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Il provavalvole
A cura della redazione
(Audion)
Il seguente articolo è estratta da un libro oramai introvabile degli anni 60.
Vi sono due opinioni diametralmente opposte circa l'utilità di un provavalvole;
una di esse sostiene che un tubo può sembrare buono sul provavalvole e risultare
difettoso nelle effettive condizioni di funzionamento del circuito, sicché la
sostituzione con tubi sicuramente buoni è l'unico modo per provare una valvola.
Malgrado l'ampia dotazione di tubi necessaria in televisione, questa tendenza è
oggi molto più diffusa che in passato. L'altra opinione sostiene che un
provavalvole ha reali vantaggi. Se un apparato ha un guasto ben definito, ad
esempio, è guasto un tubo dell'amplificatore a FI video, vi sono buone
probabilità che lo stesso tubo non funzioni correttamente nemmeno in altre parti
del circuito. Se esso realmente è poco efficiente, deve essere sostituito.
Se
il tubo presenta un rendimento piuttosto basso e diminuendo leggermente la
tensione di accensione di filamento, si ha una netta caduta di emissione, si
informerà il cliente e si suggerirà la sostituzione del tubo.
Quando i
sintomi non consentono di individuare immediatamente la causa del guasto, la
prova di tutti i tubi dell'apparato la può localizzare. Se tutti i tubi sono
stati controllati con il provavalvole e sono risultati buoni, si può ritenere
eliminata una causa possibile di guasto. Alcuni tecnici provano sempre tutti i
tubi di un apparato, come prima operazione. Essi così determinano se il guasto
può essere attribuito alle valvole.
Ma i tubi possono risultare buoni in
alcuni tipi di provavalvole ed essere difettosi nell'apparecchio. I circuiti
oscillatori tendono ad essere critici sotto questo aspetto ed alcuni circuiti
richiedono ai tubi brevi impulsi di corrente molto alta; questa condizione di
funzionamento non può essere riprodotta con il provavalvole. Ma alcuni
provavalvole possono provare se le caratteristiche di un tubo sono migliori di
quelle di un altro.
La prova dell'emissione
Il provavalvole più ampiamente usato è il provaemissione (Fig,. 1). N.D.R. Un
provavalvole ad emisiione è quello della SRE già trattato in un articolo su
Audion on line. Esso è meno costoso del normale tipo che misura la conduttanza
mutua, ma ha possibilità piuttosto limitate. Esso soltanto indica se un tubo è
bruciato o meno e se vi sono elettrodi in cortocircuito. Se un tubo presenta una
sufficiente emissione con tensione di accensione regolare, bruscamente
diminuisce riducendo la tensione di accensione, si può essere certi che il tubo
è sul punto di esaurirsi. Queste tre possibilità rendono il misuratore di
emissione valido per il 99% dei tubi da controllare.
Come dice lo stesso
nome, il provavalvole del tipo ad emissione indica le possibilità di emissione
catodica di un tubo, sotto certe condizioni normalizzate di prova. Per
effettuare la prova, in quasi tutti questi provavalvole si fa funzionare il tubo
come rettificatore a diodo, collegando insieme la placca e le griglie (Fig. 2).
Con la corretta tensione di filamento ed una bassa tensione anodica applicata,
un milliamperometro inserito nel circuito anodico o catodico misurerà la
corrente che circola nel tubo: Siccome una diminuzione di emissione è una
indicazione sufficientemente valida che il tubo ha raggiunto la fine della sua
vita utile, questa prova è alquanto attendibile.
Sfortunatamente, i catodi
dei tubi in qualche caso sviluppano "punti caldi" dal quali l'emissione diventa
così grande che un'area di griglia relativamente piccola adiacente a questi
punti non può controllare la corrente totale. In queste condizioni, anche se
l'emissione catodica può sembrare sufficiente, il tubo probabilmente non
funziona correttamente nel circuito. Altri fattori possono anche far apparire
come buoni tubi che, in particolari circuiti, non funzionano correttamente.
