Alimentations HT des radios portatives à tubes

 

Ayant été confronté systématiquement au problème de l'alimentation haute tension des récepteurs à tubes de tous poils, et plus particulièrement des portatifs ou des "véhiculaires", qui sont ma prédilection, je crois avoir à peu près tout essayé et m'en suis fait, presque, une spécialité, et si un lecteur connaît d'autres "recettes" que celles que je vais énumérer, je lui serais très reconnaissant de m'en faire part pour les faire figurer ici.

 

Voyons d'abord les diverses méthodes employées à l'origine par ce genre d'appareils :

 

-         Piles haute tension (45, 67.5, 90, 135 Volts). Solution courante autant chez les civils que chez les militaires,

-         Génératrices manuelles (du genre utilisée pour le GRC-9),

-         Dynamotor (génératrice compacte solidaire d'un moteur d'entraînement, fonctionnant sur circuit 12 ou 24 Volts). Solution courante a bord des véhicules routiers ou aériens, les marins disposant, quant à eux, le plus souvent d'un vrai réseau interne (110 V AC ou DC),

-         Convertisseur à vibreur (sur 12 ou 24V). Alternative au dynamotor, plus léger et plus économique, mode principal utilisé pour les auto-radios à tubes, mais aussi par beaucoup d'appareils militaires ou, chez les civils, pour usage dans des régions sans réseau. Deux catégories : le vibreur simple (culot à quatre broches le plus souvent), le redressement de la haute tension étant assuré soit par tube soit par redresseur sec, et le vibreur-redresseur à double fonction (hachage en amont du transfo et redressement par commutation en aval).

-         "Basse Haute tension"… C'est une solution assez peu répandue, qui consiste à optimiser le fonctionnement d'un récepteur avec une "haute tension" de l'ordre de 25 à 28 Volts fournie par le circuit de charge de la plupart des véhicules utilitaires et de combat. Elle consiste à recourir, partiellement, à des tubes spécialisés de la série "26xx" et fut, notamment, utilisée pour le R-392 (dérivé véhiculaire étanche du fameux R-390). C'est même cette particularité qui m'avait vivement intrigué et incité à importer des USA un exemplaire de cet appareil tout à fait remarquable…
J'ai appris, depuis, qu'il est possible de faire fonctionner nombre de tubes sous 12 V ou 6 V (voire moins !) en utilisant le principe de charge d'espace, consistant, en gros à porter la première grille d'une tetrode ou pentode à cette tension "B+" pour accélérer les électrons vers l'anode. Le site de Monsieur Duntemann donne quantité d'informations et de liens sur ce sujet. Voir sa page :

Space Charge Tubes: Tube Projects Without Lethal Voltage!

             

Enfin, bien sûr, beaucoup de ces appareils peuvent aussi être alimentés par le secteur, par une alimentation interne ou externe à redresseur sec ou à tube.

 

Mais comment faire aujourd'hui, pour rendre ces appareils opérationnels ?

 

-         D'abord par leur alimentation sur secteur quand ils en possèdent une. Le problème est que,  bien souvent, notamment pour les appareils civils, les électrochimiques étant plus ou moins dégradés, on récupère un ronflement (discret ou prohibitif…) et que leur remplacement n'est pas toujours simple… Allez trouver le bloc de quatre condensateurs d'un Zenith T/O… et si vous êtes persévérant (je crois qu'une boîte US en re-fabrique) il vous faudra encore le déposer et le remplacer proprement (il est rivé). De toutes façons, ce mode de fonctionnement ne me passionne guère, personnellement, car ce n'est pas la vocation première de ce genre d'appareils et je me suis rarement employé à restaurer l'alim secteur d'un portatif mixte, ayant  été échaudé par des claquages de filaments résultant d'un mauvais contact… En effet, par exemple, quand les tubes sont alimentés par un système de résistance chutrice (au lieu d'un transfo, trop lourd pour un portable), on leur fait courir le risque d'une surtension fatale par le simple fait de toucher un tube : si une seule broche des filaments en série perd un instant son contact, la tension secteur trouve toujours un condensateur par ci ou par là où s'accumuler sournoisement et dès que le contact se rétablit, c'est une catastrophe, dont la fameuse chutrice "se lave les mains"…

 

-         Deuxièmement, on peut créer une alimentation sur secteur, externe ou interne (pour la substituer à un dynamotor ou à un vibreur incorporé par exemple), fournissant les tensions HT et filaments requises et supprimant et le bruit et l'usure de ces dispositifs. C'est bien sûr la solution la plus pratique quand il s'agit d'un appareil véhiculaire plutôt lourd et pas du tout portatif, genre BC-312 ou BC-348, et qui, généralement, est fort gourmand en énergie (80 à 100W couramment) et capable de vider une batterie en peu d'heures …

 

-         Mais il est aussi intéressant, parfois, de conserver ces alimentations d'origine par vibreur ou dynamotor sur batterie auto, soit pour incorporation à un véhicule (de collection ou non), soit, à domicile, pour se prémunir contre des coupures de courant (qui ne sont pas rares là ou je demeure actuellement…).

