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Röhrenmessplatz


Da es ja keine speziellen Messgeräte für Röhren zu kaufen gibt oder diese sehr teuer sind, wurden die Geräte für diesen Röhrenmessplatz selbst gebaut. Bild 1 zeigt den gesamten notwendigen Messgerätepark.
Alle Messgeräte arbeiten rein analog. Einzig zur Anzeige wurde bei Gerät 3 ein Microcontroller eingesetzt.
Zur Kontrolle werden noch zusätzlich ein einfaches Oszi von Hameg und ein 4,5 stelliges DMM von Keithley eingesetzt. Beide Geräte haben sicherlich schon mehr als 30 Jahre auf dem Buckel verrichten aber ihre Arbeit tadellos.
Alle von mir gebauten Messgeräte werden in einem anderen Artikel noch ausführlicher vorgestellt.
Diese Messgeräte entsprechen professionellen Ansprüchen und werden von mir zum Testen und Vermessen von Röhren verwendet.
Dennoch werden keine Spezialbauteile verwendet um eine Ersatz bei einem Defekt über Jahre zu gewährleisten.
Alle Messgeräte verfügen über entsprechende Steuereingänge und Messausgänge um hier einen vollautomatischen Messplatz aufzubauen.

Da man Rad nicht neu erfinden muß, wählte ich für die Netzteile einen Entwurf von Federico Paoletti, der ein Netzteil mit galvanischer Trennung der Endstufe entworfen hat. Dieser Entwurf war Teil eines Röhrentesters der aber nie in Produktion gekommen ist. Das Projekt wurde eingestellt.
Nach Rücksprache mit Herr Paoletti hat dieser mir gestattet seinen Entwurf aufzunehmen meinen Bedürnissen anzupassen und auch zu veröffentlichen. Der Bitte Ihn zu erwähnen und einen entsprechenden Link zusetzen komme ich sehr gerne nach, da dieser Entwickler für mich vor allem mit seinen Entwürfen im Bereich HIFI sehr beachtliches geleistet hat.

Nachfolgend der Link:
Paoletti Frederico
Freunde der HIFI Röhrentechnik werden hier Ihre Freude haben.




roehrenmessplatz
Bild 1

In Bild 1 sind mit (1) und (3) die beiden Netzteile markiert. Mit (2) markiert ist das Messgerät für Kleinsignalröhren und Leistungsröhren bzw. während das mit (4) gekennzeichnete Gerät ausschließlich zum matchen von Endstufenröhren genutzt wird.
Es können natürlich auch Kennlinien aufgenommen werden. 
Alle von mir bebauten Messgeräte stellen Ihre Daten (analog) an SUB-D Steckern bzw. Buchsen zur Verfügung. Dadurch ist es möglich dies durch Einspeisen einer Steuerspannung auch von extern zu steuern. Notwendig hier ist lediglich eine DA- AD Wandlerkarte, ein PC und die entsprechende Software.
Hierbei ist man allerdings völlig frei in der Wahl der entsprechenden Hard sowie Software. Man kann ein einfaches System mit 8bit Auflösung oder wenn gewünscht entsprechend höher wählen.

NETZTEIL (3)

Das rechte mit 3 markierte Netzteil hat folgende Daten
1. Gleichspannung 0...400V mav 400mA, Störspannung 15mVeff
2   Gleichspannung 0...350V max 150mA, Störspannung 10mVeff
3  Gleichspannung 0...-70V max 5mA, Störspannung 2mVeff
4. 0....8V max 8A Wechselspannung für  Heizung
Anzeige aller Daten über ein 4x20 Stelliges Display.
alle Spannungen und Ströme wurden über einen 12 Bit AD-Wandler gemessen.
Verwendeter Prozessor : 8051
Zur Steuerung des Netzteils können entsprechende Steuerspannungen eingespeist werden
Steuerspannung: 0...5V (bezogen auf maximalen Werte des entsprechenden Netzteils)
Ausgangsspannung 0...5V (bezogen auf die maximalen Werte des entsprechenden Netzteils)

Die Anzeigegenaugkeit liegt bei +/- 0,4Volt für die Anodenspannung.
Der größte Fehler wird durch eine ungenügende Umwandlung des DA-Wandlerergebnisses in ASCII -Code verusacht
Hierbei entsteht ein Fehler von  -0,3 Volt bei  maximaler Anodenspannung.
Die negative Vorspannung hat einen max. Fehler von 300mV bei max. neg. Vorspannung von 70V
Diese reduziert sich auf kleiner 30mV bei unter 10V negativer  Vorspannung.

