Handleiding inbouwtuner type FM4. Situering: Na de montage van een module type FM4 in een oude AM radio kan deze de volledige FM band tussen 87,5 en 108 MHz ontvangen. De inbouwtuners van de reeks FM4 zijn verbeterde opvolgers van de vorige reeks tuners met afstemming via de bestaande AM afstemcondensator. De afmetingen van deze tuner bedragen 50 x 40 mm. De tuner is niet direct bestemd voor de eindgebruiker maar moet door een geschoold technicus of ervaren amateur in een radio worden ingebouwd. Doelstelling: De montage is een omkeerbare ingreep in de radio. Er mag geen blijvende schade in het toestel ontstaan en de ingreep kan indien gewenst achteraf ongedaan worden gemaakt.
Foto 1
Principe: − GND wordt verbonden met het chassis van de radio − + krijgt ongestabiliseerde afgevlakte gelijkspanning. Als de tuner wordt gevoed vanuit de 6,3V wikkeling is het aan te bevelen een diode type 1N5819 en een elco van 2200 µF te gebruiken. Op de tuner is plaats voorzien om een elco met lengte 20mm liggend te monteren. − Antenne: een draad van ongeveer 1m lengte buiten het toestel volstaat om de meeste zenders te ontvangen. Aansluiten aan de AM antenne ingang of via een koppeling aan een buitenantenne is mogelijk. − CV: via een relais kan hier de standaard AM afstemcondensator worden aangesloten. Aanbevolen wordt hiervoor de oscillator sectie van de afstemcondensator te benutten. Principe in volgend schema:
− audio: eventueel kan een tweede relaiscontact worden gebruikt om het FM audiosignaal tijdens het luisteren naar AM te onderbreken of voor het onderbreken van de voedingsspanning der AM oscillator. Het relais in vorig schema wordt meestal gestuurd door de golfbereikschakelaar. − CAL: niet verbinden, enkel aanraken tijdens het afregelen van de schaallengte. Neem hiervoor een weerstand van 100 ohm. Verbind die aan 1 kant met het chassis. Draai de afstemcondensator helemaal in (max capaciteit). Raak het punt CAL gedurende circa 1 seconde met de andere zijde van de 100 ohm weerstand. Het begin der schaal wordt dan vastgelegd op 87,5 MHz. Doe daarna hetzelfde met volledig uitgedraaide afstemcondensator. Het einde der schaal wordt nu vastgelegd op 108 MHz. Opmerking: − Op de print is vrije ruimte voor montage van het relais. − De ongestabiliseerde voedingsspanning is beschikbaar voor de bediening van het relais. Bij gebruik van een 5V relais kan een serieweerstand worden toegepast om de spoelspanning binnen het toelaatbare te beperken. Aan de slag: Deze montage handleiding beschrijft de montage in een radiotoestel met 6,3 volt buizen. Toestellen zonder voedingstransformator vereisen een iets andere aanpak die verder in deze handleiding wordt beschreven. Het is aanbevolen de tuner eerst buiten de radio te verkennen. Op die manier kan je het te verwachten resultaat op voorhand beluisteren en ben je zeker dat de tuner het transport goed heeft overleefd. Als tijdelijke voeding kan een 9V batterij gebruikt worden. Bij deze testopstelling wordt geen relais gebruikt maar wordt de CV ingang van de tuner direct met de vaste platen van de varco verbonden. Als antenne wordt circa 1m draad gebruikt. Massa van de tuner wordt met de massaklem van de grammofoon ingang verbonden. De audio uitgang van de tuner wordt verbonden met de warme klem van de grammofoon ingang. Luister goed naar de geluidskwaliteit. Het uiteindelijke resultaat na montage in de radio moet even goed klinken.
Foto2: eerste test van de tuner. De dikke rode draad is de antenne. De bruine en zwarte draad in de hoek rechtsonder lopen naar de grammofoon ingang van de radio.
