FL-2000B 現役復帰プロジェクト
2015.6.15
500W変更申請提出 2015.7.11
ドアノブ 交換 2016.11.25
平滑コンデンサ交換 2023.11.12
何で今頃FL2000Bか？ とにかく簡易に500W免許をもらいたかった、、、 が心です。アンプは何でも良かった。 ので、お金をかけず、とりあえず、手っ取り早く、ミュージアムから引っ張り出して来た というところ。
さて、どう現役復帰させましょう？少しホームページを繰ってみると、
http://blogs.yahoo.co.jp/mizu_ybb/folder/513700.html
http://blog.goo.ne.jp/ofe7l2/e/3ff283e7b17c1460faeaf0b284966fa6
http://www.m0dgq.co.uk/fl2000.html
などがありました。みず爺さんはじめ、同好の皆様もやっておられます！いずれにしても、まずは電源のコンデンサを交換しなければならないことは明らか。とにかく古～い。電源入れるのが怖いですね。。。
ということで、この左端の3本と、シャーシ裏に寝転んでる3本、合計6本を取り替えます。
FL2500の3本ならまだ分からないでも無いですが、この6本は、何というか、よく製品にしましたね、、、 という感じ。これは取り外したもの。ヤエスマークの付いた基板がまぶしい！
リュービコンのコンデンサ100uF 500V 6本は、変なふくらみはないし、穴もあいてないし、デベソにもなってないので、ひょっとするとまだ使えるかも。
そこでどんなコンデンサに取り替えるかですが、オークションをあたると、似たような規格のコンデンサはいっぱい出ていて、FL2100B用などと銘打ったセットまで出されている。いずれも何ら問題なく、これらを入手すれば、いたって簡単に、すっぽりと置き換え可能であります。
あるいはお金をかけないとなると、手持ちを探せば使えそうなものが色々出てきそうです。直径が違うとか寸法がどうとか考えなければなりませんが、金をかけないとするとこれらを有効利用するのが一番。面倒だが、まあ一日で何とかなるでしょう。
いずれにしても電圧を稼ぐために多数を直列にしないといけないから、容量はがっくり下がります。とすると、なるべくでっかい方が良いか。。。そこで、手抜き電源でよく（たまに）経験することを思い出しました：
トランスの10V巻き線を簡易に半端整流してそこら辺に転がっている200uとかで平滑した低圧の電源（たとえばリレー電源とか）； 無負荷では景気よく14V出るが、これから1Aも引き出そうとすると、途端に7～8Vとかまでがっくり電圧が落ちる。このときコンデンサを2000uとかにすると負荷をかけても12Vとかの電圧が維持され俄然調子よくなる（電圧の落ちが減る、というか、リップルが改善される）。
ということをどなたも経験されていると思いますが、これと同じことが、多数のコンデンサを直列にせざるを得ないFL2000Bの電源でも起きているのではないかと思うわけです。要は、どうも電源レギュレーションが悪いのではないかと（勝手に）感じている。。。ということでちょっと電源のお勉強を。
http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~nabetani/lecture/ec1/ec1-12.ppt#1
この手の記事は探せばいくらでも出てきます。この記事では、半端整流と全波整流の整流効率やリップル率の考え方が参考になります。レギュレーションはどうでしょうか？
定量的な考察に役立つチャートがリニヤアンプハンドブックに載っています：
これは倍電圧整流用。両波整流用はここの図4.2-14参照
リニヤアンプハンドブックによると、このモノグラフは 以下のように使います：まず、100uF 6本で17uFほど。負荷を4kΩ（2000V、500mA）としてかけ算すると、
17 x 4 = 68
トランス2次側の巻き線抵抗は、0-850Vが20Ω、0-425V丁度半分の10Ω、0-620Ｖは14.5Ωだったので、20Ωとすると、
20 / 4000 = 0.005 = 0.5 %