Die Heizspannung wird mit dem Poti ganz rechts eingestellt. Dabei wird ein kleiner Regeltrafo benutzt dem ein Trafo mit 9 Volt Sekundärspannung nachgeschaltet wurde. Der Fehler beträgt  +0,05 V bei 6,3V Heizspannung
Wenn nötig, wird zur genauen Spannungsmessung das  Keithley verwendet.


NETZTEIL(1)

Das mit (1) markierte Netzteil hat folgende Daten
1. Gleichspannung 0...350V max 100mA, Störspannung 5mV
2. 6,3V 2A Heizung. diese wird vom Trafo geliefert.
Steuerspannung: 0...5V (immer bezogen auf den maximalen Wert)
Ausgangsspannung 0...5Vfür externe Messung (immer bezogen auf den maximalen Werte)
5. Anzeige: 4 Stelliges Panel. Typ: HB8140A 100V
Der Fehler liegt hier im gesamtem Bereich bei +/- 0,2Volt  in der Spannungsanzeige
Im Strommessbereich liegt der Fehler bei +/-  30uA.
Das Netzteil verfügt über eine Lüfterregelung. da die Kühlkörper im Gehäuse untergebracht sind.

Dieses Panel mist Spannungen von 99,99V und ist daher besser geeignet als die üblichen 3,5 stelligen Anzeigen deren Anzeige auf 1999 Endausschlag begrenzt ist. Hier wird dieses Panel mit einem Messbereich von 9,999V verwendet. Dazu ist es notwendig den Spannungsteiler anzupassen. Ein Abgleich des Panels ist unbedingt notwendig und wie meine Erfahrung damit zeigt sollte dies mindestens zweimal in einer Stunde vorgenommen werden.
Vertrieben wird dieses Panel in ebay und kostet je nach Angebot zwischen 12 und 16 Euro (Stand Sept 2011).
Die Herkunft ist HongKong. Das dauert allerdings etwas bis es da ist.

Alle Hochspannungsnetzteile sind nach der gleichen Schaltung aufgebaut.
Netzteile und deren Veröffentlichungen gibt es zahlreich. Ich entschied mich für eine Trennung zwischen Regelteil und Hochspannungsteil durch einen Optokoppler. Da das Rad nicht jedesmal neu erfunden werden muß, nahm ich als Vorlage einen Schaltungsentwurf eines Röhrentesters von



Die unterschiedlich hohen Störspannungen resultieren vom Aufbau. Das mit (3) markierte Netzteil war das erste, das ich nach diesem Plan gebaut haben. Versuche haben gezeigt, das sich die Störspannung durch geeignete Abschirmmaßnahmen noch weiter verringern ließen. Ein letzter Versuchsaufbau lieferte eine Störspanung von unter 5mVeff.

Das Netzteile mit (1) markiert zeigt den anschließenden Aufbau. Im Gegensatz zum Versuchsaufbau wurden wie oben angegeben eine Störspannung von 3mVeff gemessen.
Allgemeines zu den Netzteilen:
Für alle Netzteile gelten die nachfolgend gemachten Erklärungen.

Die Spannungen liegen sofort nach dem Einschalten auf +/- 100mV  vom vorgegeben Wert an. Man muß keine Aufwärmzeit beachten.
Die Lastausregelung ist ebenfalls sehr gut und liegt bei einigen Millivolt bei zwischen Leerlauf und Volllast.

Dadurch das die Netzteile eigentlich täglich im Einsatz sind läßt sich sagen, dass diese Netzteile sehr robust und zuverlässig sind.