 

Venons en, enfin, à ma préoccupation centrale : fournir la Haute Tension nécessaire à un vrai portatif (généralement équipé de tube miniatures ou sub-miniatures à chauffage direct), en conservant la portativité de l'ensemble. Quelles sont les solutions ?

 

-         A) Des piles … J'ai beaucoup pratiqué l'imbrication (très aisée) de piles de 9Volts, voire de 22,5 Volts (devenues difficiles à trouver et pas commodes à assembler). Ce peut être la seule solution pour certains appareils très compacts qui utilisaient des piles de 45 ou 67,5 V en raison des faibles dimensions du compartiment de piles. Il paraît qu'il se fabrique encore des piles de 30Vet qu'unesociété américaine refabrique des 45 et 67,5 V qui pourraient être une solution possible. Mais, dans tous les cas, ce sont des solutions coûteuses, sujettes à auto-décharge et valables uniquement, à mon avis, pour des essais ou des démonstrations.

 

-     B) Des accumulateurs. Quand on dispose d'un compartiment de piles suffisant, fait pour les anciennes piles 90V, c'est une solution quasi-idéale permettant une utilisation soutenue de l'appareil à un faible coût. J'ai découvert ainsi l'intérêt des accus Lithium-Ion (en attendant les Li-po), légers, à grande capacité et très faible auto décharge. Qu'on ne me parle plus de cadmium ou de Ni-MH pour l'application dont je traite ici…

Ayant pu me procurer à un prix acceptable (environ 10% du prix neuf), chez un revendeur d'informatique un lot d'une vingtaine de batteries "mortes" (mais identiques) de PC portables à 8 éléments Li-ion, j'ai pu en extraire plus d'une centaine d'éléments (3,6 / 4,0 V, 1800mAh nominaux) en état, débarrassés de leur électronique de contrôle.
Certains  de ces éléments ont certainement perdu une bonne part de leur capacité nominale et seraient inutilisables pour des consommation gourmande du type PC portable, mais se comportent parfaitement pour le tout petit débit qui leur est demandé dans un récepteur, de l'ordre de 10 à 30 mA...
Attention, ces éléments sont dangereux, auto-inflammables voire explosifs en cas de surchauffe ou surcharge et nécessitent, faute d'électronique de contrôle, un surveillance soigneuse de la charge qui doit se faire, bien sûr, en dehors du récepteur…

Je reconstitue avec, pour de multiples applications, des blocs de 7/8, 10/12, 14/16 ou 85/96 V (24 éléments dans ce cas), que je recharge, en série, mais, par sécurité, en charge lente (100mA environ) et partiellement, sans excéder 4V par élément (4.2V maxi théorique).

Dans le cas de la HT 90V, le "chargeur" associé au bloc de batteries est d'une simplicité biblique : le secteur (115V dans mon cas) est directement attelé à un pont redresseur de récupération et le courant redressé (mais pas filtré) est envoyé aux accus via une résistance de 300ohms… Par précaution, en aval de cette résistance, un "train" de diodes Zener d'un total de 96 volts (plus une LED inversée) shunte  les accus.
Même principe pour une alim 12 ou 16 V, (mais avec adaptateur AC-DC 9V, 250 ou 300mA "du commerce", non régulé, donc capable de fournir, à faible débit, une tension très supérieure à sa tension nominale... recette économique pour limiter le courant en fin de charge, à condition que les accus ne soient pas trop déchargés, sans quoi le pauvre adaptateur n'y résisterait pas...).

Il peut arriver, pendant la charge, qu'un élément se dépolarise, se conduisant comme une forte résistance, privant les autres éléments de la tension nécessaire et obligeant donc à le remplacer, c'est le problème des charges en série, tant que le bloc n'a pas été purgé de ses mauvais éléments.

Cela fournit, au prix d'une préparation assez longue et fastidieuse (je me suis attaché à amener individuellement tous les éléments, avant assemblage, à un niveau de charge voisin de 3,7 à 3,8 V) une haute tension parfaitement stable et "silencieuse", et de beaucoup plus grande autonomie et économie que le classique empilement d'un dizaine de piles 9V, tout en étant moins encombrant que les anciennes piles 90 V.

