Přijímač Weskit BR-1

expedice-bílý-tesák    technika    ostatní    Přijímač Weskit BR-1

V jednom z článků jsem se zmínil o jednoelektronkovém telegrafním transceiveru Weskit BN-1. Stejná firma toho však vyráběla pro začátečníky více. Ne každý měl licenci a ne všichni se chtěli stát licencovanými radioamatéry. Už v minulosti existovala početná skupina radiových posluchačů, kteří v rámci svého hobby lovili v éteru signály exotických rozhlasových stanic nebo různých spojových služeb. Kromě toho existovala i skupina dospívajících, která chtěla poslouchat jen hity na místní rozhlasové stanici, ale bohužel neměla ještě prostředky koupit si kvalitní tovární přístroj a hledala dočasné provizorium. Pro všechny tyto příznivce rádia byl navržen malý jednoduchý stavebnicový přijímač Weskit BR-1. ("BR" = Battery Radio)

Weskit BR-1 vyráběla firma Western Radio z Kearney v Nebrasce v USA v roce 1958 a letech následujících - jednak jako stavebnici, ale i jako hotový výrobek. Sada dílů, bez elektronek, se prodávala za 3 dolary, sestavený a oživený komplet (včetně poštovného po USA) za 21,95 dolarů. Zájemce si k přijímači musel opatřit ještě drát na externí anténu, vysokoohmová sluchátka, žhavící článek a anodovou baterii. V základní výbavě přijímače byla jen jedna z výměnných cívek určená pro pásmo středních vln (označovaná jako "cívka A"). Samostatně bylo možno doobjednat ještě další čtyři cívky, které svým rozsahem pokrývaly všechna pásma krátkých vln.

Koncepce přístroje

Přijímač BR-1 byl navržený velmi jednoduše. Využíval dvě celoskleněné bateriové pentody se sedmikolíkovou paticí. Elektronky byly žhavené běžným velkým 1,5V monočlánkem "D", dodnes používaným pro ruční svítilny (v originále se jednalo o článek Burgess #2 nebo Eveready 950. Anodový proud zajišťovala destičková anodová baterie o napětí 67,5V buď typu Burgess XX45 nebo Eveready #467. Uváděná životnost byla přes 300 provozních hodin. Používat baterii o jiném anodovém napětí se nedoporučovalo*. Anodka určená pro přenosné rozlasové přijímače (běžně v prodeji od třicátých do osmdesátých let minulého století prakticky po celém civilizovaném světě) byla umístěná spolu se žhavícím článkem zezadu za přijímačem. Kdo neměl anodku originální, pospojoval si 15 obyčejných 4,5 voltových plochých baterií do série, což však už byl svazek výrazně větší než samotný přijímač, ale s delší životností.

Mechanickou konstrukci přístroje tvořila elegantní šedá lakovaná plechová stěna se stítotiskovým popisem ovládacích prvků, zdířek i s nakreslenými stupnicemi. Na čelním panelu byly tři knoflíky. Levým se přístroj zapínal a dalším otáčením se řídila zpětná vazba (ovlivňuje citlivost, hlasitost, selektivitu). Prostředním knoflíkem se regulovala anténní vazba (ovlivňuje selektivitu, hlasitost) a pravým knoflíkem se ovládalo ladění. Vlevo nahoře byly svorky pro připojení antény a uzemnění, vpravo dole zdířky pro sluchátka. Přívody k bateriím byly zezadu. Úkolem čelní stěny bylo kromě jiného odstínit ruce operátora od cívky, aby ji pohybem nerozlaďoval. Ladící kondenzátory a potenciometr byly přišroubovány přímo k čelnímu panelu. Kolmo od čelního panelu byl (v jeho spodní části) nanýtovaný nosný plech, sloužící jako chasis pro upevění součástek. Na jeho horní straně byly elektronky a výměnná cívka usazená do sedmikolíkové patice. Dole pod plechem byly ostatní drobné součástky - kondenzátory a odpory. Celý tento díl se zepředu vložil do plechové krabičky tvořící opláštění a přišrouboval čtyřmi šroubky. Zezadu byl přístroj otevřený a na první pohled působil poměrně prázdým dojmem. Celkové rozměry přístroje byly š=153mm × v=114mm × h=102mm.

