IL PROVAVALVOLE: essere o non essere?
Il provavalvole è uno strumento spesso molto desiderato, fa bella figura in laboratorio, ha quel non so chè di esoterico e altre volte è davvero utile. Ma è davvero necessario? E’ così importante spendere dei soldi in un buon provavalvole che sappiamo già non utilizzeremo spesso? …e ancora, è meglio spendere notoriamente meno per uno strumento ad emissione o investire in uno a conduttanza mutua?
A questa serie di domande è spesso difficile trovare una risposta, sono spesso le considerazioni personali a condurci verso la soluzione, non esiste una regola precisa e inoltre anche i pareri dei più esperti spaziano al punto da confonderci più che ad orientarci.
Possiamo trovare una buona guida in un articolo del 1958 apparso su una rivista americana, Test Equipment Annual, che ho voluto tradurre e riportare sul blog perchè lo ritengo un buon riassunto delle tematiche proposte dalle domande di cui sopra. tenendo conto del periodo di pubblicazione, si noteranno alcuni passaggi che evidenziano mezzo secolo di progresso ma, allo stesso tempo, come le problematiche siano attuali nel nostro hobby. Vi lascio alla lettura, che ho tradotto pari pari modificando solo la sintassi di qualche passaggio che poteva risultare pocoscorrevole dopo la traduzione. Buona lettura.
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PUNTUALIZZAZIONI SUI TEST DELLE VALVOLE di William E. Burke
E’ risaputo che la maggior parte dei problemi nei dispositivi elettronici sono dovuti ai guasti provocati da tubi elettronici difettosi. Ciò è vero specialmente per quanto riguarda i ricevitori di televisione. Questo non sarebbe poi così un male se i problemi dei tubi fossero chiaramente identificabili dai sintomi; la riparazione consisterebbe nella sola sostituzione del relativo tubo o di più tubi. La situazione è complicata, tuttavia, dal fatto che un’alta percentuale di tubi difettosi non è chiaramente evidente, essi si mascherano come difetti di altri componenti.
Il VTVM (Voltmetro a valvola) e il VOM (voltohmetro) sono strumenti utilizzati da praticamente ogni tecnico per testare i componenti nei ricevitori. Vengono utilizzati per il controllo di resistori, condensatori, trasformatori ecc..; i valori e le indicazioni ottenuti dalle letture vengono considerati come guida per le riparazioni più rapide. Se un tecnico utilizza i risultati di questi strumenti, che eseguono solo misure ma non giudicano gli stati d’uso, allora potrebbe comprare un provavalvole con il quale verificare i tubi.
A questo punto, molti tecnici diranno: ‘io ho un provavalvole, ed è anche discretamente buono. Ma non lo uso perché testa come BUONE anche le valvole che poi negli apparati non funzionano’. Tale situazione probabilmente esiste in qualche laboratorio. Una somma di denaro non indifferente è stata spesa per l’acquisto di un provavalvole che è stato utilizzato una o due volte, guidando il tecnico in una riparazione di una certa difficoltà . Successivamente è stato usato solo per testare valvole ritirate dai clienti oppure definitivamente accantonato.
La maggior parte dei tecnici che usano un provavalvole si aspettano che tali strumenti siano infallibili giudici della condizione di una valvola, dichiarandola BUONA o NON BUONA. Le loro aspettative iniziano a vacillare quando lo strumento indica esattamente il contrario. In realtà , nessun provavalvole può essere al 100% accurato nelle indicazioni, indipendentemente dal suo costo; e, quando il costo diventa un fattore primario, l’accuratezza dello strumento ne soffre sicuramente.
Il diminuire dell’accuratezza dello strumento, tuttavia, non deve nuocere all’accuratezza dei risultati ottenuti dall’operatore. L’operatore, una volta identificate le imperfezioni dello strumento, ne terrà conto per eseguire comunque un buon lavoro. La conoscenza delle imperfezioni dei vari tipi di provavalvole e l’esame del manuale di istruzioni del vostro provavalvole vi dovrebbero essere d’aiuto per usare efficientemente il vostro strumento e quindi ottenere il massimo ritorno dell’investimento.
Per coloro che, al momento, non hanno un provavalvole, le informazioni contenute in queste righe dovrebbero servire come guida all’acquisto di un provavalvole consono alle vostre necessità .
Se avete un provavalvole che è vecchio e solo parzialmente adeguato ad un test rapido e accurato delle valvole, dovreste prendere in considerazione l’acquisto di uno nuovo.
