Reconstruction complète d'un oscilloscope Tektronix type 502A : alim du tube cathodique

7. Alimentation du tube cathodique

Essai N°1 (oscillateur)

Essai N°2 (oscillateur avec un noyau plus petit)

Réflexions (estimation de la puissance à fournir)

Essai N°3 (oscillateur chargé)

Essai N°4 (redressement THT)

Recâblage de l'étage

Essai de l'étage

Nouveau transfo

Essai du tube cathodique

Amplificateurs verticaux

Réglages - Etalonnage

Interventions diverses

Réflexions :

Comme précédemment, cet étage a été copieusement cannibalisé :


Zone clairsemée de l'alimentation THT
C'est même pire qu'avec l'alimentation générale et le calibrateur : il manque des barrettes relais et il y en a même une de cassée. Le transfo a disparu aussi.

Voyons d'abord la fonction de cet étage; les tensions d'alimentation du tube cathodique sont générées par un oscillateur à 40kHz commandant un transfo :


Oscillateur générateur
La lampe oscillatrice (V800) est montée en Hartley, le bobinage oscillant est formé de deux sections, le +HT étant connecté à une prise intermédiaire. Au secondaire, on a 3 enroulements certainement identiques, à grand nombre de tours pour obtenir des tensions proches de 3000V.
Contrairement à un générateur THT de téléviseur, celui-ci travaille en régime sinusoïdal et par conséquent, les tensions obtenues aux secondaires le sont aussi.
Le souci principal est que je n'ai pas le transfo ... Cependant, je peux le réaliser à partir des considérations suivantes :
- les tensions secondaires de 3000V, débitant dans le tube est dans les ponts diviseurs, doivent fournir entre 4 et 8W
- il faut environ 1W pour chauffer les filaments des 3 diodes 5642
- la fréquence de 40kHz oblige à utiliser un noyau ferrite
- je dois avoir des noyaux de ferrite : transfos de TV, alim à découpage ...
- la constante du transfo aux secondaires doit être de 1 tour pour 1,25V : en effet, les filaments des lampes seront alimentés par une simple boucle autour du noyau (donc Ks = 0,8 tr/V)

D'autre part, la photo suivante (Tekwiki) permet de voir comment se présentait le transfo et surtout, de mesurer grosso modo ses dimensions :


Mesure sur photo des dimensions, par proportion
Le principe de la mesure est simple : on fait une proportion entre la longueur d'un élément connu (par exemple une lampe 5642 ou une cosse relais) et le nombre de pixel pris par cet élément sur la photo. On applique cette proportion aux dimensions recherchées (ici, le transfo)
Bref, j'en déduis que la section du noyau est de l'ordre de 13x16 mm, soit environ 2cm² (en supposant que la largeur du noyau est égale au 1/3 de la largeur totale du noyau, comme pour les carcasses en E, mais il est possible qu'on ait affaire à un profil plus fin du noyau pour avoir une fenêtre plus grande pour les bobinages THT, et dans ce cas, la section serait inférieure à 2cm²)



Essai N°1 :

L'essai portera sur la faisablité de l'oscillateur avec ce genre de noyau (même s'il est trop grand pour la place disponible) :


Noyau de transfo THT de TVA noir et blanc, de section 2cm²
Le montage que je vais essayer est le suivant :


Montage d'essai. Je n'ai pas de 6DT5, ni de 6CZ5, mais une 5CZ5. La résistance en série avec son filament est nécessaire, donc.
Le circuit d'essai ne comporte que la partie oscillateur, sans le régulateur puisque sans le circuit secondaire, mais je prévois de pouvoir ajouter un secondaire BT pendant l'essai.

Pour réaliser le bobinage, j'ai imprimé des carcasses en PLA : une pour le primaire et une pour le secondaire BT
Pour le nombre de tours au primaire, je suis parti sur les considérations suivantes :
- la tension d'alim, 485V doit être diminuée par la résistance de découplage, par conséquent, on aura environ 450V sur la prise intermédiaire du bobinage
- la tension de déchet de la pentode est de l'ordre de 50V. Il reste donc 400Vcàc sur le primaire
- 400Vcàc, donnent 200Vcrête, soit 140Veff environ. C'est là la différence avec un transfo travaillant en impulsionnel comme sur un téléviseur.
- en partant d'un coefficient de 0,8tr/V, on obtient 112 tours au primaire
- pour le bobinage d'entretien (grille), j'ai noté sur le schéma Tektro : 3,6 -50V, qui doivent être les valeurs maxi et mini. On peut supposer que Cela fait environ 54Vcc, soit 27Vc, soit 20Veff. On aurait donc un peu plus de 15 tours. En prenant 10% de plus sur Kp par rapport à Ks, on trouve environ 18 tours. Bon, il vaut mieux en mettre un peu plus afin d'essayer car c'est plus facile de retirer des tours que d'en rajouter par la suite.
Le diamètre du fil n'est pas critique, mais il faut tout de même noter qu'aux fréquences habituelles utilisées dans les convertisseurs (10 à 100kHz) l'effet de peau n'est pas négligeable. Par exemple, à 100kHz, l'épaisseur de peau est de l'ordre de 0,2mm. Il est donc inutile d'utiliser des gros fils si on veut passer du courant : il vaut mieux utiliser plusieurs fils de plus petit diamètre, en parallèle. Dans le cas présent, la fréquence sera de l'ordre de 50kHz. L'épaisseur de peau - inversement proportionnelle à la racine carrée de la fréquence - sera multipliée par 1,4, soit près de 3/10 mm. Par conséquent, je peux me contenter d'utiliser du fil monobrin de cette valeur. J'ai du 3,15/10, ce sera parfait.


