lisättiin väliin komponentit tuon ylemmän käsinpiirretyn 'skeman' perusteella.

Komponentit aseteltuna - pun ja musta hauenleuka ovat genikseltä. Toinen hauenleuka on proben maa.


Ja tämän jälkeen kun skoopissa näkyi 'aallokkoa', alettiin suurentamaan yhtä aaltoa suuremmaksi ja helpommin mitattavaksi, pidettiin ruudut 1ms kokoisina (1ms/div) ja laskettiin nyt missä kohtaa on 63% tuosta käyrän noususta. Kun käytä oli neljä ruutua korkea, oli 63% kohta suunnilleen 2,5 ruudun paikkeilla. Ja kun sitten laskee vasemmalta ruutuja tuolta 63% tasolta niin tämä (leikkaus)piste on jo silmämääräisestikin siinä kahden ja puolen ruudun eli 2,5ms paikkeilla. Eli nyt ollaan jo oikeissa luvuissa ja mittakaavassa, sillä 0,0025 / 1000 000 ohmilla on 2.5nF


Nyt oli helppoa laskea ruudukosta paljonko aikaa menee kun käyrä on 63% kohdalla  

Nyt kun vauhtiin pääsin niin sama vielä analogisella oskilloskoopilla. Opin tänään 'vanhan koulun kikan' eli kun tuon aallon mahduttaa 8 ruutuun pystysuunnassa niin silloin siitä viisi pystyruutua on käytännössä 62.5%, joka on riittävän lähellä. Niinpä sama setti kuin äsken digitaalisen oskilloskoopin kanssa, eli nimellisesti 2nF konkka, 1Mohm vastus. probe 10x, geniksestä 50Hz kanttiaalto 1V. Sitten vain säädellään volt/div ja x- ja y-positiota niin että saadaan tuo aalto nätisti mahdutettua ruutuun. Nyt kun lasketaan alhaalta laskien viidennen ruudun yläreunan korkeudelta montako millisekuntia on mennyt käyrältä nousta siihen pisteeseen (eli 62,5% kohdalla) saadaan 2.4ms, kun tässä esimerkissä ja ao. kuvassa yksi ruutu vastaa 1ms. Ja kun se jaetaan vastuksella joka oli 1Mohm eli 0,0024 / 1000 000, on tuloksena 0,000.000.002.4 F eli 2.4nF, mikä on myös erittäin lähellä tuon konkan 2nF nimellisarvoa. Aika hauskaa, eikä näköjään tarvitse olla markeriviivoja skoopissa tämän laskemiseksi

Analogiskoopissa valittuna 1ms per ruutu

1ms ruuduilla 5 ruutu alhaalta antaa arvoksi n. 2,4mS eli 2,4nF

Sain tästä kuvasta kuitenkin palautetta että käyrästä ei vielä varsinaisesti näe onko se tasaantunut, ennenkuin se putoaa alas. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä että minulla on ollut liian suuri taajuus. Niinpä pudotin taajuutta ja tein mittauksen uudelleen.

Nyt 2ms jaolla saatiin käyrän yläpää tasaantumaan ennen putoamista

Tässä vielä 20Hz, 2ms/div. Tämä ei nyt ole ihan yhtä tarkka enää lukea. Ollaan siinä suunnilleen 2,4nF paikkeilla, joka on vielä kohtuullisen lähellä konkan nimellisarvoa. Aika pitkään piti hieroa että sain tuon käyrän nätisti tuohon niin että yläpään tasoittuminen näkyy, enkä saanut sitä 1ms. Ja yritin välttää noiden punaisten hienosäätöpotikoiden käyttämistä, koska en osaa huomioida niiden vaikutusta mittaustuloksessa (esim jos muokkaan time/div niin valikko näyttää edelleen 2ms vaikka kääntämällä hienosäätöä saan aika paljonkin muutosta aikaa, jolloin todellisuudessa yksi ruutu ei enää olekaan 2ms, vaan vähän yli tai alle). Ei tämä nyt ainakaan minun taidoillani tieteellisen tarkka ole, mutta kyllä tällä sen konkan nyt vähintään suuntaa-antavasti tunnistaa

