RoV IW3IPD progetti: diatermia RF

Dopo tanto tempo, recentemente ho ripreso in mano il prototipo per la diatermia RF (http://iw3ipd.blogspot.it/2015/01/diatermia-rf.html) per completarlo.
In questo post parlo dell'oscillatore a 470 kHz, realizzato a partire da un risonatore ceramico Murata CSB470E recuperato chissà dove.

Descrizione del circuito

T1 e T2 sono trasformatori di media frequenza miniatura per radioline AM con condensatore incorporato. Sono progettati per 455 kHz, ma coi nuclei quasi completamente svitati riescono a sintonizzare i 470 senza problemi. Ulteriori dettagli più avanti.
L'oscillatore è un semplice Colpitts. Col carico capacitivo che presenta al risonatore la frequenza di oscillazione risulta 467 kHz, che vanno più che bene per l'applicazione. La resistenza di collettore sul BC548B limita l'ampiezza dei segnali in base ed emettitore, mantenendo la potenza dissipata dal risonatore a valori molto contenuti e producendo un livello adeguato a pilotare lo stadio successivo.

Il 2N2222A lavora con circa 12 mA di corrente di collettore a riposo ed è in grado di pilotare un carico di 1 kΩ o superiore con 10 V di picco. Per lo stadio di potenza serve al massimo 1 V_eff (1.4 V di picco) su 50 Ω, per cui va applicato un rapporto di trasformazione intermedio tra 4.5:1 e 7:1

4.5:1 trasforma 50 Ω in 1012 Ω e fornisce 2.2 V di picco in uscita
7:1 trasforma 50 Ω in 2450 Ω e fornisce 1.43 V di picco in uscita

All'inizio ho provato soluzioni con un solo trasformatore, ma tra i vari tipi di cui disponevo nessuno rientrava nell'intervallo desiderato. Inoltre la soluzione con due trasformatori accoppiati capacitivamente riduce sensibilimente la distorsione, generando in uscita una sinusoide quasi decente. T1 è una media frequenza con nucleo giallo e rapporto 2.5:1 (con la presa adottata), mentre T2 ha nucleo nero e rapporto 2:1. Il rapporto complessivo sarebbe 5 se non ci fosse il condensatore di accoppiamento, che lo rende un po' più elevato, ma sempre nel range richiesto, tant'è che resta margine per sopportare il carico del potenziometro e l'attenuazione della resistenza in serie al cursore. Il potenziometro serve a regolare il segnale inviato allo stadio di potenza ed è la regolazione principale del sistema completo; la resistenza evita instabilità del circuito di potenza quando il cursore del potenziometro è ruotato verso il minimo.

Note sui componenti

Il potenziometro è di quelli normali a carbone. 100 Ω non è un valore molto comune, ma si trova. Meglio evitare i potenziometri a filo, che sono induttivi.
La frequenza del risonatore non è per niente critica per la diatermia, per cui valori tra 450 e 500 kHz possono andare ugualmente bene. Purtroppo oltre i 470 kHz diventa difficile usare le medie frequenze per T1 e T2, a meno di fare un "intervento chirurgico" per rimuovere il condensatore interno e metterne uno esterno di valore più basso.
Per T1 e T2 si trova in giro parecchio materiale, ma purtroppo il colore del nucleo è tutt'altro che sufficiente ad identificare le caratteristiche, che sono le più disparate. Occorre procurarsi vari esemplari, poi armarsi di generatore di segnali e oscilloscopio a doppia traccia per identificare il rapporto di trasformazione. Suggerisco di collegare il generatore con una resistenza in serie da qualche centinaio di ohm sul lato secondario, che in genere è quello col minimo numero di spire.

Naturalmente il test va fatto in condizioni di risonanza, variando la frequenza del generatore fino ad ottenere la massima lettura su chB. Siccome la presa sul primario è raramente al centro, ci sono tre possibili combinazioni da provare per il rapporto di trasformazione; in genere però i rapporti sono piuttosto alti, tranne uno.
Nel disegno ho messo la connessione più tipica degli avvolgimenti, ma ci sono trasformatori con gli avvolgimenti disposti in modo anomalo, per cui conviene fare una verifica di continuità col multimetro.