Le BC221

      


     Le BC221 est à la fois un générateur HF et un fréquencemètre hétérodyne qui couvre de 125 kHz à 20 MHz avec une précision avoisinant les 100 Hz.
     Autrefois très prisé par les amateurs dans le domaine de la mesure, il est maintenant largement dépassé par les appareils numériques dont la précision et la stabilité n'ont plus rien à voir avec un appareil conçu il y a plus de 70 ans et qui pèse près de 13 kg !
     Mais quel bonheur d'en posséder un et de faire revivre la mesure "à l'ancienne" avec un appareil à tubes et un casque sur les oreilles pour obtenir le fameux battement nul, totalement oublié à l'heure actuelle !
     Le BC-221 peut paraître obsolète dans la mesure où actuellement une précision de 1 HZ est courante. A l'époque, une précision de 100 Hz n'était pas chose facile et c'est pourquoi ces appareils ont été développés pour s'adapter à ces exigences.

HISTORIQUE :

      Le BC221 a été conçu aux USA au cours de la 2ème G.M. (1941-1942) pour doter les unités combattantes d'un moyen précis de caler en fréquence les appareils de transmission, qu'ils soient émetteurs ou récepteurs.
     Il fallait donc un appareil portatif, alimenté sur piles (l'armée française l'a doté d'une alimentation secteur), robuste et simple d'emploi. Il possède une courroie pour le porter en bandoulière et même un sac de transport qui lui est propre (BG-81).

DESCRIPTION :

     Il est constitué de deux oscillateurs de grande stabilité à fréquence variable, l'un couvrant de 125 à 250 kHz et l'autre de2 à 4 MHz.
     Pour couvrir le trou entre 250 kHz et 2 MHz on se sert des 2ème, 4ème et 8ème harmoniques et entre 4 MHz et 20 MHz on se sert des 2ème, 4ème et 5ème  harmonique de l'oscillateur. Pour obtenir la précision désirée, c'est un quartz de 1 MHz qui sert d'étalon.
     Le recalage s’effectue grâce à ce quartz et la lecture est faite sur un cadran de grand diamètre avec vernier. Comme il est impossible d'afficher avec précision une telle gamme sur un simple cadran gradué, il est fait usage d'un carnet d'étalonnage.      Celui-ci établit une correspondance entre les graduations des cadrans et la fréquence générée par l'appareil.
Le carnet porte le numéro de l'appareil et est mécaniquement indissociable de celui-ci. Sans carnet, l'appareil est inutilisable sauf à en refaire un ce qui est une tache fastidieuse mais pas impossible (voir http://w7ekb.com/glowbugs/Military/BC221pages.html)

     A noter, pour la petite histoire, que chaque appareil possédant son carnet propre, il a fallu rendre cette opération d'étalonnage automatique (mesure et impression). On se doute qu'à cette époque la chose n'a pas dû être facile à mettre en œuvre vu la quantité d'appareils produits !

PRESENTATION :

     Le BC221 a été décliné en de nombreuses versions (25) produites par plusieurs fabricants dont Bendix, Cardwell, Philco, Zénith et Rauland.
     Toutes ces versions diffèrent très peu entre elles (préchauffage des lampes, prise casque doublée, disposition des commandes, etc.) mais le principe de mesure est le même pour tous.
     Il fait partie de l'unité collective SCR-211 et possède son Technical Manual TM 11-300, un document en anglais de 162 pages qui date du 20 juillet 44 pour la dernière version et disponible sur le WEB.

     Il se présente sous la forme d'un boîtier métallique ou en bois suivant les versions dont la partie supérieure de la face avant s'ouvre pour accéder aux commandes et au livret d'étalonnage. La partie inférieure est un panneau amovible donnant accès aux pièces de rechange (tubes et outils de démontage).

     A l'arrière se trouve en partie inférieure le compartiment des piles. A l'origine il était fait usage de 4 piles BA-23 pour le chauffage des lampes et 6 piles BA-2 pour la  tension plaque.
Ces piles étant introuvables il faudra soit faire une alimentation secteur délivrant 6,3 V alternatif (1 A) et de 135 à 150 V continu (20 mA), soit avoir la chance de trouver ou de posséder une alimentation dont l'armée française avait doté ses appareils.

     Sur le couvercle du coffret des piles est fixé le schéma de l'appareil.

     La partie électronique se présente sous la forme d'un tiroir amovible retenu par 4 vis moletées sur la face avant. Quatre fiches banane, une pour la sortie HF et trois pour l’alimentation, font office de connecteur simple et fiable.

     A la partie supérieure du coffret une prise antenne permet de rayonner ou de recevoir de la HF.

   

   

                 Le quartz de 1 MHz                                              Alimentation secteur "Armée Française"

 

     La face avant regroupe les commandes principales :

 

- Un grand cadran rond gradué qui représente les unités avec 100 divisions et un vernier pour apprécier le dixième de division.

