Fuente de alimentación para radio portátil PRC-6/6   Leave a comment

Después de una larga pausa, vuelvo con un artículo sobre la radio portátil PRC-6/6 y sobre cómo hacerla funcionar construyendo un circuito inversor que se alimenta de una batería común de 12 voltios. Pero, antes de meternos en harina, síganme y lean un par de inocentes advertencias de rigor. Nada de particular, lo habitual en estos casos, no vaya a ser que…

ADVERTENCIA nº 1: el circuito que se describe a continuación en este artículo no ha sido diseñado de manera profesional, ni pretende serlo, si no todo lo contrario. Soy un total principiante en la electrónica y consciente de que con probabilidad tiene fallas e ineficiencias de todo tipo. No hay ninguna garantía de que te vaya a funcionar correctamente. Solo puede considerarse como un primer paso de un largo camino de aprendizaje  y todo comentario y crítica constructiva al respecto es bienvenido. Así que ten en cuenta todo esto si pretendes dar un uso práctico a la información que aquí publico.

ADVERTENCIA nº 2: ¡alto voltaje! El circuito genera voltajes peligrosos así que si te interesa reproducirlo de alguna manera se supone que sabes lo que estás haciendo y que vas a tener cuidado. El autor de este artículo (o sea, yo) no se hace responsable de ningún daño causado derivado de la lectura y puesta en práctica del mismo de lo aquí publicado, ya sea a ti, a tu radio, tu perro, novio/a, sillón favorito o cualquier otra persona o cosa a la que tengas estima.

Bueno, ya lo he soltado. Ahora, ¡ya podemos ir al grano! Bueno, al grano al grano… si ya conoces la PRC-6 y lo que de verdad te interesa es la fuente de alimentación, ve directamente a la sección correspondiente más abajo. Si te interesa un poco de información previa sobre la radio, sigue leyendo…

Radio portátil AN/PRC-6 y PRC-6/6

La PRC-6/6 es la versión germanooccidental  de la muy conocida AN/PRC-6 (RT-196) original norteamericana, y que es uno de los primeros walkie-talkies en fabricarse (en su momento se hacía uso del término handie-talkie). El PRC-6 es un radio transmisor portátil de modulación FM en modo F3 (voz) con una potencia de transmisión de 1/4 W para un alcance aproximado de una milla o 1,6 kilómetros en terreno despejado. Como el propio manual de mantenimiento (TM 11-4069) describe es un

“[…] receptor y transmisor miniaturizado, de bajo consumo, alimentado con batería, diseñado para comunicación FM en distancias cortas. Altamente portátil, está pensado principalmente como handie-talkie para tropas de infantería a pie.”

¿Es el enemigo?

¿Es el enemigo? PRC-6 con auricular externo acoplado.

Efectivamente, para los estándares de la época bien puede decirse que es miniaturizado y altamente portátil, a pesar de su tamaño y peso, ligeramente por encima de los 3 kg incluyendo la batería. Toda una obra de arte de la técnica de válvulas de vacío que comenzó su desarrollo justo al final de la II Guerra Mundial, en 1945, y comienza a utilizarse en la Guerra de Corea extendiendo su vida útil hasta Vietnam; aunque, como es habitual, continuó siendo fabricada, versionada y utilizada hasta mucho después en otros países de la OTAN como Francia, Alemania, Grecia o Italia. Su historia es paralela a la de la radio de campaña AN/PRC-10 que vimos en una entrada anterior.

Su característica forma curvada, mucho más elegante que la de su también famoso y sobrio predecesor BC-611le valió el apodo de “Banana” que acabó dando nombre a toda la familia de variantes que surgieron en décadas posteriores (también se le llamó “the Prick”). Personalmente me parece un diseño muy bonito y característico. Extremadamente simple en su manejo, para que pueda utilizarse fácil y rápidamente en combate con una sola mano, cuenta únicamente con tres controles: interruptor de encendido (con dos modos posibles), botón PTT (push-to-talk) para transmisión en modo simplex y ajuste de volumen. No hay ningún dial para sintonización: la PRC-6 original solo usa un canal, prefijado entre 42 posibles en el rango entre los 47 – 55.4 Megahertzios, con una diferencia de 200 Mhz entre cada uno. El canal se selecciona sencillamente insertando un cristal con la frecuencia adecuada en la circuitería de la radio. Es necesario calibrar la radio después de cada cambio de cristal, para lo que se proporciona un dispositivo de ajuste ID-292. Incorpora asimismo un conector para operar la radio con un auricular externo o handset H-33/* (ver foto).

