Arcturus
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Un provavalvole a conduttanza mutua da costruire facilmente a casa, con componenti di facile reperimento.
1.0 Premessa
Sappiamo tutti che il provavalvole ad emissione non è affidabile, perché in esso la valvola non viene alimentata in tutti i suoi elettrodi con le tensioni che le spettano in conformità al suo datasheet. Infatti vengono riuniti alla griglia controllo tutti gli altri elettrodi e dopo averla alimentata a bassa tensione (da 9 a 50 volt, a seconda le valvole), su di essa si misura la corrente assorbita, senza che però la misura ottenuta sia confrontabile sul suo datasheet, in cui si indicano ben altre caratteristiche.
Una caratteristica basilare e che non manca di essere indicata nei prontuari ufficiali delle valvole è la conduttanza mutua o transconduttanza, nei manuali delle valvole indicata con “S” e con la sua unità di misura indicata in “mA/Volt”.
La transconduttanza è appunto il rapporto tra la piccola variazione (delta) della corrente anodica e la piccola variazione (delta) della tensione di griglia che la provoca, mantenendo costanti le tensioni di placca e di griglia schermo.
Così ad esempio, se nel triodo 6J5, mantenendo costante la tensione di placca a 250V, abbiamo un assorbimento anodico di 7 mA con la tensione di griglia di -4 V; ma variando questa a -2 V l’assorbimento anodico diventa 12,5 mA. Avremo pertanto un delta di corrente anodica di 5,5 mA (12,5 – 7) e un delta di tensione di griglia di -2 V (-4 -2): la transconduttanza di tale valvola sarà data pertanto dal rapporto tra 5,5 mA e 2 volt ossia a 5,5/2= 2,75 mA/V.
Questa piccola variazione di tensione, oltre che manualmente, si può darla anche automaticamente, collegando la griglia della valvola da provare, già alimentata con la sua tensione negativa prevista dal suo prontuario, ad una sorgente di corrente alternata di appena un volt. In tal modo la griglia avrà l’escursione di un volt nella sua tensione negativa di polarizzazione, in concomitanza con l’alternarsi della semionda negativa con quella positiva. In tal modo, collegando in serie all’alimentazione anodica della placca (con la tensione ad essa spettante secondo il suo datasheet) una resistenza di 100 ohm e 2 watt, è possibile misurare una piccola tensione in millvolt ai capi di questa, che corrisponde alla transconduttanza indicata nel prontuario. t
Nei prontuari delle valvole americane l’unità di misura della transconduttanza viene indicata in mho (l’inverso di ohm perché la resistenza è il rapporto tra tensione e corrente; mentre la conduttanza è il rapporto tra corrente e tensione), pari a 0,00275 mho o più semplicemente in micromho pari a 2750.
Presupposto fondamentale per misurare la transconduttanza di una valvola pertanto è quello di avere un circuito di alimentazione per alimentare tutti gli elettrodi della valvola con le tensioni previste dal suo datasheet.
Non avendo un trasformatore con primario a 230V e 30W e vari secondari, da quello per l’alta tensione a 300V, a quelli per le varie basse tensioni necessarie ad alimentare i filamenti più vari e disparati del mondo valvolare, semplicemente (prima semplificazione) ho montato in una cassettina di legno tre trasformatori da 230 V a 3, 6, 9, 12, 15, 18, 24 V e 25 W (del costo di 12 euro ciascuno): due con i primari collegati in parallelo sulla rete di alimentazione e con i secondari collegati in serie (attenti al verso dei collegamenti, altrimenti le tensioni si sottraggono anziché sommarsi), in modo da ottenere in una morsettiera le tensioni più usuali di accensione delle valvole, sino a 48 V; ed il terzo collegato col secondario a 24 V sul secondario a 24 V del primo trasformatore, per ottenere l’alta tensione necessaria per l’anodica. Avevo pensato all’uso di un variac, ma i teorici del Forum non hanno avuto il coraggio di consigliarmelo, essendo alto il rischio di fulminare le valvole. Per iniettare l’alternata da 1 V ho usato un quarto piccolo trasformatore per campanelli da 230 V a 6 V del costo di 2,50 euro, ben isolato da quelli dedicati all’accensione dei filamenti.
