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Einroehrenaudion mit gasgefuellter Triode UX-200A
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22.01.17 17:01
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

22.01.17 17:01
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

Einroehrenaudion mit gasgefuellter Triode UX-200A

Hallo zusammen,

ich möchte hier mein letztes Bastelprojekt zum Thema Audion vorstellen, das aus
einer Bierlaune entstand. Besser gesagt "Wein"laune, denn ich erhielt beim
letzten Besuch eines Freundes eine edle Flasche Wein, die in einer Holzkiste
verpackt war. Sofort habe ich mich gefragt, was ich daraus bauen kann, denn
zum Wegwerfen oder Verheizen im Kamin war die Kiste zu schade.

Nach einigen Überlegungen stand fest, es sollte ein Einröhren-Audion auf
Langwelle mit einer historischen Röhre werden. Weil die Vorversuche zeigten,
dass meine Aussenantenne auf Langwelle bereits im Detektorempfänger ausreichende
Lautstärken bringt (Antennenkopplungsspule 175µH, Schwingkreisspule 4mH), kam
nur eine Rahmenkonstruktion in Betracht.

Die Rahmenantenne

Die Abmessungen des Rahmens waren durch die Länge der Weinschachtel in etwa mit
40 x 40cm vorgegeben. Nun habe ich bewusst im ersten Anlauf alles falsch gemacht,
was man nach Studium auf dieser Webseite falsch machen kann:

- Flacher Aufbau und nicht "auf Spitze", sodass ein Viertel der Windung direkt
auf dem Holzgehäuse aufliegt.
- Kein Holzkreuz, sondern ein richtig viereckiger Rahmen
- Kein Kupferlackdraht oder gar HF-Litze, sondern simpler Modelleisenbahndraht
- Kein Kapazitätsarmer Aufbau, sondern einlagige Windung an Windung
- Verwendung von Teppichklebeband zur Fixierung der Spule
- Geringer Abstand der Rückkopplungsspule und 50-Ohm Hilfswicklung

Ich bin froh, dass ich es so gemacht habe, denn im Ergebnis ist mir die Bandbreite
jetzt eher noch zu klein. Das verwundert auch nicht, denn eine Betriebsgüte von
100 ist ja echt keine Hexerei und auf 150 kHz qualitativ schon sehr grenzwertig.
Ich habe einen Rahmen zusammen gezimmert der 40 x 40 x 5 cm misst. Darauf
befinden sich 45 Windungen für den Schwingkreis, 7 Windungen für die
Rückkopplung und 2 Windungen für den 50 Ohm Anschluss. Die Schwingkreisspule
hat eine Breite von 47mm. Eine optimale Lösung für den 50 Ohm Anschluss müsste
übrigens einen deutlich kleineren Durchmesser im Zentrum des Rahmens haben,
was mir hier aber nicht wichtig war. Im Probeaufbau brauchte die Rückkopplungs-
spule noch 14 Windungen.


Die Schaltung

Ich betreibe einen Sennheiser Kopfhörer PX-100, der eine Impedanz von 32 Ohm
bei einem respektablem Schalldruck von 114dB (1kHz, 1mW) aufweist. Die beiden
Hörmuscheln sind in Serie geschaltet und liegen an der 8 Ohm Ausgangswicklung
eines Übertragers, der anodenseitig eine Impedanz von 3,9 kHz hat. Zuvor habe
ich an einem Universaltrafo alle Anzapfungen zwischen 1,2 und 12 kOhm durch-
probiert und beste Ergebnisse bei etwa 4 kOhm erzielt.

Der Rahmenparallelkreis ist über die RC-Kombination 2,2 MOhm // 330pF mit
dem Gitter der Triode verbunden. Der negative Anschluss der direkten Heizung
geht über 4,7 Ohm an den Schaltungsnullpunkt. Der Anodenanschluss liegt über
die Rückkopplungsspule in Serie zu einem 10kOhm Linearpoti und der 3,9k-
Übertragerwicklung (mit 4,7nF gebrückt) an der Anodenbatterie von 22 Volt,
bestehend aus zwei "9V" Block-Lithium-Batterien. Die Heizbatterie ist ein
6V/1,25Ah-Bleigelakku.