La prova della transconduttanza
I provavalvole del "tipo a conduttanza" sono particolarmente adatti ai
riparatori. La teoria ed il funzionamento di questi provavalvole è alquanto più
complessa di quella del semplice misuratore di emissione. Siccome lo scopo
normale di un tubo è l'amplificazione, è più logico che un provavalvole mostri
come il tubo amplifica, simulando il funzionamento del tubo nel circuito
effettivo. E questa è, appunto, la funzione del misuratore di transconduttanza.
Una serie di commutatori e di potenziometri stabiliscono le corrette
polarizzazioni anodiche, di schermo e di griglia del tubo in esame.
I
misuratori di transconduttanza possono appartenere a due gruppi principali. Vi
sono quelli che applicano una polarizzazione fissa alla griglia del tubo e
misurano la corrente anodica. Questi misuratori funzionano sul principio che, a
parità di polarizzazione, di tensione anodica, ecc., ciascun tipo di tubo ha una
propria corrente anodica.
Il secondo tipo di misuratore di transconduttanza
applica un segnale alternato alla griglia del tubo in esame. Il segnale
amplificato appare sull'anodo del tubo e viene letto da uno strumento, di solito
tarato in transconduttanza (gm) o con una scala buono-difettoso. La Fig. .3
mostra un circuito semplificato di quest'ultimo tipo. N.D.R. Appartiene a questo
gruppo il provavalvole militare TV177 ed il TV7 (fotografia numero 1)
Ogni
tipo di misuratore, di emissione o di conduttanza, ha i propri vantaggi ed
inconvenienti. In generale, il tipo a conduttanza fornisce risultati più precisi
quando misura tubi amplificatori, ma vi sono eccezioni a questa regola. Ad
esempio, quando si deve controllare un tubo di uscita a forte corrente,
l'amplificatore può risultare efficiente sotto le condizioni di basso
assorbimento di corrente del provavalvole, ma questi tubi possono non essere in
grado di funzionare adeguatamente nelle normali condizioni di lavoro. In altri
termini, i segnali piccoli vengono amplificati correttamente, ma i segnali
corrispondenti al pieno pilotaggio vengono distorti, poiché i catodi non possono
fornire elettroni sufficienti a produrre la piena potenza di uscita. Questo
inconveniente può essere invece rivelato su un misuratore di emissione.
Come
abbiamo detto, il principale vantaggio del misuratore di emissione, oltre al
caso particolare citato avanti, è la semplicità ed il basso costo. I più
complicati circuiti dei misuratori di conduttanza, mentre sono validi per
provare la maggior parte dei tubi, presentano due inconvenienti principali: un
maggior tempo di preordinazione della misura ed un costo maggiore. Osserviamo
ora come si esegue in realtà la misura con un tipico provavalvole.
La prova di cortocircuito
Anzitutto si alimenta il provavalvole e si regola il controllo della tensione
di rete. Questa regolazione serve ad assicurare una corretta misura, compensando
le normali variazioni di tensione di rete e la caduta di tensione interna del
provavalvole causata da tubi che assorbano un'alta corrente di
filamento.
Successivamente, si ricerca il tubo sul libretto che accompagna il
provavalvole, in modo da regolare le manopole e le leve alla maniera indicata.
Si inserisce il tubo, si attende circa 30 secondi affinché si riscaldi e poi si
prova se vi sono cortocircuiti, conformemente alle indicazioni fornite nel
manuale di istruzione dello strumento. E' assolutamente necessario anzitutto
accertarsi che non vi siano cortocircuiti, poiché si potrebbe bruciare un
resistore o danneggiare lo strumento del provavalvole, quando si esegue il
controllo della qualità.
Nella Fig. 4 è riportato lo schema di principio di
un tipico circuito per la prova dei cortocircuiti.
Ciascun elettrodo del tubo
in esame viene collegato al cursore centrale di un commutatore a pulsante ed un
commutatore alla volta viene portato sulla posizione "prova" e quindi ritornato
al normale. Tutti gli elettrodi risultano collegati ad un lato di un circuito,
che contiene una sorgente di tensione ed un tubo al neon. L'elettrodo sotto
misura viene collegato all'altro capo dello stesso circuito e, se esiste un
cortocircuito fra l'elettrodo in esame e qualunque altro, il circuito risulta
chiuso e la lampada al neon si accende.
