Kdo někdy stavěl jednolampovku (audion se zpětnou vazbou), určitě mi potvrdí, že ve srovnání s krystalkou je to obrovský pokrok. Zvýšila se citlivost i selektivita. Zpětná vazba umožnila začátečníkovi poslech nejen vzdálených rozhlasových stanic, ale i pro něj do té doby tak říkajíc „exotických provozů” - telegrafie a SSB. Ale přeci jen tomu k dokonalosti něco chybělo. Tím „něco” byla především malá hlasitost poslechu slabých stanic, zvlášť citelná při poslechu na krátkých vlnách. Stačí však přidat za detekční stupeň ještě jednu lampu jako NF zesilovač a je vyhráno. Všichni, kdo kdy stavěli na prkénku dvoulampovku, o tom ví své. Jenže dvoulampovka, to máte dvě křehké choulostivé lampy, dva sokly, dvojí žhavení... Prostě velká skříňka. Nic příjemného, co by se našim předkům radioamatérům, dobře nosilo do terénu.
Co je to Twinplex ?
Když spatřily světlo světa první sdružené elektronky, byl to v té době stejný technologický převrat, jako o půl století později vynález integrovaného obvodu. Duodioda v usměrňovačích v té době nebyla sice už žádnou novinkou, ale duotrioda, to bylo něco úplně jiného. S tím se už daly dělat divy. Každý si chtěl ten zázrak techniky vyzkoušet. A tak asi nikoho neudiví, že se našel někdo, koho napadlo udělat z jedné takové lampy plnohodnotnou dvoulampovku a nazvat ji Twinplex (dvojče).
Plánek na toto uspořádání se poprvé objevil v USA v roce 1934 v časopise Short Wave Craft. Tvůrcem byl radioamatér a technický vizionář Hugo Gernsback. Použil tehdy bateriovou přímožhavenou duotriodu „19” s kolíkovou paticí (později se objevoval plánek i s elektronku 1G6). Systém a schéma zapojení bylo poplatné znalostem a možnostem té doby. Společné žhavící vlákno probíhalo oběma systémy. Jedna trioda byla zapojená jako klasický audion s ladícím obvodem v mřížkovém okruhu a zpětnovazební cívkou v okruhu anodovém. Druhá trioda byla k prvnímu stupni navázána transformátorovou vazbou a fungovala jako nízkofrekvenční zesilovač pro sluchátka. Elektronka se žhavila z článku, který musel být od anodové baterie striktně oddělený, protože mezi oběma bateriemi byl zapojený pomocný obvod, kterým se pro druhou triodu získávalo potřebné mřížkové předpětí.
Nebyla by Amerika Amerikou, aby nedokázala dobrý nápad využít i komerčně. Ale abyste to pochopili, musíte se nejprve vžít do situace. Je rok 1934 a celý svět se dusí velkou hospodářskou krizí. Spousta lidí přišla o práci a má hluboko do kapsy. Kdo si v takové situaci může dovolit koupit v obchodě nové drahé rádio? Téměř nikdo! Jenže rádio v té době už přestává být jen luxusním výstřelkem. Stává se plnohodnotným sdělovacím prostředkem. Burzovní zprávy, inzerce, volná místa, dění ve společnosti... Být bez rádia je stejné jako být dnes bez internetu. To, že aktuální informace šířené rádiovými vlnami potřebují i masy nezaměstnaných, jako první pochopila firma Doerle Company a uvedla na trh Twinplex jako mimořádně jednoduchou stavebnici v ceně pouhých čtyř dolarů. (Což byla cena bez baterií a bez duotriody. Tyto komponenty se kupovaly zvlášť.) Twinplex se tak stal v USA pro mnohé nemajetné jejich prvním radiopřijímačem a některé z jeho stavitelů dokonce přivedl k celoživotní radiotechnické profesi.
