lunedì 18 gennaio 2016

LOOP MAGNETICA 80/40 di Virtute Andrea IU3CPG

L'antenna che vi propongo nasce principalmente per problemi di spazio, l'impossibilità di installare un dipolo filare per 80 e 40m o una verticale di dimensioni appropriata alle bande basse mi hanno spinto a ricercare soluzioni compatte.
Invogliato da un collega OM locale, che ringrazio per avermi fornito il cavo da 7/8" di cui è composto il loop, ho iniziato a realizzare l'antenna che vi propongo.
Non ho inventato nulla di nuovo, ma tale oggetto ha suscitato la curiosità e l'apprezzamento di molti amici OM e non e mi hanno invogliato a stendere questo articolo per descriverlo brevemente. Per i calcoli preliminari ho utilizzato un foglio di calcolo scaricabile da internet.

L'antenna appena realizzata si presenta così:


Da notare che nella foto il piccolo loop di alimentazione è realizzato in tubo di rame da 6mm, a lavoro ultimato è stato però modificato realizzandolo in cavo coassiale RG213.

Come precedentemente detto, il loop è realizzato con cavo coassiale corrugato cellflex da 7/8" (diametro 22mm circa) e ha un diametro di circa 1,5-1,7m.
Per portarlo in risonanza è stato impiegato un grosso condensatore sotto vuoto ITT da 30-2000pf e 7,5Kv di isolamento acquistato da un venditore di materiale surplus, già completo della parte meccanica, con i finecorsa, il motorino con riduzione e potenziometro multi giri per l'indicazione del valore di capacità (chi è più pratico in meccanica può ovviamente auto costruire il sistema di movimento e finecorsa del variabile).
Siccome la capacità massima del variabile è troppo elevata e non consente una facile sintonia fine, ho posto in serie un condensatore fisso costituito da 2 elementi da 470pf 15Kv in parallelo in modo da portare la capacità massima a circa 680pf (misurati con loop montato e collegato solo ad un capo del condensatore), più che sufficiente per avere un accordo fine e preciso su entrambe le bande.
Il tutto è inserito in una scatola per impianti elettrici di generose dimensioni, fissata al tubo di sostegno in vetroresina (uno di quelli per i lampioni da giardino) mediante una piastra di alluminio da 4mm e due collari zincati.
Posteriormente alla scatola con il variabile vi è una seconda scatoletta, più piccola, che alloggia il connettore SO239 per il collegamento all'RTX. Ogni foro nelle scatole è sigillato con mastice rosso tipo MotorsilD e silicone, che assicurano un’ottima tenuta stagna.

    

Le connessioni tra loop e variabile devono essere robuste, in questo caso sono realizzate con treccia piatta di rame da 3mm*2cm, saldate con abbondate stagno sia al centrale che alla calza del loop e connesse elle capacità mediante viti M6 mentre i due condensatori sono uniti mediante piattina di rame da 2mm*2cm. Tutti i collegamenti sono stati ricoperti da 3 strati di vernice spray anticorona, che viste le tensioni in questo punto dell'antenna non guastano.

Per eccitare il loop ci sono vari modi; i più utilizzati sono il  gamma match e il contro loop, in questo caso è stato impiegato quest'ultimo.
Questo componente, in origine previsto in tubo da 6mm, è stato poi realizzato in via definitiva in RG213 in modo da poterlo deformare facilmente per ottenere il migliore accordo possibile; il diametro dello stesso è pari ad 1/5 di quello principale, il conduttore centrale dell'estremità finale dell'RG213 è saldato alla calza nel punto d'inizio del contro loop, e il cavo coassiale di alimentazione scorre dentro al tubo di sostegno fino alla scatola con il connettore coassiale.
Il miglior adattamento di impedenza è stato ottenuto schiacciando il loop di alimentazione fino a fargli assumere una forma quasi ovale.

Loop di alimentazione dopo la taratura:


La scatola che contiene il variabile è poi protetta contro eventi atmosferici “violenti” con una custodia in policarbonato da 6mm, distanziato dalla scatola di circa 1cm ed ancorato ad essa nella parte superiore e inferiore.

Control box:
Per effettuare l’accordo il variabile viene mosso da un motorino a 26V DC con relativa demoltiplica.
Dal control box è possibile visualizzare su apposito strumento la capacità e se il condensatore ha raggiunto uno dei due estremi. Esso poi contiene l’alimentatore a 12/24V, il regolatore di velocità e invertitore di marcia e un circuito di protezione che toglie tensione al motore nel caso dovesse bloccarsi e che evita, in caso di avaria di uno dei microswitch, che la vite senza fine del variabile possa bloccarsi a finecorsa danneggiando il filetto (non si sa mai, visto il costo dei variabili a vuoto…). Il tutto è stato realizzato con materiale di recupero in una scatola in alluminio pressofuso.

Control box assemblato:

Control box vista interna:
                        

Schema:


L’alimentatore fornisce i 24V DC non stabilizzati per alimentare il motore e 12V DC stabilizzati per la logica di controllo.