Nella prova di cortocircuito con i
provavalvole occorre trascurare i momentanei lampi della lampadina al neon
quando si azionano i commutatori. E' anche conveniente battere delicatamente sul
tubo in esame durante la prova; ciò rivelerà se vi sono elettrodi lenti, che
possono andare in cortocircuito con la vibrazione.
Un'accensione molto debole
della lampadina, se persistente, può indicare una dispersione ad alta
resistenza, anche se non vi è un diretto cortocircuito.
La maggior parte dei
provavalvole non è in grado di eseguire sensibili misure di dispersione. Queste
prove sono usualmente necessarie nei televisori.
La maggior parte degli
apparecchi radio in AM e degli amplificatori non risentono praticamente delle
dispersioni dei tubi, ma i sensibili circuiti televisivi generalmente risentono
anche di dispersioni molto lievi. Per questa ragione molti fabbricanti di
provavalvole realizzano circuiti di prova di dispersione molto sensibili, sia
come strumenti separati, oppure inseriti nei normali provavalvole.
Ovviamente
viene indicato un cortocircuito fra i terminali di filamento del tubo e nel caso
che uno stesso elettrodo sia collegato internamente a più di un piedino. Una
indicazione di cortocircuito, in questo caso, è perfettamente normale e le
tabelle del provavalvole indicheranno la presenza di questi normali
cortocircuiti. Se durante la misura appaiono cortocircuiti diversi da quelli
normali, il tubo dovrà essere senz'altro scartato, senza fare prove di emissione
o di conduttanza mutua. I tubi sospetti debbono sempre essere sottoposti
anzitutto alla prova di cortocircuito e se difettosi, vanno scartati.
La prova di rumorosità
Quasi tutti i fabbricanti di provavalvole hanno previsto la possibilità di
effettuare prove di rumorosità dei tubi. Occorre inserire una cuffia telefonica
in una presa sul pannello frontale del provavalvole ed ascoltare la
microfonicità ed il rumore mentre si batte contro il tubo. Questa prova oggi ha
un valore limitato per molte ragioni. Anzitutto miglioramenti nella costruzione
dei tubi hanno quasi del tutto eliminato difetti di questo tipo. Non si può dire
che i tubi recenti siano totalmente esenti da microfonicità o rumorosità, ma
tali difetti rimangono ad un livello tanto basso da non poter essere rilevato in
un provavalvole. In altri termini, il difetto di un tubo del selettore di canale
di un televisore viene messo in evidenza dal guadagno molto forte che si ha dopo
di esso e che esalta qualunque tendenza del tubo alla microfonicità od alla
rumorosità. Ovviamente, un provavalvole non è in grado di riprodurre queste
condizioni.
I guasti che i vecchi provavalvole potevano indicare con le prove
di rumorosità, i recenti provavalvole li indicano con il controllo di
dispersione ad alta sensibilità.
Come abbiamo detto, vi sono numerosi
problemi di rumorosità che il provavalvole non può controllare. Lo stesso tubo
che è rumoroso in uno stadio a basso livello ed ad alto guadagno può essere
silenzioso quando è usato si un circuito con alto livello di segnale.
Ciò
avviene poiché il rumore generato internamente (dell'ordine dei microvolt) è
trascurabile rispetto ad una tensione di segnale do 01, V, o più.
L'inconveniente comincia a manifestarsi solo quando la tensione di rumore è
dello stesso ordine di grandezza della tensione di segnale. Sicché, per provare
se un tubo è rumoroso in un particolare circuito, conviene installarlo in quel
circuito.
Dopo che il tubo ha superato tutte le altre prove, esso è pronto
per il controllo di "qualità", ossia di emissione o di conduttanza. Con tutti i
comandi regolati alla maniera indicata nella tabella del provavalvole, si
premerà il tasto che indica la qualità e si leggerà sullo strumento se il tubo è
buono, cattivo o mediocre.
