Avec la lampe finale de puissance, la valve est à l'origine de 80% des pannes de nos vieilles TSF ...
Pourquoi ? tout simplement car ces 2 lampes sont parcourues par la totalité du courant (à part la finale qui n'en consomme "que" 90%). Ces 2 lampes sont donc soumises à rude épreuve, étant par principe utilisées à leurs limites, et par conséquent s'usent vite.
A l'époque d'utilisation nominale des récepteurs, le dépanneur intervenait quasiment tout le temps sur ces 2 lampes; plus tard, lors de la nième panne, le propriétaire décidait de mettre au rebut son poste, poste qui présentait bien souvent une panne sur la finale ou la valve.
Aujourd'hui, lorsqu'on récupère un poste secteur, si ces 2 lampes sont présentes elles sont bien fatiguées, mais bien souvent elles sont même absentes !

Bref, pouvoir remplacer ces 2 lampes par des montages modernes est indispensable. Cette étude va porter sur les valves : tout d'abord, je vais vous présenter l'ersatz que je fais couramment, et ensuite des améliorations possibles qui permettront, grâce à leurs particularités, une aide au diagnostic lors de la restauration d'un récepteur.



Une 506 européenne à broches



Une 1883 transcontinentale



Une CY2 transcontinentale

Je fabrique cet ersatz depuis pas mal de temps maintenant et il donne satisfaction sur tous les récepteurs. Voici son schéma :


Quelques explications de fonctionnement :
Tout d'abord, on remarque les 2 diodes modernes -D-, des 1N4007 (ou autres, des BY127 par exemple) qui remplissent la fonction principale d'une valve biplaque : redresser les 2 alternances.

On voit aussi, en série aves ces 2 diodes, 2 résistances, Ra, qui ont la fonction suivante :
Elles limitent, dans une certaine mesure, l'intensité maximale dans le circuit, en cas de "coup dur", par exemple une fuite exagérée du premier condo de filtrage (mais pas un court-circuit franc). Elles préservent ainsi le fil très fin de l'enroulement secondaire HT du transfo du poste. Quand on voit le prix de cet organe, ça vaut le coup de mettre 2 résistances en plus, non ?
Leur valeur n'est pas critique, quelques centaines d'ohm seront très bien. On perd un peu de tension (si on table sur 20 mA par branche, avec 330 ohm, on perd 6,6V seulement), mais c'est sans conséquence sur le fonctionnement du récepteur.

En parallèle avec les diodes, on trouve des condos de quelques nF. Ces condos, pas forcément nécessaires, éliminent (un peu) le bruit de commutation des diodes, qui pourrait être gênant pour les étages HF, créant des interférences par battement avec des harmoniques. Bon, je les mets systématiquement dans l'ersatz AZ55, mais dans la suite de l'article, vous verrez que je ne les ai pas toujours mis.

Enfin, on trouve 2 résistances, Rf, qui simulent le filament de la valve. En effet, on trouve plusieurs câblages possibles du +HT redressé :
- soit sur une des bornes du filament (n'importe laquelle)
- soit sur une prise médiane de l'enroulement de chauffage
Ce qui veut dire que le mieux est de constituer une prise médiane virtuelle, en câblant 2 résistances de valeur identique, qui peuvent être calculées à partir du courant consommé par le filament d'origine, mais on peut mettre plus, histoire de gagner un peu d'énergie. En général, je mets une trentaine d'ohm (ce qui donne 60 mA de courant "filament" sous 4V)

Le câblage de ce genre d'ersatz ne présente pas de difficultés particulières et ne prend qu'un volume très restreint, ce qui permet de l'installer dans le culot de la vieille lampe (si on l'a) et même de le coiffer par la vieille ampoule (si on l'a aussi). Dans ce cas, évidemment, il faut couper les fils de l'ancienne valve).