Esta radio y sus distintas versiones se hicieron muy populares entre los aficionados por su diseño, precio, y por cubrir la banda amateur de 6 metros en EEUU, Canadá e Inglaterra (50-54 MHz en América, 50-52 MHz en Reino Unido). Parece ser que hace tiempo eran relativamente abundantes, pero ahora mismo las AN/PRC-6 estadounidenses originales de la época de Corea o Vietnam no son tan comunes, y menos en buen estado y/o con precios asequibles, aunque todo depende siempre del interés que se tenga.

Como tantas otras veces vienen en nuestro auxilio los amigos alemanes 🙂 Su versión PRC-6/6 es interesante por varios motivos: externamente es prácticamente idéntica, a la original; la circuitería es muy diferente pero sigue siendo valvulera, nada de transistores aquí dentro por favor; y es más fácil de encontrar, en Europa, a buen precio y buen estado. Especialmente – y como es lógico – en el mercado alemán que suele tener unos precios más razonables.

PRC-6/6 vista frontal

PRC-6/6 vista frontal

PRC-6/6 vista lateral: una funkgeräte con curvas

PRC-6/6 vista lateral: una funkgeräte con curvas

La principal diferencia con la original es que la alemana puede ajustarse para sintonizar hasta 6 canales fijos, en vez de solamente 1 (de ahí el sufijo “/6”) . Igualmente depende de cristales de frecuencia fija para establecer los canales. Mediante un selector rotatorio se selecciona uno de los 6 canales, y este mando está situado en el lugar donde la original tiene un conector BNC para una antena auxiliar: esta es la principal diferencia exterior entre la PRC-6 americana y su versión germánica, dejando aparte las etiquetas, textos y otras marcas.

Nude & rude

Nude & rude

Otra cosa que comparten ambas versiones es la batería, modelo BA-270/U, y que, al igual que en otros casos similares, es el punto débil a la hora de resucitar este tipo de radios de tubos: son baterías de voltajes múltiples, algunos de ellos muy altos, para los distintos elementos electrónicos de la circuitería y las válvulas del radiotransmisor. Un tipo de baterías imposibles ya de encontrar y que, al ser de tipo seco, se degradan con el paso del tiempo con lo cual ninguna de las originales ha llegado hasta día hoy en condiciones.

Así que para poner en marcha de nuevo a una de estas supervivientes, las opciones se reducen a fabricar o encontrar algún apaño que provea de los voltajes necesarios: 90, 45, 4,5 y 1,5 voltios. Afortunadamente la PRC-6 y sus versiones cuentan con bastante espacio libre en el compartimento de la batería. Una solución muy común es crear un paquete en forma de batería a base de pilas rectangulares de 9 voltios para los voltajes de 90 y 45 v, junto con otras de 1,5 y 4,5 v para el resto.

Adaptador de baterías francés BA-491A

Adaptador de baterías francés BA-491A

Al igual que hice en el caso de la AN/PRC-10, otra opción es usar alguno de los adaptadores que el ejército francés diseñó construyó amablemente en su momento cuando adoptaron este tipo de radios de origen americano y comprobaron que era un auténtico engorro depender de las complejas baterías originales. Para la PRC-6 y 6/6 pueden encontrarse buscando por los códigos DY-29-ABA-491A y funcionan con pilas de tipo D.

Otra posibilidad es que alguien nos construya y venda un inversor que haga funcionar nuestro aparato; el ejemplo omnipresente es el de Pietro Noto, un italiano que lleva muchos años haciendo precisamente eso: construir y vender fuentes de alimentación para radios antiguas y al que se hace mención en multitud de páginas y foros del ramo. Yo le compré por eBay una para mi AN/PRC-10 y debo decir que funciona perfectamente. En el enlace anterior aparece una dirección de email de contacto, pero desconozco si está activa. En otra página pueden verse fotos de la PSU de Pietro y el adaptador francés mano a mano.

De todas formas, y si ninguna de las opciones anteriores te cuadra o te gusta la aventura, siempre queda la posibilidad mucho más interesante de…

¡Hacerlo tú mismo!

Este es mi segundo intento de construir una fuente de alimentación (PSU, Power Source Unit) para un radiotransmisor de este tipo. En el caso anterior se trataba de la AN/PRC-10, para la que conceptualmente la idea es muy similar: 4 voltajes (135 V, 67,5 V, 6 V y 1,5 V), y de los dos mayores el menor es la mitad del mayor. Este primer intento fue un tanto frustrante aunque no es de extrañar, ya que solo contaba con una “receta” demasiado compleja para mi inexperiencia en estos temas, y  no fui capaz de refinarla y completarla  por mi mismo. Finalmente acabé comprando las fuentes para la PRC-10 y la PRC-9 pero al menos aprendí a fabricar mis propias placas PCB con el método de transferencia de tóner, lo cual me va a ser muy útil en futuros circuitos sin duda; y algunas de las piezas de ese primer intento me han servido también para la PRC-6/6.