そこで、0.5%のプロットと横軸(f=50hzの軸)68の交点を左の縦軸から読むと、1.58くらい。
よって、1.58 x 1.41 x 850 = 1900V
ということで、無負荷で2400Vくらいが、500mA負荷をかけると1900Vまで落ちると分かります。要するに、倍電圧整流で×2となるところが、×1.58にしかならないわけです。
これは50Hzの計算ですが、60Hzの関西では横軸が6/5だけ大きくなって少し有利になり、計算値としては2000V弱になります。一次側（ACの電圧降下やトランスの1次巻き線の性能）にも依存しますが、実際やってみると、1900V-1950Vの間くらいですから、こんなもんでしょう。身近な例として、Youtubeにいっぱい出てるFL2100B（電源回路は同じ。トランスの巻き線抵抗はFL2000B用の方が少し低い）を見てみますと、たとえば ここの30秒位から先に、大体この解析通りに電圧が動く様子が見て取れます。
このページでFL2100Bの例を引くのはポリシーに反し、少し悔しいものがありますが、まあ参考までと言うことで。。。
ところで、モノグラフをみると、横軸のある点より左ではプロットが左下へ、左下へと曲がっていることに気づきます。となると、縦軸は電圧の倍率のようなものですから、屈曲する点より右側で使った方がよいことは明らか。 そこで、横軸： CRの積について変化させられるパラメータは平滑コンデンサCですが、0.5の線が屈曲する点は大体CR=200くらいなので、このトランスを使うなら（巻き線と負荷の関係を0.5%で使うのだったら）、平滑コンデンサは50uF以上あった方が良いといえましょう。6直列で50u だと、1本300uです。 そうすると、1.76 × 1.41 × 850V ＝ 2109V、つまり、500mA負荷を取っても2100V前後に落ち着くと思われます。
ということになると、100uしか使っていない八重洲のこのアンプは、電源レギュレーション的には、基本設計に問題があるのではないかしらん と言えそうです。
というか、1本100uFが当時の限界だったのでしょうかね。コンデンサを大きくすると、今度はダイオードに根性が要りますし。そこで手持ちをみると、こんなことも有ろうかと、超弩級コンデンサ、1250uF、360V 105度品 を大量に持っている。勿論新品ですが、ただ、そもそもこのコンデンサを電源回路に使っていいのかと言う疑問はあります。
まあやってみましょう； 8直列 して、電源性能の向上を試みることにします。容量は一気に10倍！
容量をこんなに大きくして良いのでしょうか？ そういった不安もありますが、ダイオードを大きくしたり、ステップスタートを組み入れたりしたら問題ないでしょう。
こりゃあ一日ではすまんわい。。。それで、これだとどんなことになるかというと、コンデンサの容量は156uFですから、
156 x 4 = 624
0.5%のプロットと横軸624の交点を左の縦軸から読むと、1.78くらい。
よって、1.78 x 1.41 x 850 = 2133 Vということで、これだと、同じ条件で、2100V台が維持できそうと予想できます。 FL-2000Bには電圧計がないからどうでもいいとも言えますが、そんな野暮なことは言いっこなしで。
といったあたりを順次整備して、とにかく電源を入れられる状態を確保しに行くことにします。。。
このように電源がしっかりすると、500mA流したところで200V、入力が100Wも変わるのだから、 「最後の押し」 がまったく変わってくると期待できます。 もちろんDC入力だけでは無い。電気をためてるコンデンサが大きいのだから、間欠的に流してやればピークはドカンと出せる。つまりSSB向きと言えそうです。
この様子を楽しむためには、やはり電圧計が要る； やはり、、、 ついでに、電圧もみれるように改造してしまうことにしましょうか。。。
およよ、3日目か！ということで、1250uF、360V のコンデンサです。
これは、シャーシ上に配置するコンデンサブロック。電圧の低い方に使用します。