Réalisation du bobinage primaire
Le tube de cuivre de 16mm de diamètre permet de le maintenir facilement lors du bobinage.


Primaire terminé
Le bobinage réalisé est monté sur le noyau. L'étrier n'est pas installé, les 2 parties du noyau sont simplement posées l'une sur l'autre, un poids par-dessus les maintenant en place :


Installation provisoire du noyau
L'entrefer est pour l'instant réglé par les 2 cales d'origine (0,2mm).

Le câblage de cet essai est fait en volant, vu le peu de composants :


Circuit câblé
Il faut 2 alims HT : une fournissant le +485V et une, variable, fournissant la tension Ug2. Et bien sûr, du 6,3V pour le chauffage ...
Evidemment, ça oscille tout de suite :


Tension sur la bobine d'entretien (par rapport à la masse), donc avant la 3,9k
La tension anodique n'est pas mesurable avec l'oscillo sur le plus gros calibre. En effet, on doit avoir environ 800Vcàc ....


Tension sur la grille de la pentode

Il faut maintenant faire un essai de puissance. Pour cela, j'ai bobiné 10 spires sur la seconde carcasse que j'enfile sur l'autre branche du noyau. Ce bobinage est chargé par une résistance de 22 ohm (et une petite ampoule en parallèle qui sert de voyant de contrôle de l'oscillation donc)


Bobinage de charge

Le bobinage doit fournir 12Veff sous une puissance de l'ordre de 7W.
Là, pour obtenir cette tension, je dois augmenter la tension de G2 et ménager un entrefer plus important. Ce faisant, la fréquence augmente et donc je dois aussi augmenter la capacité du condo d'accord pour avoir une fréquence de l'ordre de 40-50 kHz.


Cales d'entrefer

Voici les chronogrammes relevés alors :


Tension sur le secondaire chargé
On a bien 12Veff.


Tension sur la bobine d'entretien


Tension sur la grille de la pentode
Les valeurs min et max sont très proches de celles indiquées sur le schéma d'origine, parfait !

Je considère donc que je suis proche de la vérité ...
Voici le schéma définitif de cet essai :


A noter qu'avec un entrefer de 1,8mm, on obtient à peu près la même chose

Conclusion :

Ce premier essai est concluant. Maintenant, je dois trouver un noyau plus petit afin de pouvoir l'installer à sa place.



Essai N°2 :

J'ai trouvé dans mon stock un autre noyau, plus petit et démontable (ce qui n'est pas toujours facile avec les transfos d'alim à découpage qui sont le plus souvent bien collés):


Noyau utilisé
Il a des dimensions très proches de celles d'origine, mais malheureusement, il a un entrefer important (2,5 mm) comme tous les transfos d'alim à découpage dont le primaire est parcouru par un courant moyen non nul. Cependant, j'en ai commandé de deux types légèrement différents et en attendant de les recevoir, rien ne m'empêche d'essayer celui-ci.
Sa section est de 1,3cm², donc la puissance transmissible sera forcément inférieure à celle du noyau du premier essai, mais pourra peut-être convenir.
Ce noyau est tout de même plus petit et il pourra aller à sa place :


Même en comptant la bride de maintien, ça passe !



Les trous de fixation prouvent qu'on ne doit pas être loin des dimensions du transfo d'origine

En regardant de plus près la photo du câblage d'origine, je viens de me rendre compte que les boucles de chauffage des diodes sont enroulées non pas autour du noyau central mais des branches :



Autrement dit, la constante est moitié que celle que j'ai considérée au premier essai : 0,4tr/V
Ainsi, on aura deux fois moins de tours au primaire (et aux enroulements THT qui eux seront sur le noyau central), mais toujours une spire pour 1,25V de chauffage car sur une branche latérale, on récupère seulement la moitié de l'énergie.
Je peux donc rebobiner le primaire avec 2 fois moins de tours pour faire l'essai :


Le bobinage tient donc sur une seule couche
J'ai de nouveau imprimé un nouveau mandrin, de diamètre plus petit naturellement
J'ai également imprimé des brides de maintien si l'essai est concluant et que j'utilise ce noyau :



Pendant ma recherche de ce nouveau noyau, j'ai également retrouvé des fils prélevés sur des transfos THT hors service qui conviendront parfaitement pour les liaisons HT :


Ne jamais jeter ces fils isolés à plusieurs dizaines de kV !

L'essai reprend la première maquette, il suffit d'échanger le transfo, tout simplement :


Le bobinage secondaire est fait "en vrac" autour d'une branche latérale du noyau




Tension au secondaire chargé avec VG2=120V environ

Résultat : on a du mal à dépasser 6Veff, même en poussant VG2 (le courant consommé par la G2 augmente, mais pas la puissance transmise). C'est un peu normal : le noyau est plus petit et en plus, on n'a que la moitié de l'énergie dans la branche. Ce n'est pas gênant puisqu'il ne faut qu'un watt pour chauffer les 3 diodes.
D'autre part, la fréquence a doublé (100kHz) car l'inductance a forcément diminué puisqu'on a 2 fois moins de tours (et je n'ai pas changé le condo d'accord). D'autre part, le noyau chauffe un peu, ce qui est logique car il n'est pas forcément adapté à cette fréquence.