Verdere stappen worden uitgelegd aan de hand van een radio van het merk Barco, type Richelieu. Dit is een toestel met 6,3V gloeispanning. Verder in deze tekst wordt de inbouw in toestellen met andere gloeispanningen beschreven. Uiteindelijk zal het schema er zo uitzien:
De symbolen getekend in het blauw zijn onderdelen van de bestaande AM radio. •
•
Bepaal welke sectie van de afstemcondensator voor de FM afstemming zal worden gebruikt. Best is de sectie van de AM oscillator hiervoor te gebruiken. Ook als van het toestel geen schema beschikbaar is kan de oscillatorsectie gemakkelijk worden bepaald. Stem de radio af op een sterke MG zender. Raak met een vinger één stel vaste platen aan. Bij aanraking van de oscillatorsectie zal de afstemming sterk verlopen zodat de ontvangst uitvalt of sterk verzwakt. Bij aanraking van een andere sectie is dit effect veel minder of kan de ontvangst zelfs verbeteren. Kies een geschikte plek voor montage van de tuner. Die tuner wordt straks met contactlijm tegen het chassis gelijmd. Kies een plek waarbij de tuner via korte draden kan worden verbonden. Belangrijk is hierbij de afstand tussen de tuner en de varco. Die draadlengte moet zo kort mogelijk worden gehouden omwille van de parasitaire capaciteit. Bij sommige radio's is het handig de tuner bovenop of naast de varco te monteren. Vermijd montage naast warmtebronnen zoals buizen en hitte gevende weerstanden. Hou rekening met de afmetingen van de nog te monteren 2200 µF elco.
Foto3: in deze radio zal de tuner straks naast de antenne ingang worden gemonteerd.
•
•
Bekijk de golfbereikschakelaar. Is er een grammofoon stand die niet meer wordt gebruikt dan krijgt die de voorkeur om te worden vervangen door FM. Is dat niet het geval dan kan een golfbereik worden opgegeven ter vervanging door FM. Bij sommige toestellen is het AM gebruik niet meer van toepassing. In dat geval is een relais ter omschakeling AM/FM niet nodig. Span een klein kabelbindertje omheen de as van de golfbereikschakelaar. Trek dit stevig vast en afknippen direct achter de lus. De verdikking zal worden gebruikt als nok om de microswitch SW te bedienen. De microswitch werd hier gemonteerd op een houtblokje. Bevestiging gebeurde met smeltlijm. Om de smeltlijm stevig aan het chassis te laten hechten wordt het chassis plaatselijk verwarmd met hete lucht. Door verdraaien van de nok kan het golfbereik waarbij de microswitch sluit worden afgesteld. Controleren met een ohm meter. Zodra de nok is afgereld wordt het plastic bandje met enkele druppeltjes superlijm op de as vastgezet.
Foto4: as van de golfbereikschakelaar met nok en microswitch. De pin C wordt via de zwarte draad aan het chassis verbonden. Straks wordt aan de pin NO een draad gesoldeerd naar de relaisspoel.
•
Het relais waarmee de omschakeling AM/FM wordt uitgevoerd is dubbelpolig. De eerste kring wordt gebruikt om de varco om te schakelen. De tweede kring onderbreekt de voedingsspanning naar de triode van de mengbuis. Op die manier is de AM oscillator zeker uitgeschakeld tijdens FM ontvangst. Dit is geen harde vereiste maar bij sommige radio's stoort de AM oscillator de ontvangst van sommige FM zenders.
Foto 5: Met thermische lijm wordt het relais op de print bevestigd. Een diode 1N4148 voorkomt hoge inductiespanningen over het relais.