 

-         C) des convertisseurs électroniques DC-DC. C'est une solution élégante, mais pas sans inconvénients. J'en ai pratiqué trois types :

 

-         un modèle ancien à vibreur-redresseur : il s'agit du tiroir interchangeable d'alimentation des récepteurs militaires US R108, R109 ou R110. L'exemplaire que j'ai utilisé, tiré de l'épave d'un R-110, est fait pour fournir du 130 V filtré sur une alimentation 24V mais accepte de me fournir du 90V en l'alimentant en 12V (!) et pouvait se glisser dans le compartiment pile d'un Transoceanic…Très bien, assez silencieux, mais fort gourmand pour un jeu de piles ou d'accus prenant place dans le compartiment. A réserver, éventuellement, pour adapter le récepteur à un fonctionnement sur batterie auto… Remarque : J'ai pu vérifier sur cet appareil l'efficacité d'un circuit à transistor très simple se substituant au vibreur, la fonction de redressement final étant alors confiée à un petit pont redresseur moderne de récupération (voir en fin de cette page).

 

-         Un convertisseur miniature (de l'encombrement d'une pile "A"), à semi-conducteurs, faisant partie d'un substitut de la pile HT+BT utilisé par l'armée française dans les années 80 pour ses trpp-8, fournissant du 45 et du 90V à partir du 7.5V fourni par cinq piles "A". (nomenclature : BA-491A). Un vrai bijou, silencieux et peu gourmand, très proche de l'idéal, apparemment, pour alimenter par exemple un Zenith T/O, mais présentant un petit et un gros défaut. Le petit défaut : fait pour du VHF, il envoyait quelques parasites dans certaines bandes de fréquences HF. Le gros défaut, que j'ai appris à mes dépens après en avoir grillé au moins trois : ces dispositifs, ne supportent aucun débit intense, car n'ont aucun moyen de dissipation de chaleur, étant faits à l'origine pour ne fournir que du 45 V en réception et du 90V uniquement, je suppose, pendant l'émission "push to talk"…rédhibitoire a priori… mais à "creuser", car, un portatif donné à un membre de ma famille, continue de fonctionner régulièrement avec ce convertisseur associé à un adaptateur secteur dans son boîtier de piles : je crois que l'explication réside dans le fait que j'avais, dans cet appareil, supprimé l'alim secteur et ses électrochimiques de filtrage, supprimant ainsi du même coup (mais sans préméditation...) l'appel de courant nécessaire à leur chargement initial...

 

-         L'alimentation électronique (française) sur 12 ou 24 V, des PRC-8, 9 et 10, capable de fournir 1.5, 5.0, 67.5 et 130 V (réglables). Parfaite, mais beaucoup trop encombrante, sans même parler de la batterie pour l'alimenter…

 

Les convertisseurs modernes DC-DC fonctionnent tous sur des principes de découpage à hautes fréquences, histoire de passer la puissance avec des composants plus petits et économiques (transfo et condensateurs notamment), posant des problème de filtrage délicats. On peut aussi trouver sur Internet des kit ou des schémas de réalisation. Ils ont, de toute façon, un rendement sensiblement inférieur à l'unité et occuperaient, nécessairement un volume supplémentaire dans le compartiment des piles.


En définitive, lorsque la technologie d'accumulateurs devient vraiment performante (compacité et faible auto-décharge notamment), il apparaît que la méthode la plus rationnelle, pour notre utilisation, consiste à stocker notre énergie directement au voltage de notre haute tension.

Conclusion, pour la plupart de mes applications "HT" de récepteurs à faible consommation (donc à tubes à chauffage direct), je reste, pour l'instant, fidèle à mes assemblages de batteries Li-ion...

 

Alimentation unique ...


Enfin, il est tout à fait envisageable d'alimenter un portatif  dont les filaments sont en série, tel le Zenith T/O, par un seul jeu d'accus HT, tel que décrit plus haut (mais porté de préférence à 110V par 3 ou 4 éléments supplémentaires), en passant par le mode "secteur" de l'appareil. L'autonomie n'en serait pas trop gravement compromise, puisqu'il ne serait ajouté à la consommation "HT" qu'environ 50 à 60 mA, et cela permettrait de n'avoir à surveiller et recharger qu'un seul bloc d'accus...


Substitut  de vibreur, à transistors


Trouvé, sur le site de Monsieur Simon Dabbs, le schéma très simple d'un substitut à transistors de vibreur mécanique.

Très intéressant et fonctionnement parfaitement, sans bruit ni usure, dans mon R-209. L'alimentation en est assurée par le point milieu du primaire du transformateur élévateur. Les transistors sont des NPN de puissance montés sur radiateurs (récupérations...).

schema vibrateur