Montage des broches, munies des résistances, dans le culot



Soudage des diodes et des condos, après immobilisation des broches à la colle thermo



Capotage de l'ersatz standard




L'ersatz standard (à droite) à côté d'une version réutilisant l'ampoule d'origine (à gauche). Les culots sont des fabrication "maison" à partir de moulages, les broches sont de la barre de laiton de 3.

Dans sa version de base, l'ersatz AZ55 protège le transfo d'alimentation en cas de fuite (même sévère) des condos de filtrage, mais pas de leur CC franc. Dans ce cas, on va à la catastrophe si on ne prend pas de précaution. Bien sûr, l'expert que vous êtes sait qu'il faut si ce n'est les changer, du moins vérifier les condos chimiques d'un récepteur, mais bon, ce serait bien d'avoir une valve indestructible (ou presque) et qui en plus, se ficherait des court-circuits...

C'est pourquoi j'avais étudié ce circuit :


explications:
On retrouve les diodes, les condos et les résistances de filament.
Par contre, les résistances de protection en série avec les diodes ont disparu, remplacées par l'ensemble formé par une ampoule et une résistance de 2k2 (3W).

Comment cela fonctionne-t-il ?
L'ampoule est une ampoule servant dans les frigos, c'est une 220V/15W. A froid, son filament présente une résistance assez faible et ce, tant que l'intensité qui le parcourt est modérée. Pour un fonctionnement nominal du récepteur, c'est-à-dire pour un courant redressé de l'ordre de 20 à 40 mA, le filament rougit à peine, la tension à ses bornes reste faible (inférieure à 30V pour 40 mA), la résistance équivalente est de l'ordre de 700 ohm.
Si jamais le condo de filtrage se met à fuir, le courant va augmenter, l'ampoule va s'éclairer de plus en plus, pour atteindre son éclairement nominal lors d'un court-circuit franc : en effet, à ce moment, la tension redressée est de l'ordre de 200V sur la plupart des récepteurs (et encore, c'est un maximum).

On voit donc que le filament de l'ampoule agit comme une CTP : résistance faible à faibe courant, ne s'opposant pas ou peu à ce courant, assurant un fonctionnement normal de l'alimentation du récepteur. En présence d'une anomalie qui fait que le courant augmente brutalement, la résistance du filament va augmenter (3000 ohm à 220V) limitant ainsi le courant à 70 mA environ. Le transfo est alors bien protégé.

La résistance de 2k2 est là au cas où l'ampoule verrait son filement coupé : la valve fontionnerait toujours, en mode dégradé, mais le récepteur serait toujours opérationnel.

Le câblage de cet ersatz utilise donc une ampoule qu'on monte soit à demeure, soudée donc (car normalement, elle est inusable, vu le faible courant qui la parcourt), ou si on veut pouvoir la changer, sur douille à vis. Voici cet ersatz, en version "solide" :


l'ampoule est carrément noyée dans la résine ...

Monté sur un Philips 830A, le courant redressé étant de l'ordre de 30 mA, voilà l'éclairement du filament de l'ampoule :


Le filament rougit à peine, comparé à la luminosité de l'ampoule de cadran


On peut noter qu'avec cet ersarz on a une indication qualitative du courant : en effet, avec un peu d'habitude, on reconnait le rougeoiment normal du filament en présence d'un courant "normal"; au contraire, en cas de fuite du premier condo de filtrage, on verra tout de suite une augmentation de l'éclairement.
Si la lampe finale est pompée, ne consommant presque plus de courant, le filament ne rougira même pas.
Notre ersatz est devenu (presque) un milliampèremètre; ou tout au moins une aide au diagnostic...