MATCHEN VON RÖHREN


Das mit 4 gekennzeichnete Gerät dient zum matchen von Endstufenröhren. Die Versorgungsspannung liefert das mit (3) markierte Netzteil .
Es können bis zu 4 Röhren gleichzeitig gemessen werden. Mit gleichzeitig meine ich wirklich gleichzeitig, denn der Kathodenstrom wird für jede einzelne Röhre gemessen. Hierfür wurde für jede Röhre ein eigener Messverstärker in das Gerät integriert. Durch den direkten Vergleich der einzelnen Ströme mittels Differenzverstärker kann die Abweichung der Kathodenströme direkt angezeigt werden. Dies geschieht mittels des Zeigerinstrumentes auf der rechten Seite.
Dieses besitzt seinen Nullpunkt in der Mitte der Skala. Es können damit Abweichungen von minus bis plus 5mA angezeigt werden. An allen Röhren liegen gleichzeitig die Anodenspannung, Gitterspannung sowie die  negative Biasspannung an. Damit wird es ein leichtes z.B. durch Verändern der Biasspannung die Abweichungen der Kathodeströme sofort zu messen.
Es ist klar dass bei manuellen Betrieb hier nur immer zwei Röhren mitieinander verglichen werden, da nur ein Messinstrument vorhanden ist. Der Umschalter rechts neben dem Anzeigegerät ermöglicht aber alle Kombinationen von Röhren auszuwählen.
An den  darunterliegenden Ausgangsbuchsen können die Differenzströme mit einem Voltmeter gemessen werden.
Die LED´s daruber zeigen die gewählten Röhren an.
Der schwarze Drehschalter bringt die einzelnen Kathodenströme zur Anzeige. An den darunter befindlichen Ausgangsbuchsen kann mit einem Voltmeter der Kathodenstrom angezeigt werden.
Ganz links befinden sich acht Taster. Mit diesen ist es möglich die Heizspannung sowie die Versorgungsspannung jeder einzelnen Röhre ein bzw. -aus zu schalten.

RÖHRENTESTER


Der Röhrentester in Bild 1 mit (2) bezeichnet ermöglicht das direkte messen der wichtigsten Parameter für Röhren. Dies sowohl für Vostufenröhren wie etwa die ECC83, EF86, 6SN7 u.s.w. als auch Leistungsröhren wie die EL34, EL84, 6L6 u.s.w. Dafür sind entsprechende Sockel schon montiert.
Auf der Rückseite des Gerätes befindet sich noch eine Buchse an der noch weitere Sockel angeschlossen werden können.

Neben den Kathodenströmen,  kann der Innenwiderstand Ri, die Leerlaufverstärkung µ sowie die Steilheit S gemessen werden.
Ebenso kann der Gleichlauf von Doppeltrioden gemessen werden. Bei diesem Messgerät wird keine Kennlinie aufgenommen(obwohl dies möglich wäre) und anschließend die gewünschten Parameter berechnet sondern der Messwert direkt angezeigt..

Messdaten
Kathodenstrommessung 0...10mA, 0..100mA; 
für Leistungsröhren kommt noch ein 0...500mA Messbereich hinzu.
Steilheit S (mA/V): 0....9,999; 0...99,99 
Leerlaufverstärkung µ: 0...999,9
Innenwiderstand Ri: 0...999,9kOhm
Das Messgerät eignet sich aber auch zur Messung größerer Widerstände. Dies zeigt sich in den praktischen Versuchen. So kann auch der Innenwiderstand von Penthoden wie der EF86 gemessen werden.  Dieser liegt ja bekanntlich weit über 1MOhm.

Messfehler:  In allen Messbereichen zeigte sich ein maximaler Fehler von <1,5% . 
Gemessen wurden alle Bereiche mit einem PICOTEST M3500 6,5 Stelligen Multimeter, dass eigens für Entwicklung dieser Messgeräte angeschafft wurde.

Autor: Gassenhuber Christian
erstellt: 25.02.2013