Obrázek mechanického uspořádání z původního plánku a schéma zapojení. Vše bylo řešeno velmi jednoduše a účelně. Lampa i sokl na výměnné cívky byl přišroubován k čelní stěně ohnutého plechu. Spoje byly krátké, elektronka neohřívala ani cívku ani ladící kondenzátor a přijímač držel nastavenou frekvenci. Reostatem (na obrázku pod cívkou) se v případě potřeby doregulovalo žhavení katody podle toho, jak se akumulátor postupně vybíjel. Potenciometr umístěný pod lampou řídil anodové napětí prvního stupně a tím i funkci zpětné vazby. Potenciometr uprostřed panelu (pokud byl instalován) ovládal hlasitost. Ladící kondenzátor pro nastavení anténní vazby byl schován bezprostředně pod soklem cívky a nástrojem přístupný přes otvor v čelním panelu vlevo, vedle velkého ladícího knoflíku. Většina Twinplexů využívala převodní transformátor (viz. schema), ale v originání stavebnici od Doerle Company byl transformátor z cenových důvodů vynechán. Vynechán byl také potenciometr hlasitosti. Knoflík umístěný na jeho místě, tvořil s velkým ladícím knoflíkem jednoduchý třecí převod a umožňoval velmi přesné ladění. Baterie se připojovaly na šroubovací svorky (na A+/A- olověný akumulátorový článek 2V pro žhavení; na B+/B- anodová baterie 90V). Anténa a uzemnění na svorky Ant a Gnd. Výměnných cívek bylo více - tolik, kolik chtěl radioamatér poslouchat vlnových rozsahů.
Twinplex v Čechách
U nás se plánek na stavbu Twinplexu s původní americkou přímožhavenou duopentodou „19” objevil v lednovém časopise Radioamatér v roce 1939. Autorem článku bez podpisu je s největší pravděpodobností sám tehdejší šéfredaktor Radioamatéra, ing. Miroslav Pacák. Plánek zveřejnil časopis „s plným servisem” - což v praxi znamenalo, že si v redakci mohl zájemce objednat i zaslání zapojovacího plánku (s realisticky rozkreslenými součástkami) vytištěný na tvrdším papíře a předplatitel Radioamatéra měl navíc nárok na bezplatné zodpovězení čtyři technických dotazů za rok, pokud by se při stavbě dostal do úzkých. Své dotazy mohl do redakce zaslat dopisem nebo na korespondenčním lístku a přibližně do dvou týdnů obdržel poštou odpověď. To byla vítaná pomoc pro zájemce, kteří se ještě nedokázali tak dobře orientovat ve schématech nebo se jim při stavbě vyskytl nějaký nečekaný problém. Autor ve svém návodu také použil (v té době běžně prodávanou) cívkovou soupravu Palaba pro střední a dlouhé vlny. Tím zájemcům velmi usnadnil práci, protože nemuseli sami vinout cívku, ale na druhou stranu je připravil o kouzlo krátkých vln. Kvůli použití této cívkové soupravy bylo poupraveno řízení zpětné vazby pomocí druhého ladícího kondenzátoru a místo tlumivky pro jednoduchost použit odpor způsobem, který býval při použití této soupravy nejběžnější. V následujícím únorovém čísle časopisu vyšel dodatek, který popisoval, jak Twinplex doplnit ještě americkou koncovou bateriovou pentodou „33” navázanou transformátorovou vazbou. Lampa při 135 voltech na anodě poskytovala užitečný výkon 0,7 wattu a přístroj tak dokázal bez potíží ozvučovat celou místnost hlasitě reproduktorem. Ale ani to čtenářům nestačilo a tak březnové číslo přineslo Twinplex rozšířený dokonce dvoučinným koncovým zesilovačem s transformátorovou vazbou, kde byla s úspěchem opět použita přímožhavená bateriová duotrioda „19”.