Pourquoi ne pas installer un milliampèremètre numérique de tableau sur l'ersatz de base ?
Voici le schéma du circuit essayé :


On reconnait les diodes et leurs résistances de l'ersatz standard : D5-D6 et R2-R3
Par contre, les résistances du filament ont été remplacées par un pont de Graetz, qui permet de fournir une tension redressée de l'ordre de 4V à partir du 4V alternatifs de chauffage. Cette tension continue suffit à alimenter un millivoltmètre de tableau.
Le point commun des cathodes des diodes est relié au - du pont, qui est représenté par le signe de masse sur le schéma, au travers de la résistance de mesure R1 de 1 ohm.
Cette résistance convertit le courant qui la traverse en une tension qui doit être filtrée par une cellule R6-C2 car le courant est pulsé, c'est sa valeur moyenne que l'on veut afficher. Cette tension filtrée, +U, est envoyée sur l'entrée du millivoltmètre de tableau, qui devient donc un milliampèremètre, de calibre 200mA.

L'appareil de tableau doit être "programmé" en forçant l'allumage de la virgule du 3° digit afin d'avoir un affichage de la forme "199.9 mA".
Je n'ai pas fait de version définitive de cet ersatz, étant trop volumineux, mais on pourrait envisager de munir l'ersatz standard de 3 douilles sur lesquelles on pourrait sur demande, brancher l'appareil de tableau.
Voici la maquette sur un Philips 830A :


Le courant redressé est donc compris entre 28 et 29 mA ...

schéma de cet ersatz en PDF

Et si on créait carrément un milliampèremètre simplifié, à affichage digital, dans l'ersatz ?
Il suffit (par exemple) d'utiliser un microcontrôleur (un PIC) qui va mesurer le courant et l'afficher sur des indicateurs lumineux.
Les Numitron sont bien pour cette utilisation; en effet, la tension disponible (4V alternatifs) n'est pas franchement compatible avec les autres afficheurs, les Numitron eux, vont s'en contenter puisque ce sont des lampes à incandescence disposés en 7 segments.

Voici le schéma de cette maquette :

Partie ersatz de valve, ressemblant beaucoup à la précédente



Partie affichage

quelques explications:
Le PIC est un 16F876 qui contient un CAN qui va convertir la tension aux bornes de la résistance de mesure du courant en un nombre entre 0 et 99; nombre qui sera affiché sur 2 Numitron.
Comme l'alimentation du PIC n'est que de +4V, et qu'elle va être passablement variable (à cause des fluctuations du secteur), je n'ai pas pu utiliser la référence interne. J'ai donc programmé le CAN du PIC en référence externe, c'est pourquoi on trouve une zener de 3V entre les broches RA3 et RA2 (qui sont les entrées de la référence externe).
La résistance de mesure est de 23,5 ohm afin d'obtenir la valeur 100 pour 100 mA exactement.
A noter que le logiciel "sature" l'affichage à 99, même si le courant est supérieur à cette valeur.

Pour commander les 14 segments au total, il faut 14 transistors (j'aurais pu utiliser 2 circuits ULN2000).
Les Numitron sont donc alimentés par la tension "cm" qui est du 2V alternatifs, ça pourrait paraitre faible, mais en fait ils s'allument suffisamment comme on pourra le voir sur les photos ...

Le câblage commence par la partie "valve" inclus dans le culot européen 4 broches :

les diodes et leurs résistances



le pont de 4 diodes



le câblage des diodes sur la résistance de mesure



L'immobilisation des composants à l'aide de colle thermo

Voici la partie affichage câblée en volant sur un bout de carton :

l'envers du décor ...



le bon côté : les Numitron et le PIC

Et voici cet ersatz installé sur le Philips 830A :

29 mA, comme avec le milliampèremètre de tableau !

On a là un ersatz de valve doublé d'un bon appareil de mesure du courant qui pourra servir, non pas à demeure sur un poste (aucun intérêt car une fois le châssis dans le caisse, on ne verrait pas l'affichage !), mais lors de dépannages sur un châssis en diagnostic : l'indication du courant évite de sortir le multimètre et surtout de couper le circuit quelque part dans le récepteur pour y insérer l'ampèremètre.

schéma de cet ersatz en PDF

L'ersatz précédent est assez précis, mais peut paraitre compliqué à fabriquer : il faut des Numitron, que tout le monde n'a pas (je peux vous en fournir si vous le désirez) et un PIC programmé (lui aussi, je peux vous le fournir). De plus, il serait bon de faire une version sur circuit imprimé ...