Tämä meni myös valokuvaamisen harrastamiseksi, sillä taajuuden ollessa noin alhainen, oli vilkkuminen jo melkoista ja piirtonopeus käyrälle liian hidas kuvaamista silmälläpitäen. Eli piti kännykameran valotustakin pudottaa 1/4 sekuntiin että koko käyrä ehti piirtyä

Kidekonetta varten minulla on tälläinen ilmaeristeinen konkka. Pitipä nyt siitäkin mitata oskilloskoopilla ja geniksellä että minkäs kokoinen konkka tässä on kyseessä. Genis 50Hz 1V, 1Mohm vastus, time/div 0.5ms eli 2 ruutua on 1ms. Sain konkan ollessa täysin auki (levyt ulkona) 18pF ja konkan ollessa kiinni (levyt sisällä) 450pF. Eli 18-450pF. Jälleen ollaan lähellä sillä nimellisarvot ovat 21-566pF.

Ilmakondensaattorin kapasiteetin mittaaminen oskilloskoopilla

Mittaustulos konkan ollessa kiinni (levyt sisällä), n. 0,45ms


Tämä oli opettavainen ja mielenkiintoinen mittaus ja opinpahan taas yhden tavan lisää hyödyntää oskilloskooppia :)




10. joulukuuta 2019

Analoginen halpa Kiinalainen MF47B yleismittari

Tietyt mittaukset, joissa mittaustuloksen vaihtelun havaitseminen on tärkeämpää kuin varsinainen lukuarvo, on analoginen monesti ainoa toimiva ratkaisu. Digimittareissa vaihtelu on vain digitaalisten numeroiden vaihtumista nopeasti ja niiden seuraaminen tietyn 'toistumismallin' (pattern) havaitsemiseksi on usein mahdotonta. Analogisessa taas neulan heiluminen on havainnollista ja nähdään yhdellä silmäyksellä mikäli vaihtelua tapahtuu ja millä tavalla ja kuinka nopeasti 'pumppausliike' tapahtuu. Minulla oli vain digimittareita ja aikani erilaisia vaihtoehtoja etsiessäni päädyin Kiinalaiseen MF47B malliin. Autotarvikeliikeiden halvat mittarit unhoitin oitis, sillä niiden ominaisuudet eivät ole parhaat mahdollisuudet - etenkin niiden näytön koko on usein turhan pieni. 

Mittari tuli muutamien viikkojen päästä, jämähti tulliin koska oli ollut 40centtiä liian kallis ja meni näin ollen tullausrajan yli. Mutta eipä siinä mitään - nykyään tullaaminen webin kautta on helppoa eikä tarvitse mennä tullitoimistoon katsomaan kun joku yrittää löytää puhelinluettelon paksuisesta opuksesta jotain soveltuvaa koodia. Nykyään Tulli ja posti toimii hienosti yhteen ja homma käy varsin helposti kun sen on kerran harjoitellut. Mittarille jäi kokonaishinnaksi n. 30e, eli tullia tuli noin 5e verran, joka on ominaisuuksiin ja kokoon nähden varsin kohtuullinen hinta. Mittarin koko on 16cm korkea, 11 cm leveä ja 4,5cm syvä. Mittarissa on jalka, jolloin sen saa pöydälle pystympään asentoon.

Kiinalainen n. 30e analoginen yleismittari MF47B

Tein lyhyen testin nähdäkseni miten Kiinalainen kolmen kympin analoginen mittari näyttää vs Fluke 177. Analogista mittaria ei sinänsä käytetä varsinaiseen tarkkuusmittaukseen, joten mitään kuuden desimaalin mittauksia sillä ei ole tarkoituskaan tehdä. Mutta halusin nähdä että mitä se näyttää Flukeen nähden ihan lyhyellä testillä. 