オリジナルの基板にそのまま取り付けられれば良かったのですが、ピンが合わないので（基板のランドが合わないので）、仕方なく普通に"足"で取り付けてみました。この足のGNDとの絶縁には要注意； 足の取り付けビスがGNDされてしまうと、コンデンサの周りのシートだけに絶縁を頼ることになります。これはいくら何でも、、、 で、ビニールテープで処理するというのもアリですが、ここでは、アクリル製の絶縁ネジを使用して足を固定してみました。これで、絶縁物は、コンデンサの周りについているフイルムに加え、オリジナル基板のベーク板そのものも利用できるようになります。絶縁的にはたぶん大丈夫でしょう。機械的にどうかな。。。
シャーシ裏に配置するコンデンサブロックと整流基板。この3本が高圧側です。
コンデンサは3mm厚のベーク板で上下から挟み込むようにして固定しました。
ダイオードは1000V3Aのものに交換。
抵抗は、もちろん全数交換です。本数が6本から8本に増えましたが、ブリーダー抵抗はオリジナル通り220kとしました。この子は、耐圧を考える必要があります。最近のは耐熱性能が良くなったのか、ワッテージの割に小型にできていますが、2Wだからこれで良い といった判断より、物理的なサイズがこのくらい欲しい といった目でモノを選ぶべきと思います。
ということでまだ２本足りませんが、これらは、メーターの両脇にわずかにあるスペースにパネルからぶら下げる形で取り付けることにします。この2本をグランド側にします。 で、合計８本。
まとめるとこんな感じ。 まあなんと、ぴったしカンカンではありませんか。 ぎりぎりとも言えそうですhi。。。
コンデンサ1本300Vとして、シャーシ裏の3本が2400Vから1500Vまで。シャーシ上の基盤についているコンデンサ3本で1500Vから600Vまで、さらにパネルにつけたコンデンサで600V以下を受け持たせています。
これで電源は入れられるかな。。。 ステップスタートどうしましょう？ あと、電圧を読めるようにしたい。それから、タマのグリッド側の抵抗やコンデンサも替えないといけないか。もちろん、プレートの結合用Cも。
まあ、ぼちぼちいきましょうか。。。さて、端子板の接続を200Vにして、そこに100Vをかけます。トランス2次側のタップも425Vにしましょう。 その状態で一気に電源on してみましょう。
まあ問題なくて当然ですね。8本もあるコンデンサの電圧を測ってみましょう。大体想像通りならば、意を決して電圧をかけてみましょうか。。。
2次側を850Vにつないで、ブンッ です！ 一次側も100Vにしますか。 ブンッ、、、 電圧が2400V近くまで出ていたらOKです。 こんなところで問題あるようならどうしようもないですねhiブンッは？ 大丈夫っぽいので、ステップスタートはやめます。邪魔くさいとも言う。。。
Epを読むメーター回路はどうしましょう。。。 メーター自体がプラス接地になっていること、スイッチの接点数が足らないことなど制約がありなかなか面倒ですが、こうしてみることにします：
左端はヒータートランスに直結。SW-1は、従来のメーター切り替えスイッチ、SW-2は、SWR計の感度ボリュームをスイッチ付きに交換し、それを使います。そしてヒーター電圧で駆動するAC6Vのリレーを２つ。
SWR計の感度調整ボリュームに付いているスイッチで、①Ep/Ip、②SWR(FWD/REF)を切り替えます。スイッチoff時に①で、従来のメータ切り替えスイッチでEpとIpが切り替えられます。スイッチonすると、メータ切り替えスイッチのポジションに関係なくSWR計のモードになり、ボリュームで感度調整ができるほか、従来のFWD/REF切り替えスイッチで切り替えができます。
SWR計の感度ボリュームはoffに回しきっておくのを定常ポジションとします。回路図で言うと、この状態でSW-1がoffでIP常時監視。その状態でメーター切り替えスイッチをSWRのポジションにすると、RL-1が働いてEPが読めます。感度ボリュームを回すとRL-2が切り替わり、従来通りSWRが読めます。といった動作です。リレーが2つも要りますが、それらしく動きます。
ポイントは、
・メーター切り替えスイッチのSWRのpositionがEpになることを許容できるか、、、