Conclusion :

C'est ok pour la faisablité, mais il reste à faire un essai avec un noyau sans entrefer, ce qui me permettra de ménager celui que je veux. (avec des cales)



Nouvelles réflexions :

En attendant la livraison de composants (les nouveaux noyaux ferrite, mais aussi des condos THT), j'ai réfléchi au sujet de la puissance à fournir par cet oscillateur, ainsi que les tensions à fournir. J'ai donc relu la doc Tektro et j'ai noté :
- Les 2 diodes V822 et V832 alimentent les cathodes des canons du tube sous -2900V
- L'alim des grilles est flottante, pour pouvoir appliquer l'impulsion d'effacement lors du retour du spot. Elle est fournie par V862 et vaut environ -3100V
Je me pose déjà une question : est-ce que les 3 enroulements THT sont identiques (même nombre de tours) ou bien celui des grilles a-t-il plus de tour ?
A moins que le fait que le -2900V doit également fournir le courant des cathodes, en plus du pont diviseur (focus et mesure pour le régulateur), alors que le -3100V n'alimente qu'un pont diviseur (luminosité) ait pour conséquence la baisse de la tension redressée dans le cas du -2900V

J'ai donc fait un circuit de simulation du pont diviseur sur le -3100V. Evidemment, au lieu d'utiliser des résistances de fortes valeurs, j'en ai utilisé des 100 fois plus faibles. Et j'ai alimenté le pont sous une tension proche de 30V (pour respecter à peu près les mêmes courants) en mettant la masse tout en haut, à la place de la tension d'effacement, ce qui ne change pas grand chose:


Mesures et calculs sur le pont simulé (au facteur 1/100) de l'alim des grilles

En vert, les tensions relevées, en rose, les tensions calculées par proportionnalité en supposant une alim de -3100V
On peut calculer le courant qui est de l'ordre de 90µA. C'est le seul courant que l'alim doit fournir, soit une puissance de 0,28W.
Les tensions me semblent cohérentes avec la contrainte que les tensions de grilles ne doivent pas dépasser les tensions de cathodes (-2900V) mais être toujours négatives par rapport à celles-ci.
Pour donner un ordre de grandeur, lorsque P2 est à mi-course (balance de luminosité égale pour les 2 grilles), le réglage de luminosité P1 fait varier les tensions de grilles par rapport aux cathodes de +10 à -115V. Bien sûr, vu la précision des mesures et des résistances, et vu que lorsque la lumière est trop forte on arrête de l'augmenter, le +10 n'est jamais atteint.

Du côté du -2900V, on a, en plus des cathodes qui recueillent le courant du tube, un autre pont diviseur :


Pont diviseur sur le -2900V

J'ai supposé, pour faire les calculs, que les deux -2900V ne faisaient qu'un, par conséquent, les résistances de 3M9 sont en parallèle, faisant 1,95 Mohm.
En fonctionnement normal, le potard de régulation est réglé de manière à obtenir le -2900V et le régulateur fait que la tension sur son curseur est proche de -150V (puisque cette liaison va à la grille de la triode de comparaison dont la cathode est au -150V)
Les réglages de focus varient donc, par rapport aux cathodes, de +375 à +850V ce qui est cohérent.
Le courant dans ce pont est de 200µA environ.

Autre question : quel est le courant de cathode du tube ? Toujours sur Tekwiki, il y a la caractéristique de grille du tube (pour un canon) :


Caractéristique de grille d'un canon du T5020 (en volts au-dessus du cut-off)

Comme on peut le voir, le courant de cathode peut monter à 700µA si la grille est à 50V au-dessus du cut-off ! 20V en moins et le courant est de 125µA. On voit mieux alors la nécessité du régulateur de tension : sans lui, une variation du réglage de lumière jouerait sur toutes les tensions, donc sur les sensibilités des déviations, sur les réglages du spot ....
Cela veut dire que le courant total sur le -2900V peut atteindre 700+700+200 = 1600µA
Et donc on peut atteindre une puissance de 4,8W

On a donc au maximum :
- chauffage : 0,75W
- alim grilles : 0,28W
- alim cathodes : 4,8W
Donc, au total : 6W environ.

Vu la différence de courant entre les 2 alims (grilles et cathodes), il est donc possible que les 3 enroulements soient identiques et prévus pour donner 3100V crête, soit 2200Veff. Chaque enroulement pour les cathodes doivent fournir 800µA environ (donc 9 fois plus que celui de grille) et par conséquent, la tension initialement de -3100 baisse un peu, disons -3000V. Comme les points froids des enroulements de cathodes ne sont pas à la masse, mais à des tensions positives de l'ordre de 100V, on obtient bien les -2900V. CQFD.
Enfin, une remarque. Le fait qu'il y ait une alim séparée par cathode du tube, est expliqué par Tektro pour pouvoir régler les sensibilités de déviation de manière identique pour les 2 canons, mais a un autre intérêt : en inversant les phases des 2 enroulements, on obtient un redressement double alternance ce qui équilibre la puissance dans le transfo sur les 2 phases

Conclusion de ces nouvelles réflexions :

- Les 3 enroulements secondaires THT sont identiques et prévus pour 2200Veff. (avec une constante de 0,44tr/V pour compenser le rendement du transfo ,cela fait 968 tours)
- Les 2 enroulements des alims de cathodes doivent être en opposition de phase : il suffira de les bobiner dans le même sens, mais de retourner une des galettes par rapport à l'autre.
- L'oscillateur doit pouvoir fournir 6W


Essai N°3 :

J'ai reçu des nouveaux noyaux :


Noyau ETD39/20/13

Le noyau a un diamètre un peu plus petit que le précédent (12,5mm), mais surtout la fenêtre est 1 mm plus courte, j'ai donc du rebobiner le primaire. J'ai mis 40 spires côté anode et 22 spires côté grille. (fil de 0.315).
J'ai donc refait la manip, en ajoutant une diode 5642 afin de la chauffer sous 1,25V:


nouvel essai

Le transfo a donc été refait :


Nouveau transfo : agencement des bobines
entourés : l'entrefer de 0,4mm environ (une épaisseur de papier ordinaire et une de papier de chemise en bristol)
flèche jaune : spire de chauffage de la diode
flèche bleue : enroulement de charge

J'ai aussi câblé le condo d'accord entre anode et grille (au lieu de anode et +) et passé sa valeur à 4,7nF.