Fluke 177 ja Kiinan halpismittari MF47B testissä
Aloitin 30V jännitteen mittauksella. Valitettavasti minulla ei ole kuin yhden desimaalin jännitteen säädöllä oleva labravirtalähde, joten tarkan jännitteen säädin tuijottamalla Fluken näyttöä ja käyttämällä sitten Flukea verrokkina Kiina-ihmeelle. Aivan kahden desimaalin nollatulokseen en päässyt käsin säätämällä jännitettä, mutta tämän kokeen tarpeisiin ihan riittävän lähelle. Analogisen viisarin olin säätänyt jo näytön alla olevasta säätöruuvista aiemmin nollaan. Nyt kun mittasin 30V niin viisari jäi n. 2V alle. Niinpä tein siten että säädin sen 30V kohdalla tasan 30V viivan kohdalle ja lähdin sitten katsomaan miten tarkkuus pysyy alaspäin tullessa

Fluke 177 ja MF47B 20V mittauksessa
Edelleen oltiin aika tarkkaan 20V kohdalla analogisen näytöllä. Tämä tarkkuus riittää mainiosti. Kokeillaanpa sitten 10V.

Fluke 177 ja MF47B 10V mittauksessa
Edelleen ollaan ihan kohdillaan. Sitten labrayleismittarista virrat pois, ja mittajohdota powerista irti. Mittarien pitäisi nyt näyttää nollaa.

Fluke 177 ja MF47B 0V mittauksessa
Nyt ei sitten enää ollakaan nollaviivalla. Eli tässä kohtaa on näköjään valittava että haluaako nuo mittaustulokset tarkemmin vai nollan. Hieman harmillista tälläinen, mutta todellisuudessa tämän mittarin käyttökohteisiin nämä tarkkuudet tulevat riittämään mainiosti. 

Otinpa sitten vastuslaatikosta vastuksen ja mittasin sen ensin Flukella referenssiksi. Fluke antoi arvoksi 199.8 ohmia.


Fluke 177 vastusmittaus
Sitten mittasin saman MF47B mittarilla ja tuosta nyt on kovin tarkkaa mittaustulosta vaikeampi jo lukea. Ohminäytön nollasin (eli vein neulan nollakohtaan) aluksi yhdistämällä mittajohdot toisiinsa. Sen jälkeen mittasin vastuksen ja tulos on jossain 185 ohmin paikkeilla. Suuruusluokka on oikea ja tulos on suuntaa antava, mutta kovin tarkka tuo nyt ei näyttäisi olevan. Mutta kyllä sillä nyt 200 ohmin ja 50 ohmin vastukset toisistaan erottaa :)

Vastuksen mittaustulos on lähellä muttei aivan tarkka
Hintaansa nähden hyvä ostos. Ja ominaisuuksia mittarissa löytyy. Mittarin kyljessä löytyy sulakeluukku, josta päästään vaihtamaan sulake tarvittaessa, ilman että mittaria täytyy alkaa sen kummemmin purkamaan. Mukana on myös varasulake. Mittajohdot on syytä vaihtaa kunnollisiin, sillä mukana tulevat ovat hieman liian ohuen tuntuiset ja kovin lyhyet. Ja muutenkin suhtauduttava varauksella jos pitää isoja jännitteitä mitata. Näissä halpismittareissa kun ei aina ole menty sähköturvallisuus edellä, kuten arvata saattaa.

Sulakkeen vaihtaminen on MF47B:ssä tehty helpoksi ja varasulakekin tulee mukana

7. joulukuuta 2019

Perinneradiotapahtuma PRT29 VRFKA radiolla itsenäisyyspäivänä

VRFKA itsenäisyyspäivän perinneradiopäivänä käytössä
 
Itsenäisyyspäivänä oli taas mahdollisuus kaivaa esiin yli 40v vanhat radiot ja pitää niillä yhteyksiä, tällä kertaa taas hyvin juhlallisissa merkeissä itsenäisyyspäivän kunniaksi. Tälle päivälle oli järjestetty perinneradiotapahtuma PRT29 kunnioittamaan vanhoja veteraaniradioita ja niiden käyttäjiä. Itselläni oli ajatuksena pitää kusoja nyt jo 75-vuotiaalla VRFKA:lla, jonka tuttavallisempi kutsumanimi sieltä sota-ajalta on 'Raili'. Itselläni oleva versio on viimeiseltä sotavuodelta eli 1944 ja järjestysnumerona 193.