En laissant de côté la précision, on peut toutefois réaliser une valve indicatrice plus simple à faire, en utilisant un afficheur fluo (VFD) comportant 7 pastilles (encore un truc russe que je peux vous fournir !)
Voici son schéma :

Partie ersatz de valve qui comporte un élévateur de tension pour le VFD



Partie affichage

quelques explications:
L'élévateur de tension est un tripleur qui permet de créer du +12V (+B), suffisant pour illuminer le VFD.
La conséquence de l'utilisation de ce tripleur, est qu'on n'a plus le pont et donc qu'il faut recréer le filament avec 2 résistances en série (R4 et R5).
On redresse également le 4V pour générer du +4V pour le chauffage du filament du VFD. (+A)

Les pastilles sont disposées en ligne et on a un fonctionnement de l'ensemble du type "bar-graph" : les diodes D6 à D11 forment une échelle de tensions par pas de 0,6V qui sature les uns après les autres les transistors.
Lorsque la tension +U est inférieure à 0,6V, aucun transistor n'est conducteur, toutes les pastilles sont éteintes. Lorsque +U dépasse 0,6V mais reste inférieur à +1,2V, seuls T8 et T1 sont saturés, il n'y a que la première pastille allumée. Et ainsi de suite, une nouvelle pastille s'allumant à chaque fois que la tension +U franchit un multiple de 0,6V.
Il convient donc de bien choisir la résistance de mesure pour, par exemple, allumer une pastille pour un courant de 10 mA, soit toutes les 7 pastilles allumées pour 70 mA.

Voici le VFD type IVLM1 :

longueur de l'ampoule = 70 mm, diamètre = 7 mm, distance entre 2 pastilles = 6,7 mm

La maquette a été câblée en volant sur un disque de carton :




Un tube de carton permet de contenir le circuit :



et voici l'ersatz installé sur le Philips 830A :

il y a 3 pastilles d'allumées, ce qui correspond à un courant de 30 mA

Cet ersatz, moins précis que la version digitale à Numitron et néanmoins tout à fait efficace : il donne une bonne indication, sous forme analogique linéaire de l'intensité du courant redressé. L'usure de la lampe finale se traduira par l'extinction des 2° et 3° pastilles, la première restant seule allumée. Au contraire, un condo fuyard se repèrera facilement par la 4°, 5° .. pastilles allumées.
Bref, encore une bonne aide au diagnostic !

schéma de cet ersatz en PDF

Tout le monde n'a pas de VFD russe sous la main ... par contre, des Leds 3 mm sont plus faciles à trouver, non ?
Voici un autre schéma :

Partie ersatz de valve déjà vu, avec un pont de 4 diodes



Partie affichage

quelques explications:
Je passe sur la partie ersatz qui n'a plus besoin de tripleur.
La partie affichage fait appel à 10 leds rouges de 3 mm, disposées sur un arc de cercle. On retrouve l'échelle de tension mais à 10 cellules.

Le câblage est plus simple encore :



Les 10 leds sont fixées sur le disque de carton de 30 mm de diamètre environ. A l'arrière, toute l'échelle de tension est câblée (transistors, résistances, diodes)
La partie ersatz de valve est encore une fois dans le culot européen.

Voici l'ersatz en fonctionnement, toujours sur le Philips 830A :

au flash, on ne voit pas trop les leds allumées ...