I provavalvole possono anche controllare se vi
sono elettrodi interrotti, quali griglie, anodo, ecc. che si siano distaccati
dai loro piedini. Questa prova può essere eseguita immediatamente dopo la prova
di emissione, se si sospetta questo tipo di guasto. Per controllare un elettrodo
interrotto, semplicemente si aprono, uno alla volta, gli interruttori che
collegano gli elettrodi. Quando si apre l'interruttore della griglia controllo,
la corrente che circola attraverso questo elettrodo viene interrotta e lo
strumento presenterà una piccola caduta di corrente totale. Dopo aver chiuso
l'interruttore della griglia controllo, si aprirà l'interruttore della griglia
schermo e così via, per tutti gli elettrodi. Sebbene l'entità della variazione
di corrente totale può variare da elettrodo ad elettrodo, dovrà sempre aversi
una certa diminuzione man mano che si apre un interruttore. Se l'interruzione di
un elettrodo non porta ad una tale riduzione di corrente, probabilmente
l'elettrodo è distaccato internamente dal tubo.
Le prove di dispersione
Nessuno strumento è in grado di garantire che un tubo funzioni correttamente
nel circuito effettivo, particolarmente se il circuito è critico. Per esempio,
si può avere una dispersione ad alta resistenza fra due elettrodi del tubo, le
cui cause possono essere molteplici. Anzitutto parte del materiale che emette
elettroni sul catodo può evaporare e depositarsi sulla griglia controllo. Esso
può contaminare anche altri elettrodi, ma i risultati sono più gravi sulla
griglia. Quando il tubo raggiunge la temperatura di lavoro, questo materiale
comincia ad emettere elettroni, dando luogo alla circolazione di corrente dalla
griglia, o da altri elettrodi, all'anodo. Questa circolazione di corrente, o
dispersione, anche se piccola, è frequentemente sufficiente ad alterare le
condizioni di lavoro del tubo ed a pregiudicare fortemente il funzionamento di
circuiti critici.
Dispersioni ad alta resistenza possono essere anche causate
da piccole quantità di gas o da altre contaminazioni interne al bulbo del tubo.
Un tubo leggermente "gassato", od un tubo con griglia contaminata daranno gli
stessi risultati ed i metodi per provarli sono gli stessi.
Molti provavalvole
non sono in grado di rivelare tali dispersioni durante le normali prove di
cortocircuito, a meno che la resistenza di dispersione divenga relativamente
bassa, minore di 250.000 ohm, mentre in molti circuiti una dispersione anche di
oltre 250.000 ohm può provocare un difettoso funzionamento. Conseguentemente,
oltre alla prova di cortocircuito, molti moderni provavalvole possono
controllare resistenze interelettrodiche anche di oltre 20 Megaohm (Fig.
5).
Come si può vedere, tale tipo di provavalvole è semplicemente un ohmetro
con un rettificatore (D1) fornisce la tensione continua. Un sistema di
commutazione consente di misurare la resistenza fra riscaldatore e catodo e fra
la griglia controllo, la griglia schermo, il soppressore, l'anodo e tutti gli
altri elettrodi, uno alla volta. Sensibili misuratori interelettrodici sono
anche disponibili come strumenti separati, da affiancare al provavalvole che non
comprendano tale circuito.
Le prove di vita
Alcuni provavalvole hanno la possibilità di effettuare la così detta prova di
vita. Un tale controllo indica grossolanamente per quanto tempo si prevede che
il tubo possa funzionare correttamente. Un misuratore di questo tipo
semplicemente riduce la tensione di filamento del 15 o 20%. Se il catodo è molto
attivo, in grado di emettere più elettroni di quanto necessario per il normale
funzionamento, esso generalmente continuerà ad emettere sufficienti elettroni
anche con tensione di accensione ridotta ed allora il provavalvole lo
classificherà come buono. Invece, se il catodo emette al massimo delle sue
possibilità ed è appena in grado di mantenere le condizioni di lavoro del tubo,
questo è probabilmente vicino alla fine della sua vita utile. In questo caso,
riducendo la tensione di filamento, l'indicatore di emissione probabilmente lo
definirà come esaurito.