Použití výměnných cívek byl dobrý technický i obchodní tah. Přijímač se velmi zjednoduššil, nebylo potřeba použít složitý drahý a ne vždy spolehlivý přepínač vlnových rozsahů, nebylo zapotřebí dávat do přístroje cívky pro rozsahy, o které by neměl kupující zájem, ale zbytečně by je v ceně přístroje platil. Majitel přístroje si pořídil a do terénu bral jen ty cívky, které potřeboval. Bylo to úsporné finančně, váhově i rozměrově, což zcela vyvážilo mírné "nepohodlí" spojené s nutností cívky ručně vyměňovat.

Výrobce doporučoval jako anténu drátový trapovaný vícepásmový dipól (připojený dvojicí zkroucených drátů bez symetrizace přímo k přijímači) nebo venkovní dlouhou drátovou anténu a k ní kvalitní uzemnění. Protože přístroj byl určený nejen radioamatérům a rozhlasovým posluchačům u domácího krbu, ale i skautům a turistům v terénu, bylo v návodu uvedeno i několik typů náhražkových antén - jak pro použití v místnosti, tak v terénu. A to včetně prutové antény s cívkou, známé dnes pod označením mini-whip (zhruba metrový pružný drátěný prut, doladěný na pracovní frekvenci pomocí dlouhé, štíhlé, odbočkami přepínatelné prodlužovací cívky, umístěné v patě prutu).

RX Weskit BR-1 schema

Zapojení

Přijímač je zapojený jako klasická zpětnovazební dvoulampovka. Jde tedy o přijímač s přímým zesílením s jedním ladícím obvodem. Ladící obvod je tvořený výměnnou cívkou L1, která je připojená buď k jedné nebo oběma paralelně spojeným sekcím dvojitého vzduchového ladícího kondenzátoru. Signál z antény je přiváděný na ladící obvod přes proměnný vzduchový kondenzátor s kapacitou 30pF tak, aby anténa způsobovala obvodu jen nepatrnou kapacitní zátěž. Přes kondenzátor 47pF je vysokofrekvenční signál z ladícího obvodu přiveden do prvního zesilovacího stupně. První stupeň přijímače je osazený vysokofrekvenční bateriovou přímožhavenou pentodou 1L4, která pracuje jako mřížkový detektor (audion) využívající svod na mřížkovém odporu 1M. Současně elektronka pracuje jako zesilovač s vysokofrekvenční kladnou zpětnou vazbou (zavedenou pomocí cívky L2 nazpět do ladícího obvodu). Zpětná vazba uhrazuje ztráty v ladícím obvodu a výraznou měrou zvyšuje citlivost i selektivitu přijímače. Zesílení stupně se reguluje napětím stínící mřížky elektronky 1L4, které se získává přes odborový dělič složený z odporu 22K, potenciometru 25K a odporu 6K8. Stínící mřížka je vůči zemi blokována kondenzátorem 100nF, který zajišťuje svod vysokofrekvenčního signálu a současně i odstraňuje drobné odchylky napětí, způsobené nejistým dotykem v potenciometru, které by se při otáčení knoflíkem projevovaly jako slyšitelné "škrábání". Změnou zesílení stupně se mění i činnost zpětné vazby. Při vysokém napětí na stínící mřížce se zesílení stupně zvýší až do té míry, že zpětná vazba tzv. "nasadí" a stupeň začne oscilovat. Tohoto jevu se záměrně využívá při příjmu nemodulované telegrafie nebo SSB modulace, k vytvoření slyšitelného tónu nebo doplnění chybějící nosné vlny. Vysokofrekvenční signál je na výstupu prvního stupně blokován kondenzátorem 470pF, který brání jeho pronikání do dalšího stupně a současně zajišťuje dobrou činnost zpětné vazby. Anodový okruh prvního stupně je napájený přes odpor 47K. Nízkofrekvenční signál z prvního stupně je veden přes oddělovací kondenzátor 10nF do druhého stupně, kde je zesílen. Druhý stupeň je tvořený koncovou pentodou 3Q4, která poskytuje dostatečně silný signál pro sluchátka. Sluchátka jsou zapojená přímo v anodovém okruhu elektronky a musejí být elektromagnetická, vysokoimpedanční (nikoli piezoelektrická). Přijímač je napájen ze dvou zdrojů - anodového a žhavícího. Záporný vývod anodové baterie je vedený na kostru přes odpor 680 ohmů. Proudem procházejícím přes odpor vzniká úbytek napětí, který je použitý k vytvoření záporného předpětí pro řídící mřížku koncové elektronky. Předpětí je na mřížku přiváděno přes mřížkový odpor 1M. Díky předpětí pracuje elektronka v optimální části své zesilovací charakteristiky, což přispívá k dobrému výkonu při malé spotřebě proudu z baterií. Vzhledem k použití poměrně nízkého anodového napětí, je stínící mřížka koncového stupně připojena přímo na anodovou baterii.