V červnovém čísle stejného časopisu se Twinplex objevil téhož roku ještě jednou. Ale tentokrát jako robustní síťový přístroj s výměnnými cívkami pro dlouhé, střední a krátké vlny, osazený „ocelovými elektronkami” - nepřímožhavenou duotriodou EDD11 a nepřímožhavenou usměrňovací duodiodou EZ11. Jeho autor ing. K. Ludvík u něj velmi elegantně vyřešil mřížkové předpětí u druhé triody i přesto, že elektronka měla pro oba systémy společnou katodu. Mřížku druhé triody spojil na zemní potenciál prostřednictvím sekundárního vinutí vazebního transformátoru. Katodu zapojil vůči zemi přes standardní katodový odpor překlenutý blokovacím kondenzátorem, takže katoda měla proti zemi mírně kladný potenciál, ale mřížkový odpor první triody (která pracovala jako audion) nezapojil až na zem, ale přímo na katodu. Tím docílil toho, že NF stupeň pracoval s tzv. automatickým předpětím, zatím co audion měl předpětí získané výhradně detekcí. Přístroj hrál hlasitě na sluchátka nebo středně silně na reproduktor. Mohl sloužit i jako zesilovač pro gramofon a s malým transformátorkem (zapojeným do soklu - místo výměnné cívky) dokonce jako tónový generátor na nácvik telegrafní abecedy.
Na konci roku 1943 se v Radioamatéru opět objevil plánek Twinplexu (respektive přijímače velmi podobného) s bateriovou přímožhavenou duopentodou DLL25. (V roce 2013 Stanislav Prokop podle původního plánku postavil přesnou repliku.) V tomto případě se ale jednalo jen o malý přenosný přístroj určený pro poslech středních a dlouhých vln místních stanic na vestavěnou rámovou cívkou. Navíc autor návodu vypustil vysokofrekvenční tlumivku mezi anodou první triody a vazebním transformátorem, což způsobuje určité zatlumení. Podle způsobu použití a mechanického provedení to vlastně nebyl ten pravý Twinplex. Originální Twinplex byl konstruovaný především jako krátkovlnná komunikační „dvojka”, určená pro začínající chudé radioamatéry pro poslech radioamatérských a exotických rozhlasových stanic. Ale nelze se divit omezení vlnových rozsahů, které redakce Radioamatéra provedla. Musíte si uvědomit, že v té době byla Evropa pod nacistickou nadvládou. (Po 10.3.1943 byli majitelé radiopřijímačů na základě říšské vyhlášky povinni nechat odbornou firmou odstranit ze svých přijímačů krátkovlnné rozsahy, mít o provedení této úpravy platný úřední doklad přiložený u radiopřijímače a ladící knoflík musel být opatřen cedulkou s textem: „Pamatuj, že poslech zahraničních stanic se trestá smrtí.”
) Navíc se už od roku 1940 začal velmi citelně projevovat válečný nedostatek baterií, což provoz malých přístrojů paralyzovalo.
Bohužel, na rozdíl od své popularity v USA, se Twinplex vlastně nikdy v českých zemích neujal. Nestihl to za války a ani po válce, přesto že v červenci roku 1946, znovu vyšel v časopise Radioamatér plánek na přijímač s bateriovou duotriodou DDD25 a cívkovou soupravou Palafer Mignon 6399 (zase jen střední a dlouhé vlny). Ba ani v roce 1950, kdy se plánek Twinplexu připomenul na stránkách Radio Amateurs Handbook i v ryze radioamatérském krátkovlnném provedení s výměnnými cívkami. Hlavním důvodem bylo, že v Evropě zbylo po Němcích velké množství inkurantního materiálu. Pojednou nebylo zapotřebí šetřit a používat systémy sdružené v jedné baňce. Všude se válela spousta elektronek. Vzpomeňme třeba na legendární pentodu RV12P2000, která se úspěšně objevovala v nejrůznějších radioamatérských přístrojích po několik dalších desetiletí (a mnohé z nich fungují dodnes).