Die Röhre

Ich habe die amerikanische UX-200A von RCA ausgewählt. Diese direkt geheizte
Röhre hat einen thorierten Wolframdraht, keine Getterung und in Gegensatz
zur Argongas gefüllten UV-200 eine Cäsium Befüllung. In Deutschland hat man
den gasgefüllten Detektor- und schon gar Verstärkerröhren nach der Lieben
Röhre schnell den Rücken gekehrt, was wohl als Verdienst der Firma Telefunken
anzusehen ist. In den USA waren gasgefüllte Audionröhren bis 1926 üblich.
Daten: 5 Volt Heizspannung bei 250mA, Anodenspannung bis max. 36 Volt
(empfohlen werden 22,5 Volt), der typische Anodenstrom bei Audionbetrieb
beträgt 0,2mA. Obwohl die Röhre nach dem Einschalten sofort betriebsbereit
ist, entwickelt sich die maximale Empfindlichkeit erst nach 3-5 Minuten
bei Erreichen der Betriebstemperatur. Wer weiss mehr über die physikalischen
Vorgänge in gasgefüllten Röhren? Während ich eine Argon Gasbefüllung noch
verstehen kann, setzt meine Vorstellung bei Cäsium (welches ja ein Metall
ist) aus. Die Schmelztemperatur ist zwar äusserst niedrig, aber es bleibt
ein Metall. Vielleicht ist es ja auch eine komplexere Verbindung - wer
weiss da eventuell etwas zu berichten. Meine Internetrecherchen gingen
bislang ins Leere.

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22.01.17 17:02
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

22.01.17 17:02
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

Re: Einröhrenaudion mit gasgefüllter Triode UX-200A

2. Teil

Die Eigenschaften

Brüllend laut ist die UX-200A nicht, aber eine mittlere Kopfhörerlautstärke
ist zu erzielen. Empfangen wurden mit dem Rahmen die beiden Rundsteuer-
sendeanlagen in Mainflingen und Burg/Magdeburg, der Wettersender DCF37
aus Pinneberg auf 147,3 kHz, Allouis/F, Felsberg/D, Beidweiler/LUX,
Droitwich/G und das örtliche Flugfunk-NDB "LV". Wenn ich über die Koax-
buchse meinen im Dachboden befindlichen R&S Aktivrahmen anschliesse,
höre ich wegen der Rahmenkreisbedämpfung nur noch Felsberg und Beidweiler
in ausgezeichneter Tonqualität. Ausserdem reicht dann das Rückkopplungs-
poti nicht mehr ganz bis zum Schwingungseinsatz. Wenn ich in der Buchse
nur einen ohmschen Widerstand von 50 Ohm einsetze, ist die Bedämpfung
sehr viel geringer. Hat jemand eine Idee, woran das liegen kann?








Gruss
Walter

Datei-Anhänge
LW-Einrhrenaudion UX-200A mit Rahmen.JPG LW-Einrhrenaudion UX-200A mit Rahmen.JPG (241x)

Mime-Type: image/jpeg, 203 kB

LW-Einrhrenaudion UX-200A Nahaufnahme.JPG LW-Einrhrenaudion UX-200A Nahaufnahme.JPG (238x)

Mime-Type: image/jpeg, 85 kB

Das neue LW Radio an seinem Platz -2-.JPG Das neue LW Radio an seinem Platz -2-.JPG (234x)

Mime-Type: image/jpeg, 274 kB

22.01.17 21:08
HB9 

WGF-Premiumnutzer

22.01.17 21:08
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Einröhrenaudion mit gasgefüllter Triode UX-200A

