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Misure sulle Valvole: Come Farle

Introduzione

Questa sezione è dedicata alle misure che si possono eseguire sulle valvole, sono misure mirate a valutare il singolo componente nel campo audio. Cercheremo di semplificare il più possibile, senza pregiudicare la qualità della misura effettuata.

Strumenti Necessari:

a) Tester digitale
b) Alimentatore per filamento
c) Alimentatore per anodica
d) Oscilloscopio*
e) Macchina Fotografica

a) Tester digitale

Un tester digitale ormai è possibile reperirlo in tutte le ferramente o nei grandi magazzini. Dovremo usarlo per misurare varie tensioni e resistenze, quindi migliore è lo strumento maggiore sarà la precisione che otterremo.

b) Alimentatore per filamento

Ovviamente dobbiamo accendere il filamento della valvola da provare, quindi ci occorre un alimentatore adeguato. Ci occorre un alimentatore regolabile di discreta qualità in modo da essere certi della tensione e della corrente prodotte. In commercio ne esistono molti da laboratorio a dei prezzi attorno ai 100Euro (anno 2012) che possono andare più che bene. A sinistra: Classico alimentatore da laboratorio economico. Normalmente fornisce all'uscita una tensione da 0 a 30Volt con una corrente massima di 5Ampere che per le nostre necessità è più che sufficiente. Con questo si possono anche fare prove "fuori specifica" per vedere come reagisce la valvola survoltando o sottoalimentando il filamento e come questo impatta sulla corrente anodica.

c) Alimentatore per anodica

Per l'alimentazione anodica basta un trasformatore che fornisca una tensione sufficientemente elevata, meglio se ha delle prese intermedie per parzializzare la tensione. Poi ci serve un diodo che regga la tensione in oggetto.

d) Oscilloscopio*

Se si ha un oscilloscopio doppia traccia meglio, altrimenti dovremo adattarci ad usare un computer portatile dotato di scheda audio esterna USB.

e) Macchina Fotografica

Serve per documentare il tutto.

Possibile Circuito di test

Il circuito riportato sopra rappresenta un esempio di provavalvole, esempio in questo caso funzionante. La valvola da provare in questo caso è il triodo V1. Il circuito va dimensionato in base al tipo di valvole che si vuole provare, mantenendo la più grande flessibilità possibile. Non è possibile fare un circuito di rilievo delle caratteristiche anodiche che vada bene per tutte le valvole, vi sono troppe differenze di tensione anodica, tensione di griglia e corrente anodica. Questo circuito quindi va adattato al tipo di valvola da provare.

Iniziamo la descrizione: Questo circuito è composto da un alimentatore anodico e da uno di griglia. Mentre la tensione anodica varia da sola, in quanto si tratta delle semionda non filtrata in uscita dal diodo D2-D3 collegato a sua volta al trasformatore Trans.1, la tensione di polarizzazione di griglia va modificata agendo sul commutatore a slitta Comm.1.

Vediamo nel dettaglio: Il trasformatore ha un primario e due secondari, il primo alimenta la parte anodica, esce con 300Volt e ha una presa centrale che permette di prelevare 150Volt o 300Volt. Quindi la tensione massima può essere 150Volt per radice di due o 300Volt per radice di due. Quindi 211Volt o 422Volt. E' possibile scegliere la tensione da prelevare tramite il commutatore Comm.2. Il trasformatore è collegato a due diodi che hanno lo scopo di eliminare le semionde negative che non ci servono. A questo punto tramite R12 alimentiamo l'anodo della valvola. R12 serve come resistenza di limitazione della corrente e potrebbe anche non servire qualora la valvola non raggiunga la potenza massima anodica. Il partitore R13-R14 serve per ridurre la tensione anodica da inviare allo strumento di misura collegato a TP2, uno dei due canali dell'oscilloscopio. L'altro canale è collegato a TP1 che è una tensione proporzionale alla corrente che passa in R15 che essendo percorsa dalla corrente anodica è proporzionale a quest'ultima. R15 deve essere il più bassa possibile, compatibilmente alla sensibilità dell'oscilloscopio per non generare un errore rilevante sulla tensione misurata ai capi della valvola.