Schéma actualisé de cet essai

Ce faisant, la fréquence est passée à environ 60kHz, mais surtout, la puissance dispo est bien plus grande :


Essai à vide (juste le filament de la 5642 et l'ampoule de 20mA).
La tension de grille 2 est alors de +40V environ. La puissance fournie est alors de 0,6W environ.


Essai en charge (36 ohm, ampoule de 20mA, filament de la 5642).
La puissance fournie est alors de 7,5W environ. La tension de grille 2 est alors de +180V.
Il est vrai que ça commence à ioniser dans la 5CZ5 :



et on voit bien la lueur du filament de la diode :




Conclusion de cet essai N°3 :

On doit pouvoir "tirer" 7W sans problème avec ce nouveau circuit.
La constante est de 3Veff/tour (5 tours >> 15Veff)
La tension de grille 2 règle la puissance aux secondaires : de 0,5W (VG2=40V) à 7,5W (VG2=180V)
Quelle que soit la puissance consommée sur un enroulement, le rapport des tensions par rapport aux nombres de tours est constant. Autrement dit, si on régule une des tensions secondaires, les autres le seront également. Cela est du à la très faible résistance des enroulements, consécutive aux faibles nombres de tours. (Ce n'est pas le cas dans les transfos à basse fréquence de faible puissance dans lesquels les enroulements ont une résistance non négligeable qui provoque des baisses de tension différentes suivant les charges)
D'autre part, je viens de me rendre compte que l'indication "3,6 -50" que je croyais vouloir dire "+3,6V -50V" veut dire "pins 3 et 6" et "tension moyenne de grille -50V". Or, je mesure -45V en valeur moyenne, preuve qu'avec 22 tours, je dois être très proche de la vérité. En fait, il faudrait ajouter 2 tours pour obtenir -50V, je pense ...

Il n'y a plus qu'à faire un essai de haute tension ....


Essai N°4 : haute tension

L'idée est de bobiner une galette et de redresser la tension obtenue pour voir ce qu'on peut avoir
La constante étant de 3Veff/tour, cela donne 4,2Vcrête/tour. Donc pour avoir 3100V redressés (sans débit), il faut 3100/4,242 = 730 tours
La sagesse (et la pratique) conseille d'en bobiner un peu plus, quite à redébobiner pour ajuster la tension ...


Première galette : échec

J'ai imprimé des mandrins en PLA, puis j'ai bobiné 750 spires de 1/10 :


La galette bobinée en 1/2 vrac, à la bobineuse

Le test est simple : on installe la galette par-dessus le primaire, on la connecte, d'un côté à la masse (fil noir = début de bobinage), de l'autre à une des pattes du filament de la diode. L'anode de celle-ci est connectée à un condo de quelques nF à la masse. Celui-i doit "tenir" quelques kilovolts, bien sûr.
Résultat : rien de rien. Le montage n'oscille même pas. Je pense que c'est du au bobinage en 1/2 vrac, trop dense : cela fait une trop forte capacité par rapport au primaire. Il faut donc que je fasse autrement ....


Deuxième galette :

Procédons plus "sérieusement". Un bobinage haute tension est particulier, il faut que la tension "monte" progressivement le long du bobinage, autrement dit, pas question de bobiner autrement qu'en jointif et en rangeant bien les couches, et en les séparant correctement.
J'ai donc imprimé de nouveau des supports, mais juste des moyeux, les joues sont rapportées. De cette manière, elles prennent moins de place, les moyeux peuvent être donc un peu plus larges afin de pouvoir bobiner plus de spires par couche.
Chaque couche comporte environ 40 spires jointives de fil émaillé de 8/100mm. Une fois la couche complète, elle est vernie, puis un tour de papier de 7/100mm (chemise) est enroulé par-dessus.
Il faut donc environ 19 couches.


Galette en cours de bobinage (à la main) : 13° couche, total = 556 spires




Vue rapprochée de la galette, montrant les spires vernies




Le vernis utilisé est du vernis à ongles, durcisseur
Il y a bien longtemps déjà, j'utilisais du bloc'ront (vernis rouge) pour bloquer les spires des bobinages (ou même les vis), mais plus moyen d'en trouver à l'heure actuelle. On ne trouve que du vernis acrylique, écologie oblige .... Je ne sais pas où s'arrêtera cette folie. Heureusement, les femmes sont là, et le vernis à ongles aussi !
A la 13° couche, il en reste donc 5 ou 6 à faire, l'espace restant dans la fenêtre est amplement suffisant. Si cette deuxième galette ne fonctionne pas, j'aurais la possibilité d'éloigner le bobinage du primaire en augmentant le diamètre intérieur du moyeu ou utiliser du papier un peu plus épais entre les couches pour les séparer davantage.

Voilà, après 19 couches, et quelques heures de bobinage à la main, je me suis arrêté à 725 spires en tout :


La résistance de l'enroulement est de 180 ohms, le fil n'est pas coupé !
Passons à la vérification. La galette remplace celle précédemment essayée. A noter que le fil de sortie est un fil étamé de 5/10 que j'ai dénudé et inséré dans la gaine d'une connexion THT dont j'ai retirée l'âme. Ainsi, je peux raccourcir facilement le fil, il suffit que je retire la gaine :


La manip de test de la galette. La sonde THT, au 1/100, est connectée au multimètre pour mesurer la tension aux bornes du condo de 5nF
Mise sous tension :



ça oscille ! L'ampoule s'allume et j'obtiens -3200V sur le condo. (UG2=180V)
Cela veut dire que je n'ai plus de problème d'isolement avec cette galette. Parfait ! La charge a été conservée, autrement dit, la puissance est de l'ordre de 7W.