Hallo Walter,

zum Cäsium in der Röhre: Auch Metall bildet Dämpfe (bei Quecksilber ja bestens bekannt), allerdings nur in sehr kleinen Mengen. Da in der Röhre der Druck niedrig ist, kann sich etwas Cäsium-Dampf in der Röhre verbreiten, durch das Heizen verdampft noch etwas mehr, was vermutlich die Erklärung ist, dass die Röhre nach ein paar Minuten Betrieb besser wird. Metalldampf hat die Eigenschaft, dass er sich sehr leicht ionisieren lässt und somit leitend wird, was den Anodenstrom in der Röhre erhöht (nach diesem Prinzip funktionieren z.B. die Natriumdampflampen, wie sie für die Strassenbeleuchtung verwendet werden, oder auch die UV-Quecksilberdampflampen). Auch die Quecksilberdampf-Gleichrichterröhren funktionieren nach diesem Prinzip. Hier wird durch den Quecksilberdampf der Innenwiderstand reduziert, so dass Ströme von 100A und mehr mit geringen Spannungsabfällen möglich sind.

Zur Dämpfung: die Antenne an der Koppelwicklung dämpft den Schwingkreis und reduziert damit die Rückkopplung. Die maximale Dämpfung ergibt sich dann, wenn die Impedanz der Antenne 'optimal' ist, also die maximale Energie abzieht. Eine höhere oder niedrige Impedanz dämpft den Schwingkreis weniger. Somit kann ein zusätzlicher Widerstand die 'Anpassung' verschlechtern und somit die Dämpfung verringern.

Gruss HB9

23.01.17 09:49
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

23.01.17 09:49
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

Re: Einröhrenaudion mit gasgefüllter Triode UX-200A

Hallo HB9,

danke für die Erläuterungen. Bei Quecksilber, das bei Raumtemperatur schon flüssig ist, ist es klar. Aber Caesium schmilzt bei 28,4 °C und siedet bei 671 °C. Das gilt sicherlich bei normalem Luftdruck. Die UV-200 mit Argongas soll einen Druck von 50µmHg haben. Über die UX-200A und Caesium habe ich keine Angaben gefunden. Ich frage mich, was sich im Anoden-Voratsbehälter der Röhre für ein Stoff befindet. Könnte es sein, dass es sich um ein Isotop handelt?



Gruss
Walter

Datei-Anhänge
UX-200A.JPG UX-200A.JPG (228x)

Mime-Type: image/jpeg, 93 kB

23.01.17 10:24
WoHo 

WGF-Premiumnutzer

23.01.17 10:24
WoHo 

WGF-Premiumnutzer

Re: Einröhrenaudion mit gasgefüllter Triode UX-200A

Guten Morgen zusammen

Über die Soft-Tubes kann ich nur das sagen, was ich mal irgendwo gelesen habe.

Man schreibt, dass die UV200 vorteilhaft im Gittergleichrichter-Audion (Grid-Leak Detector) zu verwenden ist und bessere Ergebnisse liefert, als die UV201 (Hard-Tube) .

Allerdings ist durch die Gasfüllung die elektrische Stabilität geringer wegen eventuell auftretener Ionisation. Diese hängt von der Anodenspannung ab und tritt so ab 16V (Argon Füllung) auf. Dann steigt auch die Steilheit sprunghaft an. Welche Auswirkungen das auf den Empfang (Empfindlichkeit - Verzerrungen) hat, könnte uns bitte Walter mitteilen. Er ist ja stolzer Besitzer einer Soft-Tube...

Unterhalb von Ua 16V ist dagegen die Steilheit sehr gering, so etwa 30-50 µA/V.