Los voltajes a conseguir como ya se dijo son 90, 45, 4,5 y 1,5 voltios. En cuanto a la corriente, la referencia que tengo es la de la PRC-6 americana, ya que aun no he encontrado los manuales de la versión alemana:

Application Voltage Current
Rx filament 1.5 V 440 mA
Tx filament 1.5 V 1,000 mA
Rx plate & screen 45 V 13 mA
Tx screen 45 V 14 mA
Tx Plate 90 V 28 mA
C bias 4.5 V 8 uA

Por las mediciones que he realizado los consumos de la PRC-6/6 parecen ser más bajos, no obstante siempre es mejor tomar estimaciones conservadoras y elegir los componentes acordes a ellas.

Para este circuito de fuente de alimentación partí también – lógicamente – de un diseño preexistente y esta vez sí que me funcionó para darme el primero de los voltajes (90 voltios) que necesitaba para resucitar la radio: ya solo hacer funcionar el transformador fue un triunfo para mi. Eso me animó a continuar y completar el circuito con el resto de elementos necesarios para generar todos los voltajes.

El circuito original es el siguiente y está tomado de dos artículos (Simple Inverter brought to us by Jan Terranea y An unusual HT inverter for surplus equipment, by Jan, PA0CHS) de la web de The Wireless-Set-No19 Group Royal Signals, a quienes concedo el debido crédito:

El esquema aquí mostrado está sacado del primero de los artículos, más completo, aunque para la construcción del transformador seguí las especificaciones del primer artículo: 30 vueltas para el primario, 250 vueltas para el secundario, lo que con las piezas y el tipo de alambre utilizado (0,5 mm y 0,3 mm respectivamente) y con un mínimo ajuste resultó en una tensión de salida de unos 90 voltios prácticamente exactos. Sobre el diseño original explicado en el primer artículo la única variación importante que tuve que realizar es el C5, que utilizando la especificación recomendada (about 10 uF electrolytic about twice the HT-voltage, que sí sirve para C4) no me funcionaba hasta que tras varias fases de prueba-y-error probé a colocar en su lugar un condensador de 400 V 120 uF que tenía disponible de una fuente de alimentación de un ordenador portátil desmontada tiempo atrás, y todo comenzó a funcionar correctamente (con seguridad es posible utilizar uno de menor voltaje pero dejando siempre un buen margen). Para L1 también utilizo un elemento de capacidad distinta a la especificada, en este caso una inductancia de 470 uH en vez de los 2-10 mH recomendados en el artículo, ya que no pude encontrar una pieza con esas especificaciones. Parece funcionar bien así, no obstante, por el momento.

El siguiente paso, una vez comprobado que el diseño básico funciona (colocar una resistencia 10K como carga es suficiente y el transformador debería comenzar a zumbar), es sacar un central tap del transformador que nos de una salida de 45 voltios para tener los dos altos voltajes requeridos. Se duplica la circuitería de salida del transformador (diodo, inductancia y condensadores asociados) cambiando nada más el condensador de 400 v 120 uF por uno de 100 v 100 uF que resulta suficiente.

Una vez montado y probado en la protoboard (tuve que darle unas cuantas vueltas más de lo que cuento aquí… la parte de bobinar el transformador hasta dar con las vueltas adecuadas es especialmente tediosa) la siguiente fase es conseguir los voltajes de 4,5 y 1,5 v que faltan. En este punto ya podríamos tirar de una combinación de pilas tipo AA y petaca pero a) es un engorro y b) no mola tanto 🙂

La única alternativa que conocía fue la de usar un par de reguladores de conmutación (step−down switching regulator) con los que poder sacar las tensiones requeridas a partir de los 12 voltios de entrada (he usado 12 voltios porque tengo varias baterías de gel plomo-ácido por casa de un tamaño adecuado). No sé si es la mejor opción y de hecho, como decía en el aviso al principio del artículo, estaré encantado de veras de recibir todos los consejos y sugerencias que tú, estimado lector, me quieras dar a este o cualquier otro respecto.

Para el voltaje de 4,5 he utilizado un LM2575T-ADJ que tenía de proyectos anterioes y que saca 1 A de corriente de salida. Para la salida de 1,5 V, que exige un amperaje mayor, elegí un LM2576T-ADJ que provee hasta 3 A. NOTA: posteriormente, un amigo que sabe de verdad de electrónica y circuitos analógicos me comentó que sería posible usar reguladores de la serie LM317, LM338… más sencillos y baratos.