Et le filament de la diode s'allume correctement (et pas trop, donc on ne doit pas être loin de la tension nominale)

Donc : en obtenant -3200V redressés, cela veut dire qu'avec 725 spires on a à peu près 2250V, soit bien une constante de 3Veff/tour sur le noyau central. On devrait donc avoir 1,6Veff sur le filament de la diode, mais je pense qu'on a moins car l'entrefer fait perdre de l'énergie au niveau des branches latérales du noyau. Je conserverai donc ce nombre de spires pour les 2 autres galettes THT. D'ailleurs, si j'obtiens bien -3200V, c'est qu'au primaire, j'ai 120Veff, soit près de 360Vcc et la pentode suit. En effet, s'il y avait saturation, je n'arriverai pas à obtenir cette tension redressée.
En diminuant la tension de grille 2, on peut régler cette tension redressée, en conservant le ratio avec la tension efficace sur le secondaire BT chargé :



-2500V redressés avec 12,5V sur la résistance de 36 ohm. Ug2 de l'ordre de 140V




-2000V redressés avec 10V sur la résistance de 36 ohm. Ug2 de l'ordre de 100V


Conclusion :

Bien, je considère validée la galette THT. Je n'ai plus qu'à en bobiner deux autres identiques et je pourrai câbler l'étage !
Voici le schéma réactualisé avec une galette THT :


Mesures des tensions avec la galette THT (S3) et configuration du transfo


bobinage des 2 autres galettes :

J'ai imprimé les moyeux et les flasques pour faire 3 galettes, au cas où la première faite n'aurait pas été correcte :


Moyeux et flasques pour bobiner les galettes THT
Vu que l'essai précédent a été satisfaisant avec la galette maquette, je la conserve, car le bobinage est assez long. En effet, je bobine 3 ou 4 couches par jour, pas plus, car j'attends suffisamment après vernissage pour être sûr de l'isolement. Vu le temps passé pour refaire ce transfo, ce 502A va couter une fortune (:
Lors du bobinage de la seconde galette, je me suis aperçu que le vernis attaquait les flasques. Plus exactement, elles se ramolissent et fripent, empêchant le bobinage car diminuant la largeur de l'espace. Je suis donc revenu aux flasques en bristol de la première galette !
La deuxième galette m'a pris 4 heures de bobinage, elle est terminée, sa résistance est de l'ordre de 180 ohm comme la première. Plus qu'une ...




Recâblage de l'étage

Le bobinage des galettes THT est long car j'attends assez entre les couches que le vernis sèche. Cela veut dire que j'ai du temps pour commencer à recâbler l'alimentation du tube. Voyons la zone concernée :



La zone de l'alim du tube cathodique et le schéma correspondant


Outre les composants manquants, il faut que je réinstalle :
- les supports des 2 lampes (entourés en rouge)
- le transfo (violet)
- des relais (en noir)
- en bleu, un relais cassé à changer
D'autre part :


Dans la zone base de temps, près de la face avant, il y a aussi 3 potards à réinstaller (géométrie et astigmatisme)



Je dois rallonger ces 7 fils qui proviennent des potards de la face avant (intensité, focus)



Et je dois raccorder le connecteur du CRT


Je commence déjà par remettre les relais :


Relais réinstallés (noirs) et remplacé (rouge)

Pour installer les supports des lampes, je dois - comme pour l'alim générale - repercer les trous correspondant aux novales car les supports que j'ai achetés ont un diamètre un peu plus grand que ceux d'origine (quelques dixièmes seulement). Comme j'aurai à le faire aussi pour les novales de la base de temps, j'en profite pour le faire partout, ainsi, je n'aurai à nettoyer les copeaux qu'une seule fois :


Installation du reste des supports
J'ai même installé les lampes :



Il faut aussi que je câble les liaisons des alims du bas vers le haut de l'oscillo :


Le toron véhiculant les 4 alims HT du bas vers le haut




Connexions des 4 alims au niveau des condensateurs de filtrage
Les fils sont isolés à l'aide d'une gaine supplémentaire. Ainsi, je peux utiliser des fils plus petits qu'à l'origine.
Seuls les fils du chauffage sont sans gaine.
Le câblage de l'oscillateur et du régulateur commence par les liaisons de chauffage et des supports vers les relais :



Début du câblage de l'oscillateur-régulateur

Pendant que je suis à câbler le circuit de chauffage, j'en ai profité pour câbler l'éclairage du graticule et sa commande (couplée à l'inter M/A) :


Câblage de la commande d'éclairage (en jaune). Le condo qui servait au ventilo a été déposé (en rouge)

Vérification de l'éclairage :


Super, l'intensité lumineuse des 2 ampoules (entourées) varie bien avec la commande (flèche)

Je câble le reste des composants :


Oscillateur-régulateur câblé. Repérage des aboutissants
Umes vient du potard de réglage de la haute tension.
A ce stade, voici ce qui est câblé :


En vert, ce qui est câblé.