Poi, invece di predisporre tanti tipi di zoccoli quanti sono i tipi di valvola conosciuti, con conseguenti innumerevoli collegamenti a mezzo di impensabili commutatori o decine di levette, semplicemente (seconda semplificazione) ho preparato diversi cavetti con banane e/o coccodrilli (vedi le precise specificazioni nel paragrafo 2.0), da usare per collegare le boccole da cui attingere le correnti ai vari e corrispondenti piedini delle valvole.
In tal modo ho la possibilità di misurare la transconduttanza di ciascuna valvola con i due metodi sopra indicati:
A) Automaticamente, senza alcun calcolo da eseguire, mediante lettura immediata su un tester.
B) Mediante un semplice calcolo attinente il variare della misura della corrente anodica assorbita conseguente al variare manualmente la sua tensione di polarizzazione.
Una precisazione postuma, che avevo dimenticato: per la tensione anodica sarebbe meglio usare un trasformatore con secondario da 300V più 300 V al fine di raggiungere la tensione raddrizzata di almeno 300 V per le valvole che funzionano a 250 V o più di tensione anodica. Io non l'avevo questo trasformatore e per raggiungere la tensione di 250 V debbo sopra alimentare a 30 V il terzo trasformatore.
2.0 Procedura per misurare la transconduttanza di una valvola mediante lettura immediata sul tester.
In calce a questa discussione ho postato lo schema elettrico del provavalvole da me montato, una foto dell'apparecchietto e il datasheet della valvola esaminata EF183.
Nello schema elettrico si vedono i vari trasformatori di alimentazione specificati nelle premesse e precisamente: tre trasformatori da 230 V a 3, 6, 9, 12, 15, 18, 24 V e 25 W (del costo di 12 euro ciascuno), due con i primari collegati in parallelo sulla rete di alimentazione e con i secondari collegati in serie (attenti al verso dei collegamenti, altrimenti le tensioni si sottraggono anziché sommarsi), in modo da ottenere in una morsettiera le tensioni più usuali di accensione delle valvole, da 3 V sino a 48 V; ed i l terzo collegato col secondario a 24 V su uno dei secondari a 24 V, per ottenere l’alta tensione necessaria per l’anodica. Per l’alternata da 1 V è necessario usare un quarto piccolo trasformatore per campanelli da 230 V a 6 V del costo di soli 2,50 euro, ben isolato da quelli dedicati all’accensione dei filamenti. In tutto ho speso 38,50 euro per i trasformatori, contro i 100 euro richiestimi da un avvolgitore per un solo trasformatore con tutti questi secondari.
Si vedono poi il circuito di raddrizzamento della corrente anodica (a mezzo di un ponte di diodi) e di filtraggio a mezzo di ben tre elettrolitici (la tensione anodica deve essere molto stabile), il ripartitore/taratore della tensione anodica mediante il potenziometro a filo da 5K e 10 W (R 3) in serie alla resistenza fissa da 5K e 10 W e quindi la famosa resistenza da 100 ohm e 2 W, in serie all’alimentazione anodica, agli estremi della quale si misura la transconduttanza. Le boccole della tensione anodica da tarare sono +A e –B.
Più sotto notiamo il circuito da cui si preleva la tensione negativa da 0 V a 50 V ai capi della resistenza di 3,9 K e 2W (debitamente filtrata dall’elettrolitico C1) e il potenziometro lineare a grafite di 50K (R 2), da cui si preleva dalla boccola –G la tensione di polarizzazione di griglia, dopo la miscelazione con 1 volt di tensione alternata mediante il potenziometro a filo di 25 ohm e 2 W (R 1).