Na popud pana Lindsaye
Twinplex byl před časem znovu oživen T. J. Lindsayem v jeho brožuře „Jak se staví regenerační přijímač Twinplex” publikované v roce 1998, tedy v době hluboce „polovodičové”. V zapojení se místo původní přímožhavené elektronky, objevila nepřímožhavená duotrioda 6SN7 (její ruský ekvivalent je 6H8C). Tato populární elektronka s oktalovou paticí se totiž stále ještě vyrábí a prodává pro kytarové zesilovače, kde pracuje ve funkci invertoru. Znovu připomenutý systém Twinplexu se opět mezi zahraničními radioamatéry ujal a na internetu dnes naleznete mnoho fotografií jeho úspěšných opakovaných realizací, ať již přesných dobových replik či přístrojů oblečených v novém moderním kabátě.
Twinplex s elektronkou PCC88 (ECC88)
Použití nepřímožhavené duotriody 6SN7 sebou přináší problém s poměrně velkým mřížkovým předpětím Ug=-8V(platí při Ua=250V) a s malou strmostí S=2,6mA/V. Pokud budete přístroj napájet ze sítě, ničemu to nevadí, energie je k dispozici dost a vysoké anodové napětí vše vynahradí. Jinak je tomu v situaci, pokud byste chtěli (jako že chtěli) Twinplex napájet v terénu. Třeba z malého 12V akumulátoru. Pak je vysoké anodové napětí na závadu a nároky na velké mřížkové předpětí jakbysmet.
Od dob zrodu elektronky 6SN7 však už nějaký ten čas uběhl (byla zavedena do výroby v roce 1938) a mezitím vývoj techniky pokročil o kousek dál. Těsně před koncem vakuové éry se objevilo několik typů elektronek s netradiční konstrukcí tzv. „rámečkových mřížek” a díky tomu i s velmi zajímavými parametry. Nápad na vylepšení vyšel od konstruktérů E. J. Walshe a G. T. Forda z laboratoří BEL v USA. Jednou z nově řešených je elektronka PCC88 a ECC88 (či provedení tzv. „zvláštní jakosti” označené E88CC).
Jedná se o novalové elektronky s minimální vzdáleností mezi katodou a anodou. Mřížky jsou navinuté na nosnících o průměru 0,8mm předepjatým wolframovým pozlaceným drátkem o síle 0,008mm s mezerami 0,068mm. Mezera mezi mřížkou a katodou je pouhých 0,04mm. Elektronka tohoto uspořádání má o jednu třetinu nižší šum, velkou otřesuvzdornost, minimální mikrofoničnost, výrazně větší strmost a tím i o 60% větší zesílení než běžné jiné duotriody. Zvládá dobře vysoké frekvence a pracuje už od velmi malého anodového napětí. Navíc má malý vnitřní odpor vhodný pro přímé buzení sluchátek. Vystačí si s malým mřížkovým předpětím. Zbylo jich spousta z kanálových voličů starých televizorů a její sestra ECC88 se stále ještě vyrábí a prodává pro kytarové předzesilovače (ač nepatří k nejlevnějším). Jakou lepší elektronku bychom si pro Twinplex ještě mohli přát?