Je peux maintenant câbler le reste, en particulier les ponts hautes tensions :


Ponts hautes tensions
Certaines résistances ont échappé au cannibale, mais j'ai du en remettre pas mal. Tous les condos avaient disparu. J'ai acheté des 4,7nF/5kV, d'où la mise en parallèle de deux pour faire 10nF (à gauche)
J'ai du aussi souder des straps sur les relais qui étaient absents et que j'ai remis. N'ayant pas de 10k "old style", j'ai mis des 15k (pas critique)
Je peux alors raccorder quelques fils provenant des potards d'intensité et de focus de la face avant :


entourés : 5 des 7 fils que je vais raccorder
Il suffit que je les rallonge avec des fils dont la couleur est identique au liseré du fil rallongé. Toute la longueur de la rallonge ainsi que la soudure de raccord sont protégés par une gaine isolante :


5 fils raccordés aux ponts haute tension
Il reste donc 2 fils. Ceux-ci vont directement à 2 électrodes du tube (focus); je dois donc m'occuper du connecteur de l'embase du CRT :


Le connecteur du CRT. Le cannibale s'est contenté de couper les fils
J'aurais voulu démonter ce connecteur (en enlevant les 2 boulons) car il est constitué de 2 parties s'emboitant l'une dans l'autre. Malheureusement, pas moyen de les déboiter. Je vais donc me contenter de rallonger les fils existants


Les fils raccordés. Certains sont sous gaine, ce sont ceux dont la tension est élevée par rapport à la masse
Deux fils sont séparés du toron; ce sont les connexions aux Wenhelts qui traverse chacune un passe-fil dédié au lieu du gros passe-fil pour les 11 autres fils.


Note concernant le repérage des fils en fonction de leur couleur
Il faut bien orienter le connecteur du tube (encoche entre les broches 1 et 14 des filaments vers le haut) :


Le toron est formé de façon à faire un coude vers le haut pour traverser le passe-fil
A l'arrière, on remarque les 2 fils séparés passant par leur passe-fil dédié.



Il n'y a plus qu'à raccorder tous ces fils ...



Les 2 fils des filaments sont dans une gaine thermo, connectés au bon enroulement du transfo



Le câble est attaché au toron des alims (flèches)




Les potentiomètres de géométrie et d'astigmatismes installés et câblés




Raccordements des fils dans la zone HT



Le fil orange qui sera connecté à la broche "géométrie" du CRT


Vue d'ensemble du câblage effectué
A ce stade, je n'ai pas encore fini la 3° galette, donc le transfo, les diodes et quelques composants ne sont pas encore câblés :


En rouge, la zone qui reste à câbler

Les galettes THT sont finies, je peux maintenant finir le câblage :


Les 3 galettes câblées
Les sorties sont isolées par la gaine récupérée sur un vieux transfo THT de TVC



Pose de l'autre moitié du noyau et de l'étrier
Bon, mécaniquement c'est ok. Il faut maintenant installer les boucles de chauffage




Boucles de chauffage câblées. L'entrefer est réglé à 0,4, comme pendant le dernier essai sur table

Il n'y a plus qu'à souder les 3 valves :


Les 3 valves 5642 en place
Il n'y a plus qu'à essayer tout ça ....



Essai de l'étage

Vérifions le fonctionnement de l'étage ...
Rien. Plus exactement, la tension sur la grille 2 de la 5CZ5 est de 200V, la lampe chauffe, son anode rougit, la 1k2 chauffe un max.
Normal : il n'y a pas oscillation, aucune haute tension, l'ampli régulateur est à fond.

J'enlève deux galettes, en n'en conservant qu' une seule :


Essai avec une seule galette, tension de grille 2 externe (donc sans régulateur)
Et là, ça oscille. Sauf que pour obtenir une tension de -2900V, il faut que la tension de grille 2 vaille 180V environ, puis, la 5CZ5 doit s'emballer (à cause de cette tension de grille importante), la tension redressée baisse et je dois remonter la tension de grille 2.
A partir de là, j'ai essayé de modifier quelques paramètres : entrefer, nombre de spires au primaire, j'ai même ajouté des spires aux galettes en passant à 880 tours (au lieu de 725) :


J'ai même du changer les boucles car à force de les déposer du noyau, j'ai cassé les fils....



J'ai aussi diminué fortement le nombre de spires au primaire (30 + 15), sans succès



Avec 2 galettes de 880 spires, et ce nouveau primaire, la haute tension redressée était de -1500V avec une tension de grille de 200V !


CONCLUSION :

J'abandonne l'idée de refaire ce transfo ! Trop de paramètres que je ne maitrise pas. En particulier, je n'ai aucune idée de la perméabilité du noyau d'origine, ni de l'entrefer ménagé. Et même si je les connaissais, je ne suis pas sûr que je pourrais retrouver en Europe un noyau adéquat. Je ne m'avoue pas vaincu tout de même : il suffit que je trouve un transfo d'origine. Or, Jean-Louis m'a communiqué le lien d'un transfo à vendre aux USA ...


Super, je viens de recevoir le transfo :


C'est bien un modèle pour 502A, donc à 3 circuits HT, ouf !
En effet, les photos sur EB du vendeur montrait un modèle à 2 circuits ....
Déplions les fils :



J'ai repéré les fils afin de déterminer les enroulements et de mesurer leur continuité

Voilà les mesures de résistance :


Résistances des enroulements
Bon, déjà, pas de souci de coupure ! La différence de résistance des deux sections de l'enroulement primaire permet de déterminer à coup sûr l'extrémité d'anode et celle de grille (le +485 étant relié à la prise intermédiaire)
D'autre part, 2 enroulements HT ont même résistance (130 ohm), le troisième a une résistance un peu plus grande (150 ohm). Il semblerait donc que cet enroulement soit celui de grilles du CRT, alors que les enroulements identiques seraient ceux de cathodes.
Il n'y a plus qu'à installer ce transfo d'origine à sa place.