Le fasi della procedura sono le seguenti:
2.1 Si inseriscono i puntali del tester commutato su misura di tensione continua sino a 50V nelle boccole +G e –G rispettando le polarità e si ruota il potenziometro R2 sino a raggiungere la tensione negativa di polarizzazione indicata nel prontuario per la valvola in esame: -19,5 V per la EF183 in prova.
2.2 Poi si inseriscono i puntali del tester commutato su misura di tensione continua sino a 300 V nelle boccole +A e –A e si ruota il potenziometro R3 sino a raggiungere la tensione anodica indicata nel prontuario per la valvola in esame: 200 V per la EF 183, sia per la placca, che per la griglia schermo.
2.3 Quindi si inseriscono i puntali del tester commutato su misura di tensione alternata sino a 10V nelle boccole -G e >< G e si ruota il potenziometro R1 sino a raggiungere la tensione alternata di 1V.
2.4 Si inserisce la valvola da provare in un suo zoccolo e si collegano ai piedini corrispondenti ai filamenti due cavetti (ad es. di colore bianco) con mini coccodrilli da un lato e dall’altro una punta rifinita a stagno per inserirla facilmente nella morsettiera in corrispondenza della tensione di accensione della valvola da provare.
2.5 Si collega ai piedini della placca e della griglia 2 un doppio cavetto (ad es. di colore rosso) con due mini coccodrilli da un lato e con una sola banana (che li comprende entrambi) dall’altro. E’ bene preparare anche un altro doppio cavetto simile a questo, ma con una resistenza di 30K/40K inserita sul coccodrillo da usare per la griglia schermo relativamente a quelle valvole che prevedono una tensione anodica più bassa di quella di placca.
2.6 Si collega ai piedini della griglia 1 un cavetto (ad es. di colore blu) con mini coccodrilli da un lato e con la banana dall’altro.
2.7 Si collega ai piedini del catodo e della griglia di soppressione (se non è collegata internamente al catodo) un doppio cavetto (ad es. di colore nero) con due mini coccodrilli da un lato e con una sola banana (che li comprende entrambi) dall’altro.
2.8 Si agganciano i mini coccodrilli dei cavetti relativi al filamento nella morsettiera delle tensioni di accensione al corrispondente voltaggio della valvola.
2.9 Si inserisce nella boccola +A la banana col cavetto doppio relativo alla placca e alla G2 (se non hanno la medesima tensione di lavoro si usi il doppio cavetto su uno dei quali è interposta una resistenza di 30K/40 K per la G2) e nella boccola –A la banana col cavetto doppio relativo al catodo e alla griglia di soppressione.
2.10 Si inserisce nella boccola –G la banana del cavetto relativo alla G1.
2.11 Infine si inseriscono i puntali di un tester digitale molto sensibile e stabile (io ho ben quattro cineserie, ma solo uno mi dà questa misura) commutato su misura di millivolt di tensione in corrente alternata (o comunque di pochi volt: provare anche su C.C.) nelle boccole contrassegnate “Transconduttanza”, su cui si leggerà automaticamente (cioè senza necessità di calcolo alcuno) la misura della conduttanza mutua corrispondente alla valvola in esame, rilevabile dal suo datasheet, espresso in micromho per le valvole americane e in mA/V per quelle americane. Una differenza in più o in meno sino al 30% dovrebbe essere accettabile. Per la valvola EF183 esaminata è risultata la misura tra 12 e 13 mA/V, come da manuale (vedere datasheet alla fine).
3.0 Procedura per provare la transconduttanza di una valvola mediante due misure della corrente anodica assorbita col variare della sua tensione di polarizzazione.