・16φのS付き100kのVRを見つけられるかどうか、
前者はシールでも貼るとして、問題は後者； この一点です。。。 と思って探したら、秋葉原の三栄電波で見つけました。鈴喜電機にも置いていました。----- 上の、モノグラフの説明をもう少し加筆してみます。右上赤い点0が無負荷状態。大体2400Vですね。そこから左下に続く赤い点と緑の点が負荷をかけた状態で、赤い点が今回の改造、緑の点がオリジナル状態を表します。
・赤い点1が、今回の改造を施して負荷4KΩとしたとき。出力は、大体2130Vで、500mA強。
上の方にも述べましたが、緑の点の配列を見ると、電流を取ろうとすると、グラフの傾斜に沿って無条件に電圧が落ちてしまうこと、一方、グラフの屈曲部より右で使うように容量を設定すると、結構酷な使い方でもそれなりには使えそう ということが分かります。この改造では1250uFの超大容量のコンデンサを8本使いしましたが、計算上は、容量をオリジナルの3倍以上、つまり一本300uF以上で6本使いにすれば、500mA負荷で概ね2100Vが得られるはずです。図の青い☆印です。
・続いて赤い点2は、負荷を2kΩにした場合。大体2030Vくらいですからざっと1A取れる勘定。2KWです。
・緑の点3は、オリジナル状態。負荷を4kΩにすると1900Vくらい というのがここ。500mA弱でしょうか。
・最後の緑の点4は負荷を2kΩにした場合です。ざっくり1600V、800mAです。
もちろん、発熱があるので無茶はできませんし、一次側の条件にも依存するのでこんなにうまくいくとは限りませんが。
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上のグラフの出展はどこなのかとずっと気になっていましたが、
http://jh8chu.syoutikubai.com/ele_circuit/ele_circuit_02.htm
によると、Schadeと言う人が作ったものらしいです。
検索すると、
O.H.Sehade; "Analysis of Rectifier Operation," Proc.Ⅰ.R.E., July,1943
と出てきました。古い文献ですが、IREのproceedingと聞くとウゥウッと思いますね。
機会があったら原本を取り寄せてみたいと思います。----- それで、結論として電源性能はどうなったか。
1次側をエアコンのコンセントから引きましたら、500W出したとき、電流500mA弱でプレート電圧は2100V弱になりました。大きなコンデンサ投入で、大幅なレギュレーション改善ができました。----------
上の方に戻ってください、FL2000Bの改造記事を書いています。2015.7.11
Liteで、500W の変更申請を提出 しました。検査は4回目、500Wは2回目になります。さてどうなりますか。
8月8日には、こんなのを受領しました。 500W は2回目 とは言え、「変更許可」をもらうのははじめてです。
前回は、新設だったこともあって、予備免許をもらいました。当然、落成届けも、法10条ではなく18条になりますか。。。----------2015.8.28
こんな具合でちょっくらやってみようと思います。
それにしても、50年経っているとは思えない、見事な存在感でしょう！2015.9.9
台風が来ている、、、 朝からどうなるかと思いましたが、少し右にそれた様子で 奈良は薄陽も差している。そんな中、予定を少しずらして、14:20、2名の検査官が来宅。 シャックに案内するなり、首からさげた身分証を示しながら、「近畿総合通信局の○○です」 と自己紹介され、「まあゆっくりしてください」と言う暇（いとま）もなく、 「では早速ですがパワーを計りましょうか」 ということで検査に突入しました。 持参された#43（つまみが付いてたから4310か？ M-Nの変換ケーブルは持参されてました） をダミーにつないで一発。次にアンテナにつなぎ替えて一発。 横に置いていた37インチの古い液晶テレビでTVIを確認。同時に、おひとりが外に出て 電波防護の電界強度測定をされ、さらに、、、、 いや、もう終わり。 以上っ！ ということで、「検査合格です」という宣言と同時に新しい局面をもらいました。