Dans un premier temps, je change pratiquement tous les fils du transfo. En effet, ils ont été coupés au ras des barrettes relais, donc ils sont trop courts (de peu, mais tout de même). En plus, les isolants ont mal vieilli, ils se cassent facilement : bonjour les causes d'arc électrique ou d'effluves :



Transfo avec ses nouveaux fils
En fait, j'ai pu en conserver deux seulement, suffisamment longs.
J'ai remplacé chaque fil concerné par la HT par un fil 5/10 isolé teflon dans une gaine de 3mm intérieur. Les 3 boucles de chauffage sont maintenues par un manchon thermo-rétractable.
Une fois le transfo fixé sur le châssis (les 2 vis et rondelles étaient fournies), il n'y a plus qu'à câbler :


Transfo entièrement câblé dans le circuit alimentation du tube
Avant de mettre sous tension, j'ai vérifié les continuités :




résistances des 3 enroulements HT : OK !
Allez, je réinstalle la ECC82 et la 5CZ5 et je mets sous tension, le voltmètre avec sa sonde THT branché sur l'anode d'une des valve, pour surveiller la bonne montée de la tension .... et ça marche !




Hautes tensions redressées : OK !
Super, l'alim du tube est opérationnelle. J'ai mesuré également les tensions de l'oscillateur :

Tensions mesurées dans l'oscillateur et repérage des HT redressées
A noter qu'il y a une différence entre les 2 tensions de cathode car le potard de réglage de l'une est dans l'état d'origine, or il avait été réglé avec le circuit et le tube d'origine. Pour l'instant, ce n'est pas utile que j'essaie d'égaliser ces 2 tensions.
En revanche, il y a tout de même 300V d'écart avec la tension de grilles. Je n'avais pas pensé à ce "détail" lorsque j'avais fait les essais de transfo. En effet, j'imaginais que les 3 enroulements étaient identiques, mais ce n'est pas le cas : l'un comporte forcément plus de tours que les deux autres.
Vous savez quoi ? L'étape suivante, c'est le branchement du tube cathodique pour voir les 2 spots ....


Moment de vérité : je suis arrivé au point crucial de cette rénovation : tout ce que j'ai fait jusqu'alors peut n'avoir servi à rien si le tube est mort. Bon, contrairement à ce que je disais au début, si c'était le cas, je continuerais tout de même le reste des autres circuits quitte à chercher un autre tube. En effet, j'ai validé les amplis verticaux et je suis en train de recâbler la base de temps lorsque j'écris cette phrase. Et oui, en attendant ce transfo (qui est venu des USA) j'ai avancé tout de même ...
Je sors le tube de sa cachette ....


Installation du tube. Il faut l'orienter de façon à ce que les broches latérales des plaques de déviation soient alignées avec les fenêtres du tube en mu-métal
Le tube est poussé vers l'arrière de façon à ce que son culot entre dans le collier du réglage en rotation :


Insertion du culot dans le collier de rotation
Il faut au préalable avoir vissé à fond le bouton de façon à ce que le réglage en rotation permette l'accès à la vis de serrage du collier (flèche). On s'en aperçoit lorsque le pivot est le plus près du bouton (entouré).
Le tube est alors tourné de manière à ce que la première broche soit le plus près possible du bord de la fenêtre :


Rotation du tube vers la droite (vu de l'avant) jusqu'à ce que la broche soit proche du bord de la fenêtre (entourée)
On peut alors serrer le collier, régler la rotation à peu près à mi-course en tournant le bouton et insérer le connecteur du tube :


Culot raccordé !
Il n'y a plus qu'à relier les fils munis de cosses aux broches latérales :


Paire de plaques X, paire de plaques "Upper" et grille de géométrie
Lorsqu'une cosse ne tient pas bien, il suffit de la resserrer à l'aide d'une pince plate. Bien sûr, comme je l'ai déjà dit, pas question d'essayer de redresser les broches (risque de casse du verre !).


Paire de plaques "Lower"
Si une cosse risque de toucher le tube en mu-métal, il suffit de la cambrer à la pince avant de l'insérer.

Comme j'ai déjà révisé les amplis verticaux, les tensions sur les paires de plaques seront présentes et pourront même varier à l'aide des commandes de position. En revanche, l'ampli X n'est pas recâblé, donc je suis obligé de forcer sur la paire de plaques X une tension "moyenne", le mieux est de piquer le +225V déjà utilisé pour la grille de blindage :


Connexion des plaques X au +225V
Les 2 fils issus des plaques X (jaune), passent par le commutateur "HORIZ DEF PLATE SEL" et arrivent sur la barrette-relais où il y a déjà les trois HT et le chauffage (rouge). Ils sont reliés ensemble par un strap et un fil va au +225V (bleu) fabriqué dans l'alim du tube par un pont 1/2 entre le +350V et le +100V.
J'ai supprimé la résistance de charge du +100V qui ne se justifie plus depuis que les amplis verticaux sont en service.