I due pulsanti – C e + C comandano i relè RL1 e RL2 che alimentano il motore e ne invertono il senso di rotazione tramite IC1, un 4066, e due transistor BC547. Premendo uno dei due pulsanti si comandano due degli interruttori del 4066, uno pilota il transistor e relativo relè, l’altro mette a massa la base del secondo BC547, impedendo lo scatto del secondo relè così da evitare corti circuiti sull’alimentazione; se si premono entrambi i pulsanti le basi dei transistor sono entrambi a massa e non si ha alcun movimento. L’alimentazione dei due relè proviene dai microswitch di finecorsa, quando il variabile raggiunge un estremo, il relè viene scollegato e l’alimentazione viene inviata al led che indica il finecorsa.
Eventuali disturbi generati dalle spazzole del motore sono eliminati da 3 condensatori da 1nf saldati tra i due contatti del motore e tra i contatti stessi e massa e da due piccoli induttori toroidali in serie ai due fili di alimentazione, recuperati da un trapano rotto.

La velocità del motore è controllata con un regolatore LM317, che fornisce una tensione tra 5 e 17V e consente un accordo fine e accurato. In caso di avaria e blocco del motore, un circuito di protezione scollega l’alimentazione al regolatore; esso è costituito da un transistor PNP (un BC179 ma va bene qualsiasi altro pnp) comandato dalla caduta di tensione su un resistore shunt Rs. Se il motore si blocca, l’assorbimento sale attorno ad 1A (durante la rotazione assorbe 2-300mA), la caduta su Rs manda in conduzione il BC179 che comanda RL3 togliendo alimentazione al motore e alimentando un led che segnala il sovraccarico; un contatto supplementare provvede a mantenere attratto il relè in quanto tolta l’alimentazione la caduta su Rs va a 0 e il transistor non conduce più. P3 resetta il circuito.
Ho scartato i regolatori PWM in quanto nelle prove effettuate producevano un disturbo continuo che impediva l’accordo per il massimo segnale in ricezione. La capacità del condensatore è indicata su uno strumentino con la scala tarata in pf, pilotato da un potenziometro multi giri mosso dal motore di sintonia.
Il collegamento tra il control box e la scatola del condensatore avviene tramite cavo ad 8 conduttori.

Alla fine del lavoro, i risultati sono in linea con quanto previsto, la banda passante è abbastanza stretta, sintonizzata una stazione la esalta e quelle adiacenti sono ben attenuate. E’ silenziosa e regge tranquillamente 3-400W, ottimo compromesso per chi ha poco spazio; molto meglio di un semplice pezzo di filo.

Di seguito qualche dato ricavato con il foglio di calcolo:



Per coloro che volessero intraprendere la costruzione di un’antenna simile, elenco di seguito i principali materiali impiegati: 
NB: Il materiale impiegato è quasi totalmente di recupero

      5m di cavo coassiale corrugato da ⅞”
     condensatore variabile a vuoto da 30-2000pf 7,5kv con relativo motore di comando, microswitch di finecorsa e potenziometro multigiri indicatore di posizione (senza capacità fissa se da 7-800pf massimi)
     2 condensatori da 470pf 10-15kv in parallelo ed in serie al variabile (non servono se il variabile ha capacità più bassa)
     Tubo in vetroresina diametro 50-60mm, altezza 2-2,5m
     3-4m di cavo coassiale RG213, per realizzare il contro loop e la discesa verso il connettore
     scatole da impianti elettrici o altri tipi adatte a contenere il condensatore variabile, il connettore e le connessioni al contro loop
     2 passacavo per bloccare il cavo corrugato alla scatola del variabile
     connettore SO239 e connettore multipolare per il collegamento dell’rtx e del control box
     collari inox o zincati per il fissaggio al tubo di sostegno della scatola con il condensatore e viteria inox
     piccola staffa ad U per bloccare il loop alla parte alta del sostegno
     mastice rosso tipo MotrosilD o silicone per sigillare i fori sulle scatole e i passacavi

Quelli sopra elencati sono quasi tutti i materiali, non li elenco tutti in quanto chiunque vuole intraprenderne la costruzione adatterà quello che trova in commercio, come il variabile, che difficilmente sarà identico a quello usato, il control box potrà essere realizzato in altri svariati modi, lo schema riporta i valori dei componenti ma ovviamente ognuno è libero di farlo come vuole.

    73 Andrea




1 commento:

ik1wvq ha detto...

una domanda all'esperto: il condensatore va messo IN ALTO o IN BASSO o dove fa comodo ????
certo che in basso e' molto piu' ragionevole meccanicamente .
A quelli che dicono che il cavo coax di alimentazione puo' disturbare l'antenna mi viene da rispondere: e il cavo elettrico che alimenta il motore in alto non disturba ???

E' pensabile di far passare il coassiale dentro al tubo del loop ???

qualcuno mi illumina ??

73 a tutti da Mauro Bernardetto IK1WVQ


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