- Un tambour vertical comportant 50 divisions représente les centaines.

- Un commutateur de bande de fréquence à 2  positions LOW et HIGH.

- Un potentiomètre de gain BF

- Une prise casque permettant l'utilisation d'un casque de 600 à plusieurs milliers d'ohms (HS-30 par exemple).

- Un potentiomètre marqué CORRECTOR qui permet l'étalonnage avec le quartz.

- Un commutateur à 2 positions qui met en service le quartz.

- Un inverseur marche-arrêt.

 

UTILISATION :

     Comme pour tout appareil de mesure à lampes, une période de préchauffage d'au moins 15 minutes est nécessaire pour obtenir un maximum de stabilité.

     Pour cela il sera nécessaire, après avoir mis l'inverseur sur ON, de brancher un casque dans le jack, celui-ci comportant un interrupteur destiné à ne pas décharger les piles dans le cas où on oublierait d'éteindre l'appareil avant de fermer le boîtier.

     Le carnet se présente sous la forme d'un petit cahier à spirale avec des onglets à la partie supérieure. Il est impératif d’avoir le même numéro de série, à la fois sur le carnet et sur l’appareil.

   

 

     Prenons l’exemple d’une page du carnet :

     A la partie supérieure, nous avons les fréquences couvertes dans les limites des indications des cadrans.

     Au centre, il y a deux colonnes et dans chaque colonne, la correspondance entre l’indication des cadrans et les différentes fréquences possibles.

     En bas de page se trouve le point de calibration avec le quartz de 1 MHz (ici 3503,4 MHz).

 

     Lecture des cadrans :

     Il y a deux cadrans en face avant. Un cadran DIAL HUNDREDS donnant la lecture des centaines au travers d’une fenêtre comportant un réticule horizontal et un grand cadran rond DIAL UNITS avec molette de blocage et vernier.

     Ce vernier, à l’instar des pieds à coulisse « analogiques », permet d’augmenter la précision de la lecture au dixième d’unité.

     Par exemple, sur la photo nous lisons : 3560,8

 

     Mode d'emploi :

     Après la traditionnelle période de chauffage des appareils de mesure à lampes, nous allons procéder à la calibration.

     La fréquence choisie est, par exemple, de 14,113 MHz

     Sur le carnet, en bas de page (voir photo plus haut) est indiquée la valeur du "Nearest Crystal Check Point" à afficher sur les deux cadrans, soit 3503,4

     Cette fréquence étant située entre 2 et 20 MHz nous positionnons FREQ. BAND sur HIGH et CRYSTAL sur ON.

     Casque sur les oreilles, il suffit d’amener la tonalité à zéro (battement nul) avec le bouton CORRECTOR.

     Après avoir remis CRYSTAL sur OFF, le BC211 est prêt à être utilisé comme générateur ou comme fréquencemètre hétérodyne, mais seulement pour la gamme de fréquence indiquée sur cette page.

     Cette opération est à renouveler au bout d’un certain temps pour compenser les dérives dues à la température ou si l’on change de fréquence en dehors de la page concernée.

 

     Que faire si la fréquence choisie ne correspond pas à une fréquence mentionnée sur le carnet ?

     Dans notre exemple, nous nous apercevons que cette fréquence de 14,113 MHz se situe entre 14,112 et 14,116. Il va donc falloir procéder à une interpolation.

     Les fréquences 14,112 et 14,116 correspondent respectivement à 3560,3 et 3562,3 sur les cadrans.

     Nous avons donc pour 4 kHz de différence, 2 graduations de cadran.

     Donc pour 1 kHz on a 0,5 graduation.

     Il faut donc positionner le grand cadran sur 3560,3 + 0,5 = 3560,8
 

CONCLUSION

     De conception simple et robuste, cet appareil ne peut plus concurrencer les instruments modernes mais nous permet de revivre l'époque où il figurait en bonne place parmi les appareils de mesure.

     On peut se demander comment chaque appareil a reçu son propre carnet d'étalonnage quand on sait qu'une opération manuelle peut prendre plus de 16 heures par appareil et qu'il en a été fabriqué des milliers !
    La solution adoptée a été pour l'époque une prouesse d'ingénierie. Les ingénieurs de Philco ont conçu une machine comportant pas moins de 126 lampes encadrées par une mécanique complexe. Les 16 heures d'une calibration manuelle sont passées à moins de 7 heures.

     Pour en savoir plus, deux liens parmi d'autres :

- Un article dans Wireless World de novembre 1956 intitulé "Automatic wavemeter calibration" et dont le scan en pdf se trouve à l'adresse http://www.keith-snook.info/wireless-world-magazine/wireless-world-articles.html
- Une description par VE3FAB avec référence bibliographique : http://www.jproc.ca/ve3fab/bc221.htm

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