Les voici, sans flash :

3 leds allumées = 30 mA, comme l'ersatz à VFD

Voici le circuit consolidé après essais :



schéma de cet ersatz en PDF

Cet autre circuit est donc un ersatz de valve aussi, mais comporte une disjonction qui s'enclenche si le courant redressé est supérieur à une certaine valeur prédéterminée. Pour réarmer le circuit qui a disjoncté, il faut soit couper l'alimentation du récepteur, soit enlever l'ersatz de son support.
C'est donc un autre concept de protection : si jamais le courant augmente, suite à un condo fuyard par exemple, le disjoncteur va couper de façon définitve la tension redressée, préservant donc le précieux transfo secteur et évitant aussi des risques de surchauffe !

Voici son schéma :



quelques explications:
On reconnait grosso-modo le circuit de l'ersatz standard (D3D4 et R2R3), mais au lieu du pont de redressement à 4 diodes classique ou du tripleur déjà rencontrés, il y a là un doubleur de tension D1D2 et C1C2 qui délivre presque 10V.
La mesure du courant se fait grâce à R1, comme à l'habitude, à part que l'on voit qu'il est possible d'ajouter la résistance R9 en parallèle avec R1 pour diminuer sa valeur. Nous verrons en dessous le pourquoi de cette disposition.

Le coeur du montage est le comparateur U1 (un LM311) qui compare en permanence la tension aux bornes de R1/R9, filtrée comme d'habitude par R6/C3, à une tension de référence fournie par une zener de 3 volts, D6. A noter que le comparateur présente un léger hystérésis de 0,2V environ grâce à R4/R5. Ce comparateur commande le relais RL1 qui :
- coupe le circuit de redressement par le contact repos K1R (ce qui a pour conséquence de ne plus alimenter du tout en HT le récepteur)
- établit le circuit travail K2T (ce qui a pour conséquence d'auto-entretenir le relais au travail, conservant donc le circuit en disjonction, même si le courant s'est annulé suite à la coupure par K1R)

Tant que le courant passant par R1/R9 est inférieur à un seuil, déterminé simplement par le quotient de 3,2V par la valeur de R1//R9, le relais est au repos. Si le courant dépasse ce seuil, le relais colle, provoquant la disjonction et la LED s'allume, prévenant le dépanneur de la disjonction.

Si R9 n'est pas installé, seule R1 est en circuit, et le seuil de disjonction est de 32 mA (ce qui est bien adapté au Philips 830A puisque celui-ci consomme 29 mA).
On remarquera qu'on a toujours R1 en circuit, même si R9 est absente. Ceci préserve le comparateur de la surtension qui apparaitrait si, R9 étant absente, il n'y avait pas eu de résistance R1 à demeure : on aurait eu entre les cathodes des diodes de redressement et le doubleur de tension toute la haute tension redressée !!

Si toutefois on désire un autre seuil, il suffit d'ajouter R9 dont la valeur sera choisie en utilisant ce tableau:


J'ai câblé la maquette de cet ersatz sur un rectangle de rectangle en collant les gros composants (relais, doubleur, LM311) :


Les 2 douilles qui permettent d'insérer R9 en parallèle avec R1

L'essai sur le Philips 830A s'est déroulé de la manière suivante :

mesure du courant normal avec l'ersatz-milliampèremètre : 29 mA



installation de l'ersatz-disjoncteur et préparation d'une grosse résistance de 18kohm qui va servir de "défaut"



L'endroit où je connecte cette résistance pour augmenter le courant redressé



Paf, dès que les contacts de la résistance sont établis, l'ersatz disjoncte !



vérification du courant grâce encore à l'ersatz-milliampèremètre, résistance de 18kohm connectée : 32 mA, ce qui est la valeur du seuil nominal

Cet ersatz rendra de multiples services lors de dépannage ou même lors de l'étude d'appareils, par exemple d'amplificateurs de puissance. Il préservera les transfos secteur, mais aussi ses propres diodes car on n'est pas à l'abri d'un contact fortuit d'une ligne HT à la masse, ou même d'un défaut de composant.

schéma de cet ersatz en PDF