In serie met het relais wordt een weerstand geplaatst om de spoelspanning op 5V te brengen. De waarde van deze weerstand is afhankelijk van de spoelweerstand. Bij dit relais is de berekende waarde 47 ohm. De draadlengtes kunnen nu worden bepaald en met enige overschot op lengte geknipt. De waarde van R1 kan worden berekend door de gelijkspanning Vcc over de elco te meten en de weerstand Rs van de relaisspoel. De werkspanning van het relais dient 5V gelijkspanning te bedragen. De waarde van R1 kan benaderend met volgende formule worden bepaald: R1 = 0,2*(Vcc – 5)*Rs Het gebruikte relais heeft twee kringen met elk een omschakelcontact. (relais soort DPDT) Let op de polariteit. Veel DC relais hebben een voorgeschreven polariteit voor de spoelspanning. •
Volgende stap wordt het solderen van een 2200µF condensator zoals te zien op foto3. De negatieve pool van de condensator is verbonden met de massa van de print. Dit is de klem in de hoek. Controleer eventueel met een ohm meter of dat soldeerpunt is doorverbonden met het grote massavlak op de print. Soldeer parallel aan de elco een rode draad voor + en een zwarte voor –. Overige gebruikte kleuren bij deze montage zijn: wit voor de draad naar de microswitch. Geel voor de varco. Groen naar het AM deel. Blauw voor het stukje tussen het NO contact van het relais en de CV klem van de tuner. De paarse draden aan de tweede kring onderbreken de voedingsspanning van de AM oscillator tijdens de ontvangst van FM.
•
Aan de in vorig punt genoemde rode draad komt aan het andere eind de aansluiting met streepje van een gelijkrichtdiode. Als diode kan best een 1N5819 Schottky diode worden gebruikt. Een 1N4007 heeft een grotere voorwaartse spanningsval maar ook die diode is meestal bruikbaar. De genoemde zwarte massadraad wordt verbonden met het radiochassis. Schematisch ziet de voeding er zo uit:
Op foto 3 is de diode D1 aan een pin van een buisvoet gesoldeerd. Bekijk hiervoor de rode draad. Om kortsluitingen te vermijden werd de diode in een krimpkous gemonteerd.
•
•
•
Afhankelijk van de bereikbaarheid van de printaansluitingen kunnen de draden worden gesoldeerd voor of na het verlijmen van de tuner. Bij de radio Barco Richelieu kleeft de tuner tegen de zijkant van het chassis. (zie foto 3) Hierdoor is solderen voorafgaand aan het verlijmen het handigst. Voor het lijmen wordt de plaats waar de tuner wordt gelijmd gereinigd en ontvet met brandalcohol. Idem voor de achterzijde van de tunerprint. Het lijmen gebeurt met contactlijm. Lijm aanbrengen en verwerken volgens de voorschriften van de fabrikant. Op foto 5 is de grijze draad verbonden met het aansluitpunt ANT. Die antennedraad kan worden aangesloten op de AM antenne ingang of voor een afzonderlijke FM antenne ingang worden gebruikt. De bruine draad op foto 5 is het audiosignaal. Wanneer de PU stand voor FM wordt gebruikt dan kan de bruine draad rechtstreeks met de warme klem van de PU ingang worden verbonden. Laatste stap in de montage is het afregelen van de schaaleinden op 87,5 en 108MHz. Dit is een ingreep die slechts één keer moet gebeuren. De calibratie berekent twee getallen die worden opgeslagen in het remanent geheugen van de microcontroller. Dit is het deel van het geheugen dat zijn inhoud bewaart bij spanningsonderbreking. Verbind via een draad één kant van een 100 ohm weerstand met het chassis. Draai de afstemcondensator op maximum capaciteit. (platen volledig ingedraaid). Raak met het andere eind van de weerstand het punt CAL gedurende minstens 1 seconde aan. Het schaaleinde is nu vastgelegd op 87,5 MHz. Draai vervolgens de varco op minimum capaciteit en raak opnieuw het punt CAL met de 100 ohm weerstand gedurende minstens 1 seconde. Het hoge eind van de schaal is nu vastgelegd op 108 MHz. Hiermee is de montage voltooid.