Ci sono 5 test di base usati nei provavalvole per la verifica delle condizioni delle valvole da testare. Essi sono: CORTOCIRCUITO, EMISSIONE, TRANSCONDUTTANZA, GAS, FILAMENTO. Ognuno di questi test verrà trattato singolarmente per spiegarne meglio il funzionamento ma i provavalvole offrono più test con lo stesso strumento.
TEST DI CORTOCIRCUITO
Per evitare danni al provavalvole, questo test deve sempre essere effettuato per primo quando ci si appresta a testare una valvola dalle condizioni sconosciute. E’ possibile che un tubo presenti internamente un cortocircuito non necessariamente evidenziato dal guasto dell’apparecchio in cui era utilizzato; esiste perciò la possibilità che la valvola danneggi il provavalvole nel test di transconduttanza.
Il test, tipicamente, viene condotto applicando una tensione (normalmente alternata) tra ciascuno degli elementi, in modo che ogni diretto contatto o transito resistivo (perdita) tra essi consenta il passaggio di una corrente sufficiente ad accendere l’indicatore (normalmente una lampadina al neon negli strumenti di costo non elevato) in serie al circuito. Lo svantaggio di un circuito di questo tipo consiste nel fatto che è necessaria una resistenza in serie tale da far si che la lampada non bruci in presenza di un cortocircuito diretto tra gli elementi. Tale resistenza in serie fa si che il limite resistivo del cortocircuito sia di circa un megaohm, penalizzando la qualità del test di elementi in perdita tra di loro. Ci sono circuiti dove una perdita nell’ordine di un megaohm non ha particolari effetti sul funzionamento, ce ne sono altri in cui un megaohm può determinare l’inefficienza del circuito causando, però, sintomi che possono confondere la diagnosi del guasto, ad esempio, una valvola amplificatrice di media frequenza che presenta tale perdita resistiva può determinare sintomi di malfunzionamento al circuito di controllo automatico di volume.
I provavalvole più costosi aggirano il problema offrendo la possibilità di passare dal test di qualità al test di cortocircuito in funzione di ohmetro (apparecchi ad uso industriale, n.d.r.). In questo modo si ottiene un maggiore range di valori di resistenza delle perdite da prendere in considerazione.
Un punto, quindi, da tenere comunque presente sia per i provavalvole costosi sia per quelli economici, è che sia presente la possibilità di eseguire questo test in quanto direttamente discriminante: una valvola in cortocircuito va assolutamente scartata in ogni caso.
TEST DI EMISSIONE
Una valvola è essenzialmente un dispositivo ad emissione di elettroni e senza ulteriori informazioni una persona potrebbe supporre che il controllo dell’emissione catodica ne sia una valida verifica. Fino ad un certo punto, ciò è vero; tuttavia, le proprietà operative della maggior parte delle valvole che non siano diodi dipende più dal controllo degli elettroni che dalla loro quantità . Il test di emissione non è un controllo completo ne conclusivo ma può essere utilizzato positivamente se interpretato in modo corretto.
Potrebbe sembrare che il test di emissione di un diodo possa essere adeguato nessuna griglia è inserita a controllare il flusso di elettroni. Persino per un diodo, tuttavia, il test di emissione diventa inadeguato se non è condotto in certe condizioni, tali da poter estrarre praticamente tutto il flusso di elettroni disponibili dal catodo.
Supponete, per esempio, di utilizzare un provavalvole economico per testare una 5U4G. Per il principio di economia, il costruttore potrebbe aver utilizzato uno stadio di alimentazione capace di fornire solo 100mA di corrente di placca (che, peraltro, sarebbe anche adeguato per la maggior parte delle valvole). Il catodo (che nel caso della 5U4G è il filamento) potrebbe facilmente emettere elettroni a sufficienza per produrre 100mA e il risultato che otterremo è che lo strumento ci indicherà la valvola come BUONA ma l’elemento emettitore di elettroni potrebbe non essere in grado di fornire elettroni a sufficienza per avere i 150 o 200 mA richiesti dall’apparato dove è inserita la 5U4G in esame. Questa valvola potrebbe non consentire il corretto funzionamento del circuito ma il provavalvole ce la indica come efficiente.
Si può quindi affermare che, il test di emissione, è un test valido nel momento in cui lo strumento ci indica che una valvola è esaurita, perché se una valvola non è capace di offrire una emissione sufficiente, non sarà in grado di far funzionare correttamente il circuito, indipendentemente dalla sua capacità di controllare il flusso dalla griglia. D’altro canto, un’indicazione di valvola BUONA non è attendibile sul quanto la valvola lo sia. L’affidabilità del test, pertanto, è solo per esito negativo.