実働、ものの15分でしょうか。10分かな。。。 検査官曰く、「１波ですからね、、、」と 言われていましたが、そういうことなのか、どうなのか、とにかく至って平穏でした。
そしてお茶を飲みつつTVI などの短い雑談を交わし、14:40にはお帰りになりました。。。 玄関の靴を揃えて、家を片付けて、、、 と準備してくれた家内も、「あらっ？、 もう終わったの？」 と、ちょっと拍子抜けした様子hiまあとにかく、無事終わって良かったです。今回いただいた免許状も、折り目のない、 まっさらの、気持ちの良いものでした！
ということで、老兵、FL-2000Bが我がシャックで復活！ "今頃何を" と言われそうですが、思い立って3ヶ月余りで、500W の401 フルラインが完成しました！
これで、5mW QRPPppp から 500W までのバリエーションを楽しめます！
上の写真： 普段オペレートする机の上に並べ直してみました。左から、 ・このFL-2000B、 ・FV-401 とエレキー、 ・FT-401B と6ZP1 QRPer、オーディオフィルター、 ・SP400 とQRPパワーメータ、温度計 FTV650も加えるとNKAさんとこみたいにできるのですが、如何せん、場所がない・・・ 2016.11.25
朝から流していたら、突然、FL2000Bが「バーン」といいました！ どうやら電力伝送のかなめ、ドアノブが逝ってしまったようです。ホームページで見てはいましたが、本当にあるのですね、、、 という感じ。命のRFCがシステムを守ってくれたのだと思いますが、やはり古い部品は怖い、こわい！
使った部品は、いきなりですが、40KVのドアノブ。AM用に持っていた新品の300pFを2個パラにしました。壊れたコンデンサは、1964年生まれの協和電気製でした。50年選手ですね。TV AC3kV とありましたが、TV 3kVで、DCのWV 2.4kVに大丈夫なのでしょうか？ なんかコワイ。。。 
動作させてみると、プレートバリコンの位置が幾分抜け目になりましたが、特に問題なし。図体が大きくなった分、浮遊容量が大きいせいでしょうか。----------2023.11.12
現役復帰から丸8年も経過。。。
毎日のように使っていた時は何とも思わなかったですが、ここ2、3年はスイッチを入れることも無かったので、久々の電源投入というと、やはりこれが怖い:
最近は出番も減ったFL2000Bですが、久しぶりに一度電源を入れてみようと思ったときに、高圧のコンデンサが不安なのを思い出しました。丁度50メガのアンプでも高圧コンデンサの改修を考えていたところだったので、こちらも同時に進めることにしました。
8本も搭載していた1250uFの大きなコンデンサは、もう使うこともなかろうと記念写真を撮って全部廃棄しました。。。 交換の目標は以前検討したように300uF6本直列ですが、50メガのアンプで使おうと考えていた日ケミの450V耐圧KMHシリーズ、220uF品が余って来たので、それをこちらに使うことにしました。容量が若干小さいのでレギュレーションは目標には達しませんが、25φ、40lと小型で都合良いです。ベークライトの板にタイで取り付け、板ごとシャーシ裏に収納しましたら、思いのほかうまくまとまりました。
その上、別のプラスも生まれました。 シャーシ上に大きな電解コンデンサが3本立っていたスペースが、丸ごと空きスペースになりました。
アルミ板を張って穴をふさげばさらに改造のスペースとして使えます。
ステップスターターとペアでコンデンサをもう6本追加してもいいし、あるいは、このアンプを実戦で使った印象として 一番欲しいと思う、ファンのオフタイマーを追加してもいいです。まだまだ楽しめそうです。これで、何の不安もなく、本当にボロボロになるまで使い倒せるアンプになりました！ がんがん行きましょう！------------------------
10年前に仕入れたこの娘が陽の目を見るのはいつかな。。。3-1000Z。2002年11月、２本仕入れ