Wolfgang

Zuletzt bearbeitet am 23.01.17 10:31

23.01.17 10:53
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

23.01.17 10:53
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

Re: Einröhrenaudion mit gasgefüllter Triode UX-200A

Hallo Wolfgang,

die bessere Stabilität war der Grund, das Argon gegen Cäsium auszutauschen. Es ist schon so, dass die UV200 und C300 nur in einem kleinen Anodenspannungsfenster von 15 bis 22,5 Volt gut funktioniert. Ich habe mehrere Exemplare getestet und eine Steilheit von 0,2 bis 0,3mA/V bei 22V ermittelt. Die größte Steilheit liegt in der Nähe der Ug1=0 Volt. Der Anodenstrom steigt aber noch ziemlich linear bis zu einer positiven Gittervorspannung von +7...+8 Volt (Ia dann ca. 1,6mA) an. Die Empfindlichkeit bei einer Anodenspannung von 22V ist gut, weit besser als bei Hochvakuumröhren, die ohnehin unter 50V schlecht - zumindestens als einfache Trioden - funktionieren. Am ehesten sind diese "Soft-Tubes" noch mit den Raumlade- bzw. 2 Gitterröhren vergleichbar. Tendentiell rauschen sie etwas mehr, was aber nicht stört. Sie brauchen halt eine gewisse Anlaufzeit. Es fällt auf, dass sich bei jedem Einschalten der Rückkopplungspunkt geringfügig ändert. Laufen die Röhren über Stunden, gleicht sich das Verhalten an. Oberhalb von 25 Volt soll die Gefahr bestehen, dass die Soft-Röhren "durchzünden" und beschädigt werden. Dieser Zustand soll aber nicht endgültig sein, denn durch Stunden- bzw. Tage langes Anlegen nur der Heizspannung soll sich eine solche Röhre erholen können. Eine meiner UV-200 soll in einem TV7-Röhrentester bei 200V AC (!) getestet worden sein. Sie funktioniert hier trotzdem einwandfrei.

Auf Kriegsfuss stehe ich nach wie vor mit der Hochvakuumröhre UV-199, die als Audion hier einfach nicht spielen will.

Gruss
Walter

Zuletzt bearbeitet am 23.01.17 11:00

23.01.17 18:05
GeorgK 

WGF-Premiumnutzer

23.01.17 18:05
GeorgK 

WGF-Premiumnutzer

Re: Einröhrenaudion mit gasgefüllter Triode UX-200A

Bei dere Rahmenantenne fällt mir auf, dass das UNTERE teil direkt aufliegt. Damit habe ich sehr schlechte Erfahrungen gemacht, dass "drückt" den Schwingkreis. Zumal vielleicht noch ein Gerät darunter steht.

Deshalb hatte ich immer beim Bau der Rahmenantennen das untere Teil immer etwas 10-15 cm in die Höhe gesetzt.

Das Objekt gefällt mir "Saugut" sehr schön, vielen Dank dafür.

Zuletzt bearbeitet am 23.01.17 18:06

23.01.17 19:14
GeorgK 

WGF-Premiumnutzer

23.01.17 19:14
GeorgK 

WGF-Premiumnutzer

Re: Einröhrenaudion mit gasgefüllter Triode UX-200A

Bild-Nachtrag zur Rahmenantenne.
Das untere Teil ist als Stütze und als Abstandshalter (Damit die Antenne vom Boden hoch kommt) ausgelegt.





Datei-Anhänge
Rahmenantenne_Detail02.JPG Rahmenantenne_Detail02.JPG (224x)

Mime-Type: image/jpeg, 32 kB

Plan1.JPG Plan1.JPG (218x)

Mime-Type: image/jpeg, 21 kB

Plan2.JPG Plan2.JPG (231x)

Mime-Type: image/jpeg, 25 kB

23.01.17 19:55
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

23.01.17 19:55
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

Re: Einroehrenaudion mit gasgefuellter Triode UX-200A

Hallo Georg,

Du hast selbstverständlich in allen Punkten Recht, ein gut aufgebauter Rahmen muss anders konstruiert werden als ich das getan habe. Mir ging es aber darum, die Kombination RX + Rahmen so klein wie möglich zu halten. Will man einen LW-Detektor Empfänger realisieren, dann ist es absolut nötig, so zu bauen. Dann geht der Rahmendurchmesser aber auch schnell über 1m hinaus. Mit meinem Rahmen konnte ich im Detektor keinen Mux hören. Umso erstaunter war ich, mit der besagten Röhre (0,3mA/V Steilheit, V=7...8) ausreichenden Empfang zu haben. Mit einem 2-stufigen NF-Nachverstärker ist die Lautstärke sogar sehr komfortabel. Letztlich war es ein Projekt aus einer Tageslaune heraus, das auch hätte scheitern können.

Gruss
Walter

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