TEST DI CONDUTTANZA MUTUA
Conduttanza mutua, o transconduttanza, spesso abbreviata con ‘Gm’, è la misura dell’efficacia di una valvola come amplificatrice; si esprime come variazione della corrente di placca prodotta al cambio della tensione applicata alla griglia controllo. In un provavalvole a conduttanza mutua viene applicata alla griglia controllo una piccola tensione alternata e uno strumento in corrente alternata misura la corrente alternata di placca risultante. Questo test è fatto in condizioni dinamiche che simulano l’operatività in circuito reale al contrario delle condizioni di staticità imposte dal test di emissione.
Una variante di questo test è ottenuta estraendo il segnale a 50hz dalla tensione di alimentazione, successivamente, un circuito accordato estrae il segnale amplificato dal circuito di placca e lo applica allo strumento di misura. Si ottiene quindi una maggiore accuratezza della misura senza i problemi che la portante di alimentazione può determinare.
GAS TEST
Un tubo a vuoto non è, a tutti gli effetti, degno del proprio nome in quanto la condizione di vuoto assoluto non è mai raggiunta. Qualche gas è sempre presente, originato dai materiali degli elementi interni oppure per perdite attraverso il bulbo. Le molecole di gas interferiscono con il flusso elettronico e, se maggiori della quantità minima di tolleranza, impediscono la regolare operatività della valvola. La possibilità di poter eseguire il test dei gas è sempre buona cosa perché i problemi conseguenti alla presenza di gas nella valvola sono comunemente ambigui e difficili da determinare.
La griglia controllo di una valvola può, ad un certo punto, diventare contaminata da un certo quantitativo di ossido proveniente dal catodo e cominciare ad emettere elettroni non appena il tubo inizia a scaldarsi.
Questo fenomeno è chiamato emissione di griglia e da luogo a sintomi simili a quelli creati dalla presenza di gas nel tubo; il gas test di un buon provavalvole dovrebbe essere in grado di identificare entrambe le condizioni.
Il gas test viene eseguito impostando i settaggi per il test di emissione o di conduttanza mutua e quindi viene inserita un’altra resistenza in serie al circuito di griglia. La presenza di gas o di emissione di griglia causerà un flusso di corrente alla griglia che diminuirà il voltaggio ai capi della resistenza variando la polarizzazione della griglia. Questa variazione implica una conseguente variazione anche della corrente di placca. E’ il valore di questa variazione che, misurato, consente di verificare l’esito del gas test. I produttori di provavalvole forniscono il valore della massima variazione consentita per una valvola BUONA.
TEST CORRENTE DI FILAMENTO
Le valvole per l’uso in apparati con filamenti in serie richiedono un nuovo test che si sta rendendo disponibile nei provavalvole più attuali. Questo test consiste nella misurazione della corrente assorbita dal filamento quando viene applicato un determinato voltaggio. Il funzionamento di queste valvole è critico per via della quantità di energia applicata al filamento e ogni diminuzione di corrente provoca una variazione nel rendimento della valvola. Una valvola per filamenti in serie dovrebbe sempre essere scartata a priori qualora si verificasse una considerevole variazione della corrente di filamento per un determinato voltaggio, pena la compromissione di tutte le altre valvole della stringa.
I provavalvole più vecchi, tuttora in uso in molti laboratori, non consentono di effettuare questo tipo di test. In vista del crescente numero di ricevitori con filamenti in serie, sarebbe bene che i riparatori prendessero in considerazione l’acquisto di un provavalvole che consenta questo tipo di test. Un discreto provavalvole dovrebbe consentire almeno 4 dei 5 test illustrati, conduttanza mutua o emissione più gli altri.
Il punto da chiarire, evidentemente, è se sia meglio il test di emissione piuttosto che quello di conduttanza mutua. Potremmo dire che ciò dipende principalmente dal tipo di circuito in cui le valvole da testare sono utilizzate. Nel caso di tubi per radiofrequenza o frequenza intermedia, il guadagno dello stadio è proporzionale alla transconduttanza, quindi il test di conduttanza mutua è quello più importante. Nel caso di valvole destinate all’uscita audio o raddrizzatrici è da tenere in considerazione l’elevata corrente che la valvola deve poter fornire, quindi sarebbe più importante il test di emissione.