Slabiny

Výrobce se snažil minimálním počtem výměnných cívek obsáhnout co možná největší frekvenční rozsah. Vedly ho k tomu především obchodní důvody, aby mohl svou stavebnici prezentovat jako "All Walve Radio", rádiopřijímač schopný přijímat vše - od námořního telegrafního provozu, přes středovlnné a krátkovlnné rozhlasové stanice až po radioamatérský provoz, CB radiostanice*2 a leteckou komunikaci*3. Protože však přístroj postrádá jemný ladící převod, je velmi obtížné na zhuštěných krátkovlnných pásmech ladit přesně. Není ideální žádat po tomto jednoduchém přijímači tak velký frekvenční rozsah. A pokud ano, je vhodnější použít větší počet výměnných cívek a jednotlivá pásma tím rozdělit na menší segmenty. V době vzniku přijímače byla nejčastěji přijímána modulace AM, která je dostatečně široká, takže to bylo i bez ladícího převodu s trochou šikovnosti zvládnutelné. Kdyby však chtěl někdo použít tento přijímač dnes na poslech radioamatérského vysílání provozem SSB nebo CW, nezbude mu než hlavní ladící kondenzátor doplnit ještě ladícím kondenzátorem o malé kapacitě cca 20 až 30pF(mechanicky dobře provedeným, s velkým knoflíkem), kterým si nahrubo naladěný úsek pásma detailně "rozprostře". S přístrojem v tomto doplněném uspořádání se už dá kdoví co zajímavého podnikat. Při příjmu nemodulované telegrafie a zejména modulace SSB je potřeba mít nastavenou zpětnou vazbu těsně za bod, kdy začaly oscilace a používat co "nejvolnější" vazbu s anténou, aby kmitající obvod nebyl "strháván" příliš silným signálem z antény. V praxi vyhovuje nastavit kondenzátor anténní vazby na hodnotu od 3 do 5pF, nikoli více. Větší hodnota je vhodná pouze pro poslech amplitudové modulace, kdy je nastavená zpětná vazba těsně před začátek oscilací, ale ještě k oscilacím nedochází.

Dostavba

Výrobce ponechal v nosném plechu tři otvory na další elektronky pro případ, že by si majitel chtěl do přístroje vestavět nízkofrekvenční zesilovací stupeň. Ten se skládal z budícího stupně, budícího transformátoru, dvoučinného koncového stupně, výstupního transformátoru a malého reproduktoru o průměru 76mm. To byl i jeden z důvodů, proč výrobce použil u základního dvoulampového přístroje koncovou elektronku 3Q4. Uvažoval totiž s jejím pozdějším přesunutím do dvoučinného stupně a její místo měla zaujmout nově přidaná 1L4 a další součástky. Rozšíření se však neosvědčilo. Přístroj si dostavělo jen poměrně málo majitelů. Rozšíření bylo pro chudší radiomilovníky poměrně nákladné - jak počáteční investicí do dalších součástek, tak i při běžném denním provozu, protože se výrazně zvýšila spotřeba (zejména ze žhavícího článku, který se musel často měnit) a malý reproduktor stejně neumožnil plnohodnotně vyniknout dobrému zvuku, který koncový zesilovač produkoval. Většina uživatelů proto zůstávala už od prvopočátku jen u sluchátkového poslechu, při kterém plně vynikala jednoduchost, spolehlivost, malá spotřeba a levný provoz přístroje. Další nové verze stavebnice už předvrtané otvory neobsahovaly a od možnosti rozšíření se upustilo.