El esquema para ambos reguladores es idéntico excepto para los valores de las resistencias necesarias para realizar el ajuste requerido para cada tensión de salida:

  • LM2576: R1 = 4,7K, R2 = 1K.
  • LM2575: R1 = 1K, R2 = 2,68K
Esquema base de los reguladores

Esquema base de los reguladores

Finalmente tras muchas pruebas y ajustes, idas y venidas de la tienda de electrónica del barrio, surgió una versión funcional del circuito en la protoboard. ¡Y pude escuchar los primeros sonidos saliendo del auricular de mis PRC-6/6! Como principiante, debo decir que fue un momento realmente exultante 🙂 Por añadidura, así comprobé también que había hecho una buena compra: hasta ese momento, no sabía si las radios funcionaban o no eran más que un ladrillo…

A continuación era hora de medir consumos, con los siguientes resultados:

Transmisión

Transmisión (0,68 A)

Recepción (0,34 A)

Recepción (0,34 A)

Reposo (¿0,01 A?)

Reposo (~0,01 A)

 

 

 

 

 

El problema con los reguladores es que tienen un consumo constante incluso con la radio apagada, lo que va drenando poco a poco la batería hasta agotarla. Por tanto, lo recomendable es desconectar la batería cuando se almacene la radio. Este posiblemente es uno de los principales puntos de mejora del circuito. El mismo amigo que mencioné en la nota anterior sugirió utilizar el pin 1 como retorno del negativo conectado a un micro-relé que abriría la conexión con la batería al apagar la radio, evitando su descarga. Aún no he probado esta variante, pero ahí queda la idea para futuros diseños.

En cualquier caso ya es un gran avance personal y, sin perjuicio de que se pueda mejorar – sin duda – en un futuro, no me he resistido a montar el circuito en una placa, para poder utilizarla ya con las radios on the wild 😉 Este es el resultado:

PSU finalizada en placa

PSU finalizada en placa

Su lugar en el mundo

Su lugar en el mundo

Bueno, sin más dilación ya es hora de presentar el esquema del circuito con la esperanza de que pueda ser útil a alguien y de que sirva como base para un circuito mejorado. Como ya dije antes, y repito, no soy un experto en electrónica y entiendo que he pasado muchas cosas y cálculos importantes por alto y por tanto este circuito dejará mucho que desear en cuanto a eficacia… es sencillamente un punto de partida.

Esquema PRC-6 PSU

Esquema PRC-6 PSU. Pincha para verlo a tamaño completo.

Los códigos y valores de los componentes se encuentran en el diagrama (por ejemplo los diodos son 1N4007, y en el caso de los Schottky STPS340U). El transformador se compone de un núcleo de dos piezas ETD29/16/10-3C90, más los componentes adicionales (clips, carrete) que compré en su día a Farnell para el proyecto de la AN/PRC-10.

7 pin socket

7 pin socket

Hay una última pieza importante que es el conector hembra con el que se enchufa la fuente de alimentación a la radio. Afortunadamente se trata de un socket estándar para válvulas de vacío miniatura de 7 pines: no es algo que vayas a encontrar en la tienda de la esquina, pero sí en internet.

Una vez montado y probado el diseño el último paso fue dotar a la fuente de una caja adecuada. Yo he optado por piezas de tubo cuadrado de aluminio de 63.5 mm de lado (2 1/2 “) que caben bien dentro del compartimento de la batería. Cortadas a una longitud de 75 mm (¡pero esto depende del tamaño de las baterías que vayas a usar! hay que medir bien el espacio disponible) y cerradas con tapas de plástico para la medida del tubo hacen una carcasa perfecta para la fuente de alimentación.  Eso sí, tuve que montar el circuito en una placa más pequeña que la que se ve en las fotos, para que cupiese dentro.

No encontré tubo de dichas medidas, o similares, en ninguna tienda española, así que tuve que recurrir de nuevo a eBay (aquí y aquí para las tapas) y abonar gastos de envío… si tienes suerte quizás tengas una ferretería o carpintería metálica cerca donde lo puedas conseguir; o hacer la caja reciclando materiales que tengas a mano.

Acabado final

Acabado final

¡Y eso es todo! Si te ha gustado, y sobre todo si te animas a construir el circuito, tienes cualquier sugerencia o tu propio método o diseño para hacer revivir a estas pequeñas maravillas… ¡no olvides dejar tu comentario!

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Publicado 4 julio, 2014 por bravido en Coleccionismo, DIY, Electrónica

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