Si prepara la valvola nel suo zoccoletto con tutti i cavetti predisposti ed inseriti per funzionare con le tensioni anodiche e di polarizzazione corrispondenti al suo datasheet (vedi sopra paragrafo 2), mettendo a zero il potenziometro R1 della tensione 0/6 V alternati, da usare solo per la misura automatica della transconduttanza.
3.1 Si interpone tra il piedino della placca e il coccodrillo col cavetto doppio che va alla placca un amperometro con fondo scala max di 50 mA e si misura l’assorbimento anodico, paragonandolo col datasheet della valvola (differenze sino al 30% in più o in meno dovrebbero essere accettabili). La misura della corrente anodica assorbita è ad es. 10 mA (ossia 0,01 A) con la tensione negativa di griglia controllo di -1 volt.
3.2 Si porta a -5 volt la tensione di griglia e si ottiene un aumento della corrente anodica a 4 mA (ossia 0,004 A).
3.4 Si avrà in tal modo una variazione di 6 mA (ossia 0,006 A) per una variazione di -4 V della tensione di griglia controllo.
3.5 La transconduttanza sarà in tal caso: 0,006 A/4 V = 0,0015 A/V ossia 6 mA/4 V = 1,5 mA/V, pari a quella risultante dal prontuario. Una differenza in più o in meno sino al 30% dovrebbe essere accettabile.
4.0 Procedura per provare la microfonicità di una valvola
E sufficiente inserire una cuffia magnetica nelle boccole della transconduttanza e dare dei leggeri colpetti alla valvola per accertarsi se la valvola è rumorosa.
5.0 Procedura per provare i corto circuiti tra gli elettrodi di una valvola
Occorre preparare un cavetto avente una banana ad una estremità e dall’altra una lampada a neon come quelle dei cacciavite cercafase. Quindi si inserisce:
- la banana di un cavetto nella boccola +A (il cavetto fisso meglio che sia su +A per evitare falsi allarmi) e il corrispondente coccodrillo nel piedino del primo elettrodo da controllare;
- La banana del cavetto con la lampada a neon nella boccola -A (il cavetto mobile meglio che sia su –A per evitare falsi allarmi) e con il terminale della lampada si toccano man mano tutti gli elettrodi della valvola;
Al momento in cui la lampada si accende viene individuato un corto circuito tra i due elettrodi interessati.
6.0 Procedura per provare la perdita parziale del vuoto in una valvola.
Quando all'interno di una valvola è presente una piccola quantità di aria per aver la valvola perduto parzialmente il vuoto, accade che gli elettroni emessi dal catodo urtano contro le molecole dei gas di cui è formata quest'aria, ionizzandoli. Questi ioni positivi vengono pertanto attratti dalla griglia polarizzata negativamente e da questa assorbono una certa quantità di elettroni, alterando il normale assorbimento anodico della valvola, misurato da un milliamperometro in serie al circuito anodico. Se interponiamo una resistenza di 0,5 Mohm in serie al circuito che alimenta negativamente la griglia, mediante un commutatore, nel momento in cui questo si sposta sulla resistenza si determina ai capi di questa una caduta di tensione e quindi un abbassamento della tensione negativa (o -ma è equivalente- un rialzo della tensione di griglia: ad es. per essere più chiari, da -4V a -3V) e conseguentemente un forte aumento della corrente anodica. Se l'aumento della corrente anodica è coerente alla determinazione della transconduttanza , sicuramente la valvola non ha presenza di gas al suo interno.
La regola dettata dall'esperimento pertanto potrebbe essere questa: se il rapporto tra i due delta di correnti anodiche e di tensioni di griglia è coerente alla transconduttanza della valvola, questa non ha perduto nemmeno parzialmente il vuoto.
Però ecco un amletico dubbio: se questo rapporto invece non fosse coerente il difetto è da attribuire al parziale esaurimento della valvola o alla parziale perdita del vuoto? In entrambi i casi la valvola è sicuramente da scartare.
Edited by Pippoexsuper - 3/5/2020, 11:56
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