Srovnání parametrů elektronek:
| parametr | typ elektronky | ||||||||
| 19 (1J6G) | 1G6 | DLL21 | EDD11 | 6SN7 (6J5) (6H8C) | 6CC31(6J6) | ECC82 | ECC88 (E88CC) | PCC88 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Uf (V) | 2 | 1,4 | 1,4 (2,8) | 6,3 | 6,3 | 6,3 | 6,3 (12,6) | 6,3 | 7 |
| If (A) | 0,26 | 0,1 | 0,2 (0,1) | 0,4 | 0,6 | 0,45 | 0,3 (0,15) | 0,365 | 0,3 |
| Ua (V) | 135 | 90 | 120 | 200 | 250 | 100 | 250 | 90 (75*) | 90 (75*) |
| Ia (mA) | 26 | 10 | 2 | 12,5 | 9 | 8,5 | 10,5 | 15 | 15 |
| Ug (V) | -3 | 0 | -8,2 | -6,3 | -8 | -9 | -8,5 | -1,3 | -1,3 |
| Ri(kiloohm) | 10 | 40 | 400 | 12 | 7,7 | 7,1 | 5 | 2,6 | 2,6 |
| S (mA/V) | - | 0,82 | 1,5 | 2,3 | 2,6 | 5,3 | 2,2 | 12,5 | 12,5 |
| mikro | - | 3 | 6,7 | 30 | 20 | 38 | 6 | 33 | 33 |
*) Nižší anodové napětí platí při zapojení s uzemněnou katodou, bez automatického předpětí, např. u audionu. Konkrétně u Twinplexu se to týká prvního zpětnovazebního stupně. Ale jedná o skutečné napětí na anodě elektronky nastavené potenciometrem a snížené odporem za potenciometrem, nikoli o napětí anodové baterie, které může být podstatně vyšší. Druhý stupeň, který má v katodě obvod pro automatické předpětí, může pracovat s anodovým napětím plným.
Když už použijeme elektronku PCC88 či ECC88 s doslova převratnými parametry, proč trochu „nepřevrátit” i schéma zapojení? Jistě, v zásadě ponecháme Twinplex Twinplexem, ale proč zarytě trvat na zpětnovazební cívce v anodovém okruhu. Už mnohokrát v minulosti se u nepřímožhavené elektronky úspěšně použilo zapojení zpětné vazby vyvedené z katody. Proč tedy máme neustále kopírovat krkolomné zapojení, které původně vzniklo jen a pouze kvůli přímožhavené elektronce, která jiné řešení neumožňovala? Začátečníkům to usnadní výrobu výměnných cívek. I tlumivku, která se objevovala na prvních pláncích, pak můžeme vynechat. A nejen to, teď dokonce můžeme anodu vůči zemi zablokovat kondenzátorem. Většina začátečníků se velmi nerada pouští do stavby čehokoliv, co obsahuje cívky a nedej bože, pokud jde o cívky vícenásobné s různým smyslem vinutí, s mnoha odbočkami nebo vinuté tenkým drátem. Náš nový Twinplex proto bude obsahovat cívku jen jednu jedinou - pouze takovou, jaká je skutečně pro funkci nezbytně nutná. Navíc uspořádanou tak, by se předešlo možným chybám. Obdobně se budeme muset v zapojení zbavit transformátoru. Transformátorová vazba by sice byla u triody velmi vítaná, protože poskytuje větší zesílení, ale začátečník dnes už vhodný transformátor s vysokou impedancí a poměrem 3:1 až 5:1 nikde nekoupí.
Pozměněné schéma zapojení - vhodné pro krátkovlnný poslech:
Přístroj je řešený jako „terénní” či „táborový”. Proto je elektronka žhavená z dvanáctivoltového gelového akumulátoru. Dvanáctivoltové napájení je dnes obecně nejdostupnější. Protože je vlákno elektronky stavěné na napětí nižší, je potřeba omezit žhavící proud srážecím odporem. Jeho hodnotu je zapotřebí bezpodmínečně dodržet, jinak může dojít ke zničení elektronky (nejen přepálením, ale škodí jí i dlouhodobé podžhavení). Elektronka podle datashetu není stavěná pro bateriové napájení, ale odpor tento problém částečně řeší a odmění se vám tím, že prodlouží životnost vlákna elektronky. Žhavící vlákno má totiž ve studeném stavu šestkrát menší odpor, než má za tepla. Vřazením srážecího odporu se významným způsobem omezí prvotní proudový náraz do studeného vlakna, který vzniká při zapnutí přístroje. Pokud použijete odpor o hodnotě 16 ohmů, je úplně jedno, zda vložíte do přístroje elektronku PCC88 (Uf=7,6V/If=0,3A) nebo ECC88 (Uf=6,3V/If=0,365A) či E88CC, žhavící proud který bude přes odpor procházet v praxi vyhoví všem třem typům. Pokud použijete pouze elektronku PCC88 můžete srážecí odpor nahradit žárovečkou 6,3V/0,3A. Ta odvede tutéž práci co odpor a ještě si s ní můžete navíc osvětlit stupnici.