Si può fare anche un diverso tipo di prova di vita,
che consiste nell'interrompere bruscamente la tensione di filamento. Se il
catodo ha una emissione alta, l'indicazione di emissione diminuisce lentamente;
se il potere emissivo del catodo è debole, la corrente anodica diminuirà
rapidamente.
Tali prove di vita forniscono indicazioni solo grossolane, ma
possono essere utilmente impiegate da tecnici esperti per giudicare se un tubo
debba essere sostituito.
Sebbene i provavalvole siano generalmente
considerati strumenti che fanno risparmiare tempo, vi sono condizioni in cui il
loro uso può fare perdere tempo.
Per esempio, nei televisori a valvole vi
sono 15 o più tubi da provare. Con un normale misuratore di transconduttanza si
deve localizzare il tipo di tubo sulla tabella, regolare 3 o 4 manopole, 8 o 10
levette, inserire il tubo, attendere che si riscaldi, provare i cortocircuiti
manipolando altri interruttori a levetta o commutatori, ed infine eseguire la
prova di qualità. Anche un tecnico esperto impiegherà non meno di uno o due
minuti per tubo. Ciò significa che in media impiegherà almeno 30 minuti per
provare tutti i tubi. Per abbreviare questo tempo, alcuni fabbricanti hanno
sviluppato strumenti in grado di ridurre il tempo di prova del 50%.
Uno degli
strumenti di prova rapida (nome generale applicato a questi strumenti) è
mostrato nella Fig. 6. Invece di dover regolare molte levette ed applicare le
opportune tensioni ai piedini del tubo, si deve semplicemente scegliere lo
zoccolo, che ha sempre le proprie connessioni, permanentemente collegate. In
questo apparecchio vi sono soltanto due manopole ed una tabella, in dotazione
allo strumento, indicherà quale tipo di zoccolo si deve usare per ciascun
tubo.
Un altro strumento di prova rapida ha cinque zoccoli per ciascun tipo
di tubo, nei quali si possono inserire cinque tubi, di qualunque tipo,
contemporaneamente. Dopo 30 secondi di riscaldamento, durante i quali tutti e
cinque i filamenti si riscaldano, si possono provare in rapida successione tutti
e cinque i tubi.
Un terzo tipo di provavalvole impiega schede perforate, come
un calcolatore (Fig. 7). Basta semplicemente scegliere la scheda corrispondente
al tubo da provare, inserirla in una fenditura sul davanti dello strumento. Il
provavalvole eseguirà tutte le connessioni applicando le corrette tensioni ai
vari elettrodi del tubo. Questo strumento è un provavalvole a transconduttanza,
mentre gli altri due descritti sono del tipo ad emissione.
I provavalvole ai nostri giorni.
A cura della
redazione
Negli ultimi dieci anni la situazione non è molto cambiata ovvero il rapporto
tubi e provavalvole è rimasta immutata salvo l'apparizione di apparecchiature
computerizzate che hanno il solo difetto di non essere molto economici in quanto
richiedono una progettazione di hardware, ma anche di software; perciò sono
rimaste appannaggio degli addetti ai lavori e più che altro di rivenditori che
possono così a partire di tubi correnti effettuare una selezione. Due parole
sulla selezione dei tubi. Che senso ha selezionare tubi di potenza vedi KT88 o
EL34, quando alcuni di loro decapitano dopo pochi giorni oppure dopo pochi mesi?
O comunque i loro parametri variano così tanto che andrebbero rifatte le
selezioni? E' proprio vero che si sta andando verso un mondo virtuale. Se si
pensa che le KT88 Gold Lion venivano "rodate" per 1000 ore !!!
Chi volesse
utilizzare un provavlvole tracciacurve potrebbe realizzare il progetto apparso
sulla rivista Audion e che oltretutto può essere acquistato come set di
componenti dalla rivista stessa.
Buon divertimento con le valvole e attenti alle scottature.
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