Weskit BR-1 v současnosti

česká verze Weskitu BR-1

Pokud by se chtěl někdo pokusit repliku Weskitu BR-1 postavit, asi nejsnazší by bylo, poohlédnout se po elektronkách 1F33 a 1L33 z vojenského výprodeje. Kdo tu možnost nemá, může si ekvivalentní bateriové elektronky koupit na e-shopu Conrad.cz. Pro druhý stupeň by se sice mohla použít i elektronka 3L31, která se více podobá originální elektronce 3Q4 či 3V4, ale mě osobně se to zdá zbytečné. Pro sluchátkový poslech při 67,5V anodového napětí elektronka 1L33 výkonově plně vyhovuje a narozdíl od 3L31 má poloviční nároky na žhavení, takže s monočlánek vydrží podstatně déle. Pozor však na jiné zapojení patice oproti americkým typům. Ne vždy se také hodí bezhlavě dodržet vše, co stojí v katalogu elektronek. Kupříkladu anodový propoj z koncové elektronky ke sluchátkům je vhodné vyvést na soklu jen z vývodu č.2. Anoda 1L33 je sice vyvedená i na kolík č.6 (a tím pádem to svádí k propojení vývodů č.2 a č.6), ale pokud se vývod č.6 skutečně zapojí a pak uživatel někdy omylem zamění elektronky (místo 1L33 zasune 1F33), ocitla by se na přívodu č.6 řídící mřížka a dostala zásah plným anodovým napětím, což by elektronce uškodilo. Pokud se zapojí jen vývod č.2 (a vývod č.6 zůstane u elektronky 1L33 volný), pak ať se do soklu zasune kterákoli z obou elektronek, vždy se na tomto přívodu ocitne anoda, a ta plné napětí hravě snese. Stejný bezpečnostní důvod má i umístění hlavního vypínače v mínusové větvi. Mnozí se tomu asi podivují a je to proti zvyklostem, vždyť je daleko běžnější vypínat kladný přívod. Jenže kdyby se na dvoupólovém vypínači potkával kladný vývod anodové baterie a kladný vývod žhavícího článku, pak by při náhodném zkratu na přepínači dostala žhavící vlákna plné anodové napětí a shořela. Když je vypínačem rozpojována záporná větev, pak se při zkratu sice vyřadí z funkce obvod pro získávání mřížkového předpětí, ale žádné vysoké napětí se na žhavící vlákna nedostane. Dvojitý ladící kondenzátor je vzduchový, jeho kapacita není kritická, vhodná je spíš menší (cca 160 až 300pF na jednu sekci). Hodí se nějaký malý, ale dobře mechanicky provedený typ. Použít styroflexový ladící kondenzátor (vykuchaný ze starého tranzistoráku) bude funkční jen na středních a dlouhých vlnách. Plnohodnotně s ním pracovat na přehuštěných krátkovlnných pásmech by bylo pro uživatele velké utrpení (hřídelka má vůle). Jako dolaďovací kondenzátor se hodí využít jednu VKV sekci z čtyřsekčního ladícího kondenzátoru (ostatní nechat volné) nebo malý keramicko-vzduchový dolaďovací kondenzátor z vojenského výprodeje. Výměnné cívky si navine každý individuálně, podle pásem, která při poslechu preferuje. Při výrobě cívek na střední a dlouhé vlny se propojí vývody konektoru č.1 a č.3, aby se ladilo oběma sekcemi ladícího kondenzátoru. Na krátkých vlnách se zapojí cívka L1 jen mezi vývody č.1 a č.2, vývod č.3 zůstává volný a ladí se jen jednou sekcí kondenzátoru. Obsluha pak bude snazší. Počet závitů zpětnovazební cívky L2 se volí tak, aby zpětná vazba nasazovala zhruba uprostřed dráhy potenciometru a i na spodním konci pásma (zasunuté desky ladícího kondenzátoru) šel potenciometr nastavit do polohy, kdy vazba nasadí. Pokud vazba nechce nasadit ani při potenciometru nastaveném na nejvyšší napětí, přidají se na L2 ještě další závity. Naopak, pokud je nutné stahovat potenciometr příliš dolů a elektronka pracuje jen s minimálním napětím na mřížce, je potřeba z L2 pár závitů ubrat. Pro elektronku je vhodné, aby vazba nasazovala, když je napětí na mřížce v rozmezí 25 až 35 voltů a díky tomu ještě nedochází k výraznějšímu zkreslení signálu. Cívky L1 i L2 jsou vinuté stejným smyslem a vzdálené od sebe 3 až 5mm. Výměnné cívky lze samozřejmě i zminiaturizovat - vinout tenším drátem na tenší kostru, aby nebyly těžké a lépe držely na pětikolíkovém konektoru DIN. Tento konektor se v minulosti používal u NF techniky, později u počítačových klávesnic a v tomto případě ho bude určitě jednodužší použít (jen jeho kolíčky a patici) než se pokoušet vyrábět celou sedmikolíkovou zástrčku tak, jak je tomu u originálu. Pokud má někdo omezený přístup ke kovozpracujícím technologiím, aby dokázal vyrobil krabičku s originálními rozměry, při troše šikovnosti může přijímač vestavět i do plechové krabičky od vyřazeného počítačového zdroje (orientované nastojato).