ASA Radion valmistama VRFKA  viimeiseltä sotavuodelta

Tähän radioon on edellinen omistaja tehnyt erillisen virtalähteen, joka on ihan kätevä asia, koska muutoin noiden tarvittavien jännitteiden tuominen akkujen avulla olisi hieman haasteellisempi juttu. Tarkkana saa kuitenkin olla että viisi johdinta menevät oikeisiin liittimiin, sillä väärin laitettuna on hyvä mahdollisuus rikkoa kaikki radion putket kerralla :)

Edellinen omistaja oli rakentanut VRFKA:lle erillisen virtalähteen


Edellisenä iltana tein sopivan adapterikaapelin, jolla sain radion banaaniliittimet (antenni ja Vastapaino) kytkettyä koksidipoliin, eli keskikarva antenniliitäntään ja koksin vaippa vastapainoon. Sen verran testasin että sain siihen aikaan illasta kuulumaan itänaapureita 80m bandilta. Halusin hyödyntää olemassa olevia antennejani, jotka olisivat helpompi ja todennäköisesti parempi kuin radion omat antennit. Alkuperäisantennin yksi haaste (hieman kehittyneempi versio VRFK antennista, eli Y-antenni) on se että ne ovat sen verran lyhyet että käytännössä radio pitäisi viedä ulos. Ja joulukuisessa säässä se oli poissuljettua :)


Adapterikaapeli VRFKA anteennin ja koksidipolin väliille

Seuraavana aamuna sitten pääsin testaamaan ja löytyhän sieltä 99, joskin jonkin verran alempaa asteikon mukaan, kuin mitä pitäisi. Tai siis asteikko näyttää alempaa taajuutta kuin mitä todellisuudessa kuunnellaan.

Vastaanoton asteikkonäyttö näyttää vähän sivuun. Tässä 3699 näyttää suunnilleen 3687kHz

Puhelinkuulokkeesta sain äänet ulos, samoin erillisistä Hagenuk Kiel kuulokkeista. Mutta kuulokkeissa ei ole mikrofonia, joten puheelle (AM) minulla oli vain puhelinkuuloke. Näytti vain siltä ettei sen ppt-painike toiminut.

Hagenuk Kiel saksalaiset kuulokkeet - mukavauus ei ollut ensisijaisena asiana :)


VRFKA luuri

Piti oikein avata PTT painike ja ottaa siitä kuva. Ja kuvan laitoin sitten Perinneradiofoorumille kysyen että puuttuuko jotain. Mutta ilmeisesti kaikki tarvittava on mukana ja vikaa on lähdettävä hakemaan liittimistä ja hapettumista.

PTT painike avattuna

Yritin antaa siellä lähempänä 3610kHz CW kutsua ja vähän pelkäsin että jos joku vastaa niin en välttämättä osaa tulkita riittävän nopeasti merkkejä, mutta kun ei mikään mukaan toiminut niin sitäkin oli yritettävä. Mutta enpä saanut sieltäkään vastausta.

VRFKA CW-pumppu


Enkä voinut olla 100-varma että onko lähettävä ja vastaanottava taajuus täsmälleen kohdallaan koska ohjeiden mukainen testi ei myöskään antanut ihan sellaista viritysvinkunaa mitä sen pitäisi antaa.

VRFK paristolaatikko

VRFKA alkuperäinen Y-antenni 

VRFK Paristolaatikon varusteluettelo

VRFKA Paristolaatikon kansi ja varaputkien sisäkotelo kannen taustassa

VRFKA Paristokotelo - löytyy hinat ja antenni, muttei enää paristoa

Minulla siis perinneradiopäivä meni kuunnellessa muutamia /SA radioita ja 99:iä VRFKA:lla, mutta oli siinäkin jo oma fiiliksensä. Ja nyt olen saanut sitten hyviä vinkkejä siitä millä tavalla lähteä hakemaan vikaa tuosta lähetepuolesta. 75v vanha /S radioni ei ehkä ole ihan parhaassa terässä, mutta kyllä sen vielä elvytettyä saa. Nämä VRFK radiot ovat paitsi näyttäviä tuossa pöydällä, niin myös säilytettävä osana Suomen sota-historiaa.