Anodová baterie je složená ze 2 až 5 devítivoltových baterií nebo ze 4 až 10-ti klasických plochých baterií 4,5V. Je to sice poměrně drahá investice, ale anodová baterie z destičkových baterií má skladovatelnost několik let a vydrží desítky provozních hodin. Pokud si anodnovou baterii složíte z plochých baterií, nevyjde to o moc dráž a získáte tím až stovky provozních hodin. Větší počet anodových baterií zvyšuje pouze výkon NF stupně a hlasitost, protože napětí pro audion je regulované potenciometrem a zůstává tak s ohledem na nastavení zpětné vazby v zásadě pořát stejné, citlivost přijímače se nemění. V nouzových podmínkách lze anody elektronky napájet i pouze ze žhavícího akumulátoru (viz. propojka ve schématu). Hlasitost na poslech běžných rozhlasových stanic na středních i krátkých vlnách bude i bez anodové batrie plně dostačující. Pro poslech SSB na radioamatérských pásmech už bude hlasitost při napájení anod jen dvanácti volty dost malá a také odbočka na cívce se bude muset v některých případech posunout výš, aby zpětná vazba správně fungovala, ale i tak to jde v praxi použít. (Je mi jasné, že kutilové snadno dokáží postavit dokonalý měnič pro získání vyššího anodového napětí z napětí žhavícího. Ale ruku na srdce, střídač osazený moderními polovodiči tak nějak k elektronkovému přístroji nesedí. Úplně jinou atmosféru by to dostalo, kdyby bastlíř raději použil nějaký mechanický vibrátor.) Ladící kondenzátor je záměrně zvolený s malou kapacitou, aby byla jednotlivá radioamatérská pásma rozprostřená přes celý ladící rozsah. Pro dobré naladění a poslech CW i SSB je to nezbytná podmínka. Každá vzduchová výměnná cívka obsahuje uvnitř pevný kondenzátor a seřizovací trimr, kterým je sama o sobě předladěná na „horní konec” příslušného radioamatérského pásma. K základní výbavě začínajícího posluchače by měly patřit cívky pro rozsahy 1,8MHz; 3,5MHz a 7MHz, kde nalezne spoustu zajímavých stanic, které přístroj hravě zachytí. Samozřejmě je možné udělat si k Twinplexu libovolný počet cívek, ale je potřeba připomenout, že i když horní KV pásma zpětnovazební audion zvládá také, chová se na nich už o poznání hůře než na pásmech spodních a tak na například na 28MHz už nemůžeme od Twinplexu očekávat kouzla, která hravě zvládá dole na „osmdesátce”.
[autor: OK2TAR, datum: 11.9.2014, licence: CC-BY-ND]
§ 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, získané vlastním studiem a praktickými pokusy. Při nich nebyla důsledně řešena problematika bezpečnosti, ochrany před úrazem nebo škodou, ani souladu s platnými normami, bezpečnostními nebo jinými předpisy. Stránky jsou proto pouze informací o vlastních poznatcích, studiu a zkušenostech, nejsou odbornou radou nebo odborným návodem ve smyslu nového Občanského zákoníku. Praktickým využitím těchto informací podstupujete riziko škody nebo úrazu. Veškerá rizika podstupuje sami a autor stránek za ně nepřebírá žádnou zodpovědnost. Výrobu nebo úpravy všech zde uvedených zařízení provádí každý na vlastní nebezpečí. Výkresy, náčrty a konstrukce neprošly žádným schválením podle ČSN, ISO ani jiných norem a je věcí realizátora, aby si toto zajistil.