Zapojovací plánek

Dnes jsou stavitelé elektronických zařízení zvyklí na plošné spoje. Koupit nebo nechat vyleptat, odvrtat, osadit. Nic nelze splést, každá součástka má přesně danou polohu a tak není důvod, proč by zařízení na první pokus nefungovalo. Není to až tak dávno, co se plošné spoje nepoužívaly. Pokud tvoříte repliku z doby elektronkové, je použití plošných spojů krajně nestylové a je vhodné použít i tehdejší způsob zapojování. U nízkofrekvenčních zesilovačů a měřící techniky se drobné součástky pájely na pájecí lišty. U vysokofrekvenční techniky by však byly propoje příliš dlouhé a tak se zapojovalo nejčastěji takzvaně "na vrabčáka" - drobné součástky se naletovaly krátkými spoji přímo mezi pájecí očka soklů pro elektronky a mezi vývody masivnějších součástek přišroubovaných na kostře. Proto u starších návodů určených pro začátečníky bývavalo zvykem kreslit nejen schéma zapojení, ale i tzv. zapojovací plánek, který zobrazoval přibližný vzhled součástek a jejich umístění. Vhodným pootočením soklů, konektorů a dalších součástek se dalo předejít nadbytečnému křížení vodičů a zapojení zpřehlednit.

(rozkliknutím zvětšit)

kliknutím zvětšit

Různé variace na Weskit BR1 jsou dnes na internetu poměrně časté:

Obdobně koncipované stavebnice s baterivými elektronkami najdete dokonce i na čínských e-shopech. Je však škoda, že jejich výrobci zůstávají zatvrzele jen u pásma středních vln a přehlížejí, že kouzlo těchto zpětnovazebních přijímačů je právě v tom, že zvládnou příjem modulace CW i SSB na pásmech krátkovlnných.

Závěr

Už mnoha a mnoha začátečníkům pomohl Weskit a od něj odvozené přijímače nahlédnout do tajemného světa radiových vln. To nahlédnutí bylo o to cennější, že bylo učiněno pomocí vlastnoručně sestaveného přístroje, což jeho stavitelům zdvihlo sebevědomí a podpořilo je v další práci. Vše co se událo tehdy, jde zopakovat i v dnešní době. Lidé i přes obrovský pokrok techniky jsou v zásadě stejní a stejně dobrodružné a záhadné zůstaly i radiové vlny. Vhodné bateriové elektronky 1F33 a 1L33 (či 3L31) je možné stále ještě koupit ve výprodeji, 7 devítivoltových baterií a tlustý monočlánek koupíte v každém supermarketu. Pak stačí jen trochu zručnosti stavitele a cesta k objevování nezaměnitelného kouzla jednoduchých zpětnovazebních přijímačů je všem otevřená. Nenáročný poslech rozhlasových stanic, CW telegrafie a SSB radioamatérského provozu přijímač zvládá a věřte, že je to úplně jiný pocit, než zapnout dnešní moderní, polovodiči našlapaný, přijímač. Nad téměř prázdnou krabičkou Weskitu budete přemýšlet, jak je vůbec možné, že těch pár součástek tak dobře hraje.

[autor: OK2TAR; datum: 18.3.2018; licence: CC-BY-ND]

Poznámky:

*) Při použití anodové baterie o výrazně jiném napětí by bylo zapotřebí změnit odpory u potenciometru pro řízení napětí stínící mřížky vysokofrekvenční pentody tak, aby zůstal zachován rozsah regulace napětí na mřížce a tím možnost řízení zpětné vazby.

*2) V době vzniku přijímače se na občanském CB rádiu v USA vysílalo výhradně amplitudovou modulací.

*3) V té době se používala pro letecké pásmo i vlna 7 metrů s modulací AM.

§ Upozornění:
Informace obsažené na těchto stránkách jsou poskytovány „tak jak jsou", bez jakýchkoli záruk. Veškerá rizika související s použitím těchto informací přebírá uživatel. Tyto stránky obsahují informace, určené pouze pro studijní účely, nejsou odbornou radou nebo odborným návodem ve smyslu nového Občanského zákoníku. Článek NENÍ návodem ke stavbě a provozu tohoto zařízení! Stane-li se však pro někoho článek inspirací pro jeho vlastní samostatné konání, není důvod tomu bránit.


[ hlavní stránka ] - [ oprášená historie - úvod ]