Per quello che riguarda la polarizzazione di griglia facendo scorrere Comm.1 possiamo passare da 0Volt a VDZ1 che è la tensione dello zener che genera la tensione di riferimento. Le resistenze R2-R3-R4-R5-R6-R7-R8-R9-R10-R11 sono tutte uguali e ci permettono di frazionare la tensione dello zener in dieci parti. Quindi se lo zener è da 10Volt spontando il cursore possiamo avere tutte le tensioni da 0 a 10Volt a step di 1Volt. La tensione di griglie è ricavata da un secondario a 24Volt del trasformatore Trans.1, raddrizzata da D1 e livellata dal condensatore C1 (elettrolitico di grossa capacità). Le resistenze R2-R3-R4-R5-R6-R7-R8-R9-R10-R11 devono avere un valore abbastanza alto, non serve corrente, la griglia viene pilotata in tensione. Ma facciamo un po' di conti:

VC1=(24*1,41)-0,6=33,24 Volt
C1=3300 microFarad 50 Volt (abbastanza grande ma non troppo)
VDZ1=10 Volt (sarà necessario sostituirlo per valvole che richedono più di 10 Volt di tensione di griglia)
VR1=33,24-10=23,24 Volt
IR1=5 mA
R1=4648 Ω 1/4 Watt (cercare un valore commerciale prossimo)
R2>>R1 quindi R2=10 kΩ
R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=R9=R10=R11=10 kΩ

Come avrete notato il commutatore Comm.4 permette di selezionare diversi gruppi R1-DZ1 con zener di diverse tensioni, ad esempio 10-20-30Volt per aumentare la tipologia di valvole misurabili.

C2=10 nanoFarad (condensatore per bypassare rumore a radiofrequenza)
R15=10 Ω (Con 1 mA 0,01 Volt con 100 mA 1 Volt)
Partitore R13-R14: la somma delle resistenze potrebbe essere 470 kΩ- Con 422 Volt la corrente massima sarebbe 0,0008 Ampere, quindi 0,8 mA. La potenza dissipata è 422*0,0008=0,37 Watt massimi. In realta essendo la corrente anodica generata da una sola semionda la potenza massima va divisa per 2radice di 2 ovvero per 2*1,41=2,82. Quindi la potenza efficace dissipata dal parallelo è 0,37/2,82=0,13 (quindi basta una resistenza da 1/4 di Watt). Io costruirei il valore prendendo 10 resistenze da 47 kΩ, le salderei insieme per ripartire la tensione fra più resistenze per evitare archi voltaici alle tensioni più elevate. Sceglierei una resistenza da 4,7 kΩ per R14 in modo da avere su questa resistenza e quindi all'ingresso dell'oscilloscopio un centesino della tensione ai capi dei partitore. Quindi una tensione massima da 4,22 Volt.
R12-R16 è una resistenza limitatrice che deve essere calcolata per evitare che la volvola vada in sovraccarico. Dipende dalla valvola da testare. Potrebbe non essere necessaria. Il commutatore Comm.3 commuta fra due diversi valori ma si può utilizzare un commutatore diverso e mettere altri valori di resistenza aumentando in questo modo la flessibilità operativa.

Considerazioni Generali

Questo circuito va corredato da diversi zoccoli per ospitare le più svariate valvole, zoccoli che ci conviene montare in telaietti esterni, e, se vogliamo fare un buon lavoro, da alcuni strumenti come ad esempio un voltmetro attaccato al punto TP3 per avere la misura diretta della tensione di griglia controllo. Per quello che riguarda le valvole tipo pentodo occorre ricavare la polarizzazione per la griglia schermo e questo complica un po' il circuito perchè ci sono tre possibilità:
1) Collegare il pentodo in modalità triodo
2) Dare alla griglia schermo una tensione fissa
3) Polarizzare la griglia schermo in modalità "ultralineare" che consiste nel dargli un potenziale positivo più basso dell'anodo di un certo valore ma in modo che la tensione ricalchi come andamento l'anodica.

Errori di Misura

Sono dovuti sia alla precisione intrinseca degli strumenti a disposizione sia alla tolleranza dei componenti utilizzati, soprattutto le resistenze. Si raccomanda di usare resistenze con una precisione dell' 1%.

Altra fonte di errore è l'oscilloscopio che se è di tipo analogico non ci permette di fare misure accurate. In questo caso è molto più preciso il computer, campionando il segnale da misurare a 16/24bit. Allo scopo possiamo usare un software (Visual Analyzer) liberamente scaricabile dalla rete che implementa un oscilloscopio digitale usando una scheda audio come campionatore. Questo ci da anche la possibilità di salvare tutte le coppie Va-Ia su un file campionando i segnali dei due canali e poi riutilizzare i dati per post elaborazione.