Il test di transconduttanza deve essere eseguito con il minimo valore di tensione alternata possibile, applicato alla griglia, per una migliore accuratezza. Si consideri il caso di triodi ad elevata corrente, tipo quelli usati negli stadi di uscita verticali dei ricevitori TV. Questi tubi funzionano con segnali di griglia di 100 e più Volt, pertanto, il test di conduttanza mutua difficilmente vi darà un riscontro affidabile nel dichiarare l’efficienza della valvola.
Non importa che tipo di provavalvole viene utilizzato, ci sono valvole che non possono essere completamente e accuratamente testate, ad esempio, nessun provavalvole è in grado di fornire l’elevato voltaggio necessario per testare correttamente una 1B3GT, nessun provavalvole può testare correttamente una valvola destinata all’utilizzo in RF UHF alle frequenze di lavoro della valvola.
Molti tecnici dovrebbero, e molti lo fanno già , in qualche caso optare per la sostituzione della valvola. Una volta che si riesce a combinare l’uso del provavalvole con l’uso della sostituzione in modo corretto, il tempo per la diagnosi e la riparazione si riduce notevolmente. Ogni tecnico dovrebbe sviluppare una serie di regole per valutare quando sia conveniente testare una valvola e quando invece sia più rapido e affidabile sostituirla. Un tipico set di regole potrebbe essere il seguente:
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Quando il ricevitore ha un chiaro e ben distinto sintomo si procede con la sostituzione;
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Per evitare di essere richiamati dal cliente, testare sempre le valvole prima della consegna del ricevitore al cliente, più valvole inefficienti scartate e maggiore saranno le vendite e la soddisfazione del cliente;
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A casa del cliente procedere sempre prima con la sostituzione delle valvole per velocizzare l’intervento;
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Quando ci troviamo alle prese con un vecchio ricevitore testare sempre le valvole. In tal modo si previene la perdita di tempo potenziale per la ricerca di guasti dubbi dovuti a più di una valvola inefficiente.
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Nella mia esperienza ho trovato il provavalvole uno strumento affascinante e al tempo stesso utile. Il test delle valvole, se pesato per quello che è, è un valido aiuto come inizio nella riparazione oltre che nella diagnosi, oltretutto mi consente di stoccare le valvole in condizioni certe piuttosto che tenere scatole e scatole di valvole dal funzionamento incerto che possono mettere in dubbio l’operato delle future riparazioni. D’altro canto nessun provavalvole è in grado di testare tutte le valvole quindi, o si rinuncia a testarne qualcuna oppure ci si munisce di più provavalvole, nel mio caso ho optato per la seconda (ne ho 4) e non solo per avidità di possesso. Ho sempre ritenuto i provavalvole europei meno affidabili degli americani, in europa il test di emissione era molto usato a discapito di quello a conduttanza mutua, ma questo più per motivi di costi che non per reali quote di affidabilità , tuttavia, non esistono provavalvole americani in grado di testare valvole a contatti laterali, quindi il ricorso a un provavalvole europeo diventa prima o poi scontato. Da qui l’idea di utilizzare l’Hickok, di cui ho postato un articolo precedentemente, con un adattatore allo zoccolo octal che mi consenta di controllare anche le valvole a zoccolo P.
Come mi disse Chris Haedt, è meglio non tentare di verificare la stessa valvola con più di uno strumento, i risultati ottenuti potrebbero essere così diversi da porre numerosi dubbi anche su una valvola nuova. Questo perchè, nel provavalvole come nei circuiti, il comportamento della valvola diventa ambiguo. Ecco che quindi lo spettro della sostituzione diventa concreto. Tuttavia, mantenendo una certa razionalità di utilizzo, è innegabile l’utilità del provavalvole, tutto sta a stare nelle regole. Ecco che il finale dell’articolo diventa attuale, purchè le regole che ci imponiamo siano sempre seguite allo stesso modo e con dovizia.
Nella mia opizione personale, mi discosto leggermente da quanto scrisse l’autore per quanto riguarda il controllo delle valvole finali. E’ vero che la corrente, e quindi l’emissione, è importante, ma essendo anche le finali valvole amplificatrici, il test a conduttanza mutua non è affatto poco adeguato, anzi, considerando che la qualità di riproduzione non sta nei watt in uscita ma dal modo in cui essi vengono prodotti, ritengo inopportuno verificare la quantità della corrente a discapito della amplificazione, preferisco avere 3.5W puliti e armoniosi che 5 rumorosi. Per il resto, concordo con l’autore, pesando l’articolo con i suoi 50 anni ..di attualità .