Opmerkingen: • Wanneer de module wordt verhuisd van de ene radio naar een andere kan de hoger vermelde calibratie procedure worden herhaald in het nieuwe toestel. • Sommige radio's gebouwd omstreeks 1950 hadden al voorzieningen voor latere FM
•
inbouw. Zij hadden al een FM schaal die nog niet tot 108MHz doorloopt. De FM band werd later stap voor stap van 100 naar 108 MHz vergroot. Standaard worden FM4 tuners voor een schaaleinde van 108MHz geprogrammeerd. Op bestelling kan elk geheel getal tussen 99 en 108 als schaaleind worden geprogrammeerd. Bij universeel toestellen (radio's voor gelijk- en wisselspanning) staan de gloeidraden in serie. Vooral niet vergeten de massa van de tuner met het radiochassis te verbinden. Een condensator van circa 10pf dient opgenomen in de antenneleiding. Het punt ANT van de tuner wordt eveneens met een weerstand van 1M met het chassis verbonden. Tussen chassis en aarde kan bij dit soort radio's 230V staan. De interne smd condensator in de module is niet in staat 230V te overleven.
De voeding kan bij een dergelijke radio op volgende manier worden uitgevoerd. Hierbij is B1 een bruggelijkrichter en T1 een mini transformator met secundaire spanning van 8 tot 12 volt. Het aantal VA te leveren door T1 wordt voornamelijk bepaald door het relais. Reken voor het verbruik van de module 30mA. Een trafo van 1,5VA zal praktisch altijd volstaan voor voeding van de tuner + relais. Uiteraard is na deze aanpassing de radio niet meer geschikt voor aansluiting op een gelijkspanningsnet. Dit is m.i. geen bezwaar omdat dergelijke netten zover ik weet niet meer bestaan. • Idem voor toestellen met 2V gloeispanning. • Bij radio's met 4V gloeispanning waarvan één klem verbonden met het chassis kan volgende spanningsverdubbelaar worden toegepast:
•
Bij radio's waarbij het middelpunt van de gloeidraadwikkeling met het chassis werd verbonden kan volgende schakeling worden gebruikt:
Deze schakeling is geschikt voor zowel 4V als 6,3V.
•
•
Op foto 5 is er sprake van twee paarse draden gesoldeerd aan het relais. Meestal is de AM oscillator gevoed via een weerstand. Tussen die weerstand en de voedingsspanning wordt het relaiscontact opgenomen. Bij FM ontvangst onderbreekt het relais de voeding van de AM oscillator. Hierdoor wordt storing door harmonischen van de AM oscillator uitgesloten. Als het tweede relaiscontact vrij is dan is het een goede praktijk dit preventief zo uit te voeren. Meeste radio's ondervinden weinig of geen storing van de AM oscillator. Indien nodig kan het tweede contact dan voor schakelen van het FM audiosignaal worden benut. Dit laatste is meestal van toepassing wanneer geen grammofoon aansluiting beschikbaar is maar een golfbereik wordt opgedoekt ter vervanging door FM. De montage zal verschillen volgens het radiotype waarin de tuner wordt ondergebracht. Volgende flowchart geeft een overzicht:
Opmerkingen: (1) Staat er een stand grammofoon op de golfbereikschakelaar? (2) Op zijn minst heeft men een relais met twee kringen en twee omschakelcontacten nodig (DPDT). Zelden is een derde relaiskring nodig. De eerste kring schakelt de afstemcondensator. De tweede onderbreekt het FM signaal tijdens AM ontvangst.
Zeer zelden is er nood aan een derde kring om de voedingsspanning van de AM oscillator te onderbreken tijdens FM ontvangst. (3) Je kan vaststellen of de golfbereikschakelaar de PU ingang onderbreekt door de warme kant van de PU ingang aan te raken. Als er geen bromtoon wordt gehoord wanneer de schakelaar op een AM golfbereik staat dan onderbreekt de schakelaar het audiosignaal. (4) De tweede kring van het relais is hier vrij. Het is verstandig dit te gebruiken om de voeding van de AM oscillator te onderbreken. Op die manier wordt elke storing door harmonischen van de AM oscillator uitgesloten. Bij de radio Barco Richelieu die als voorbeeld diende in deze handleiding krijg je drie keer “JA” op de vragen in de flowchart. De tweede kring van het relais werd daarom gebruikt om de voeding van de AM oscillator te onderbreken.