Bon, yapuca ....
Mise sous tension .... à un moment donné, j'ai vu 2 spots sur l'écran qui "passaient", puis plus rien. En poussant la lumière à fond, j'obtiens un spot :


Spot "Upper"
En réglant la balance de luminosité, je peux faire apparaitre le spot "Lower", mais pas les deux en même temps : la luminosité n'est pas suffisante.
Pas grave, je vais essayer de régler ça. Mais, que se passe-t-il ? Après à peine 3 minutes de fonctionnement, voilà que l'alim HT "clignote" :


Clignotement de l'affichage
Aïe ... serait-ce le transfo ? J'ai changé les lampes (5CZ5 et ECC82) : idem. J'ai alors vérifié les enroulements HT du transfo : résistances OK, isolement OK. J'ai déconnecté le tube : idem. J'ai mesuré l'isolement entre les cathodes du tube et la masse : pour l'une j'ai trouvé 5Mohm, pour l'autre : moins de 1Mohm. Ah tiens ... Alors j'ai soupçonné le transfo d'alim; j'ai donc mesuré l'isolement de l'enroulement de chauffage du tube par rapport à la masse :


Mauvais isolement de l'enroulement de chauffage : 1,8M entre les bornes et la masse
J'ai soulevé la plaque à bornes du transfo, injecté de l'air chaud : la résistance monte à 4Mohm, mais ne devient jamais infinie. D'ailleurs, si je reconnecté les 2 fils, l'alim HT clignote de nouveau.
Conclusion : je crois avoir trouvé la panne d'origine du 533 que j'avais récupéré ! 30 ans plus tard, mort de rire.

Il faut donc que je rajoute un transfo pour produire la tension de chauffage du tube. Il faut un transfo bien isolé qui donnerait 6V sous un peu plus d'un ampère. Evidemment, je n'ai qu'un 9V. Pas grave, je vais mettre une résistance en série :


Essai du nouveau transfo
Il est connecté en parallèle sur le secteur (fils noirs entourés en jaune), son secondaire est connecté aux 2 fils jaunes (entourés en rouge) en passant par une résistance de 2,2 ohm.
Vérifions que l'alim HT fonctionne de nouveau :


Réglage de la balance de luminosité
Parfait, ça marche. Il faut maintenant mettre au propre cette modification. Or, la place que j'ai prévue pour le transfo fait que les 2 fils jaunes de chauffage sont trop courts. Je vais donc les changer et je vais en profiter pour les faire passer ailleurs qu'avec le toron des alims.


Installation du nouveau transfo
Deux trous ont été percés dans le chassis. Le transfo est muni de 2 tiges filetées qui sont boulonnées dans ces trous.
Le primaire du transfo est connecté au primaire du transfo d'alim (entouré en bleu).
La résistance R est soudée au transfo d'une part et sur la barrette relais d'autre part.
Les 2 fils changés partent directement vers le haut dans une nouvelle gaine (flèche).


Cheminement du câble
Le câble passe devant le ventilo, traverse le compartiment du connecteur du tube pour arriver tout en haut de l'appareil.


Connexions des 2 fils sur la barrette relais vers les filaments du tube (en jaune)
Entourés en rouge : les anciens fils que je peux déposer.

J'ai vérifié le fonctionnement : tout va bien. J'ai réglé le -2900V sur les 2 cathodes. J'ai donc du régler le ppotentiomètre "HORIZ SENS BAL"
D'autre part, j'ai remarqué qu'en mesurant les tensions de Wehnelt des 2 canons, la luminosité augmentait. Je pense que j'ai plus que 3x8,2Mohm dans la branche du pont diviseur. En mettant une résistance de 22M en parallèle avec une des 8,2M, la luminosité devient tout à fait normale :


Maintenant, les 2 spots sont visibles et bien lumineux !

Voici les tensions relevées dans l'alim HT :

Tensions de l'alimentation HT


Conclusion :

Et bien, le tube cathodique est OK ! Youpi. Je peux maintenant continuer le recâblage.

Voici une photo de l'alim actuellement :


Alimentation du tube. Entourée : la résistance de 22M en parallèle avec une 8,2M pour augmenter la luminosité
Je me suis aperçu que l'ampli vertical "Lower" avait un défaut d'offset. En effet, la position du spot varie pas mal en période de chauffe :


Une minute de chauffe : le spot le plus haut est pourtant celui de l'ampli "Lower"




Trois minutes de chauffe : le spot "Lower" est descendu au même niveau que le "Upper"




Cinq minutes de chauffe : le spot "Lower" est arrivé à la position qu'il avait lorsque j'ai éteint l'oscillo

Cet offset qui varie avec la température est forcément du aux transistors que j'ai mis en remplacement des absents. Il faudra que je trouve les fautifs. En effet, l'ampli "Upper", équipé de ses transistors d'origine, ne présente pas le défaut.

Voyons maintenant le mode XY; le commutateur "HORIZ PLATE DEF" est positionné sur "Upper Beam Amp" :


Le commutateur "HORIZ DEF PLATE"

Et j'injecte 2 signaux sur les amplis :
- un à 1kHz,
- l'autre à 1,5kHz
Les deux en sinus, 1V d'amplitude. On devrait obtenir une figure de Lissajous :


Première figure de Lissajous
génial ! On a bien un rapport 3/2 des 2 fréquences (3 boucles sur les bords verticaux et 2 boucles sur les bords horizontaux)
Il faudra également que je règle de nouveau les offset des 2 amplis car la trace ne reste pas centrée lorsque je change de calibre ...

Lorsque j'avais acheté le transfo HT, j'avais également acheté le graticule et l'enjoliveur au même vendeur :


Enjoliveur et graticule
Je peux maintenant les installer, même s'il me manque la cale intermédiaire (que je vais imprimer en 3D) :


Joli avec le graticule éclairé ....


Tant que j'y suis, je vais régler la position horizontale relative des 2 spots. Pour cela, j'ai injecté sur les 2 amplis un signal sinusoïdal d'amplitude suffisante pour faire apparaitre 2 segments verticaux :


Manifestement, les 2 segments sont séparés
Il suffit alors de les rapprocher jusqu'à les superposer à l'aide du potentiomètre "HORIZ BEAM REGIS" :


(cliquer pour voir la vidéo)
Ainsi, les traces des 2 canons auront la même origine sur l'axe horizontal (donc il y aura correspondance temporelle des 2 traces)