Meer informatie: De ervaring van de amateurs die tuners in oude radio's hebben ingebouwd is terug te vinden in de nieuwe FM4 reeks. Hierbij een woord van dank aan ieder die me zijn ervaring met de tuners heeft meegedeeld. De oudste tuners hadden afmeting 15 x 21 mm en werden ontworpen om zo klein mogelijk te zijn. Van de monteur werd verwacht dat hij vertrouwd was met fijn soldeerwerk en MOS halfgeleiders. Omdat de monteur zelf voor een moederbordje moest zorgen ontstond al vlug de vraag naar een kant en klaar moederbord. Voor sommige radio's was het uitgangssignaal van de tuner te klein. Daarom werd in de FM4 tuner standaard een versterkertrap toegevoegd. Hierdoor komt de eindgebruiker niet meer direct in contact met het radio ic wat de kans op schade door te hoge spanningen vermindert. Metaalkorreltjes die als restant van vorige reparaties vaak in oude radio's rondzwerven zijn een risico op kortsluitingen. In buizenschakelingen is dat al zo maar de kans op schade is kleiner omdat de afstanden tussen de onderdelen veel groter zijn. Een buis is ook veel beter bestand tegen overspanningen dan de moderne halfgeleiders. Als bescherming tegen metaaldeeltjes en ongewenste aanrakingen zijn nu de kritische delen beschermd met een coating. Indien nodig kan deze coating mechanisch worden verwijderd. Het idee van het gebruik van de bestaande afstemcondensator en de daarbij horende hard- en software zijn beschermd door het octrooirecht. Namaak is niet toegestaan. Registratie gebeurde via het Europees octrooibureau in den Haag op 06/08/2012 onder nr. ED038813. Interne werking van de FM4 module: De module bestaat uit drie ic's, het Philips FM ic TEA5767, een microcontroller PIC 12F1840 en een spanningsregulator 78L33. Zenderkeuze gebeurt bij de TEA5767 digitaal via een I2C bus. De I2C signalen worden opgewekt door de PIC. De PIC vormt samen met de afstemcondensator een oscillator. De PIC meet 50 keer per seconde de oscillatorfrequentie en bepaalt op die manier de plaats van de naald op de afstemschaal. Met enig rekenwerk wordt dit omgezet naar een waarde tussen 87,5 en 108 MHz. Deze transformatie gebeurt op basis van twee coëfficiënten die respectievelijk het begin en het einde van de schaal vastleggen. Bij een nieuw geleverde tuner zijn default courante waarden voor die coëfficiënten ingevuld. Omdat zowel de waarde van de varco als de parasitaire capaciteit in de radio de hoogste en laagste frequentie bepalen is het onmogelijk deze op voorhand precies in te vullen. Calibratie is hiervoor nodig. Ook zonder calibratie is de PIC in staat het verschil te merken tussen een volledig ingedraaide en een volledig uitgedraaide varco. Door het op logisch laag niveau brengen van een digitale
ingang van de PIC weet het programma dat calibratie is gewenst. Dat laag niveau wordt bekomen door via een 100 ohm weerstand het punt CAL aan massa te leggen. Strikt genomen is die 100 ohm overbodig en mag de ingang direct aan massa gelegd. De serieweerstand van 100 ohm is een veiligheid die de stroom beperkt wanneer per ongeluk een verkeerd punt wordt aangeraakt. Bij het op logisch laag niveau brengen van de CAL ingang wordt hogergenoemde coëfficiënt berekend. Beide coëfficiënten worden opgeslagen in het remanent geheugen van de PIC. Hun waarde blijft bewaard bij spanningsonderbreking. Vandaar de de calibratie na inbouw van de module slechts één keer moet gebeuren. Als de tuner later in een andere radio wordt ingebouwd kan opnieuw worden gecalibreerd waarbij de vorige waarden in het geheugen worden overschreven.
Veel succes bij de montage, Eduard Hontelé Eduard Hontelé Korenveld 2 2150 Borsbeek België
[email protected]
