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A520 (A520) Empfängerröhren mit Hochvoltkathoden
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Jacob Roschy
26.Aug.06 |
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Von Erich Schwandt
Über eine bestimmte Gruppe der Röhren mit indirekt beheizten Hochvoltkathoden, nämlich die 20 Volt- Gleichstromröhren, wurde bereits im „Funk-Bastler 1931, Heft 25, Seite 398, und Heft 33, Seite 521 fl., ausführlich berichtet. Der nachstehende Aufsatz befasst sich mit den Röhren für volle Netzspannung, die sich in Österreich seit einigen Monaten im Handel befinden.
In Deutschland dürfen diese Röhren aus Patentgründen nicht verkauft werden, jedoch verlautet, dass man sich an maßgebender Stelle dafür einsetzt, diese Röhrengruppe weiter zu entwickeln und auch für die deutschen Verbraucher Röhren für die Heizung mit der vollen Netzspannung herauszubringen. Dieser Entschluss wäre vor allem deshalb zu begrüßen, weil er natürlich auch Hochfrequenz-Schirmgitter - sowie Schutzgitter- Endröhren einschließen würde, Röhren also, die von der Österreichischen Firma nicht hergestellt werden.
Wenn man die Entwicklung der Empfängerröhren in den letzten Jahren überblickt, ist eine der wichtigsten Feststellungen die der Festsetzung der Heizspannung. Zu Beginn des Rundfunks verwendete man Wolframröhren mit 2,7 bis 3,5 Volt Heizspannung, einer Spannung also, die dem zweizelligen Bleiakkumulator angepasst war und die die Einschaltung eines Regelwiderstandes ermöglichte. Als man zum Bau von Thorium- und Oxydröhren überging, deren Heizstrom im Verhältnis zu dem der Wolframröhren so gering war, dass die Möglichkeit der Heizung aus Trockenelementen gegeben schien, passte man sich mit der Heizspannung der Klemmenspannung von Primärelementen an; man baute Röhren für 1,1 Volt Fadenspannung, die aus dem einzelligen Element geheizt werden sollten, und solche mit 2 bis 2,5 Volt, die für die Heizung aus zweizeiligen Elementen bestimmt waren. Die Faden Spannung wurde also so gelegt, dass ein möglichst großer Teil der der Kapazität des Elementes entsprechenden Strommenge entnommen werden konnte. Es wurde also auf das Absinken der Klemmenspannung gebührend Rücksieht genommen.
Bald zeigte sich jedoch, dass Trockenelemente für die Röhrenheizung durchaus nicht besonders gut geeignet sind; man kehrte reumütig zum Akkumulator zurück und legte die Fadenspannung so, dass die Röhren aus ein- und zweizelligen Akkumulatoren geheizt werden konnten. Der einzellige Akkumulator wurde schließlich zugunsten des zweizelligen aufgegeben. Und nun kommt das Eigenartige: Als man schließlich zum Netzbetrieb der Empfänger überging, richtete man sich nicht, was doch am naheliegendsten gewesen wäre, in der Fadenspannung nach der Netzspannung, sondern man blieb bei der Spannung, die als Grundlage den zweizelligen Bleiakkumulator hat. Von den Versuchen mit 1 Volt- Kurzfadenröhren abgesehen, legte man die Fadenspannung auch der Netzröhren auf 4 Volt fest, trotzdem sich infolge der großen erforderlichen Heizleistung von 4 bis 5 Watt recht unbequeme Heizstromstärken ergaben. Keine der Röhrenfabriken ging dazu über, die Heizung mit der vollen Netzspannung vorzunehmen; man blieb bei der Spannung der Batterieröhren.
Die Erklärung für diese Tatsache ist der Hauptsache nach wohl darin zu sehen, dass man in der Zwischenzeit im Bau von 4 Volt-Kathoden eingehende Erfahrungen gesammelt hatte. Die Herstellung der Niedervolt- Kathoden hat man heute so absolut sicher in der Hand, dass das Produkt von großer Leistungsfähigkeit und unbedingter Zuverlässigkeit ist. Es ist einleuchtend, dass man ein Gebiet, das man so vollständig beherrscht, nicht gern zugunsten neuer, zunächst nicht sehr aussichtsreich erscheinender Experimente aufgibt.
Daneben besteht allerdings der Wunsch, Röhren zu besitzen, die mit der vollen Netzspannung geheizt werden können. Röhren dieser Art hätten eine nicht unwesentliche Vereinfachung des Empfängerbaus zur Folge; bei Gleichstrom würde die nicht sehr angenehme Serienschaltung der Fäden mit der Möglichkeit der Fadenkopplungen in Fortfall kommen, und bei Wechselstrom würde man die Heizwicklung des Transformators ersparen.
Bringt man neuartige Prinzipien des Aufbaus von Netzanodengeräten, zur Anwendung, so kann man auf den Transformator sogar ganz verzichten. Ein weiterer großer Vorteil liegt darin, dass man keine besonderen Gleichstromröhren und keine besonderen Wechselstromröhren mehr benötigt, sondern mit Universal-Netzröhren, die für Gleich- und Wechselstrom verwendet werden können, auskommt.
Röhren dieser Art wurden nun vor einigen Monaten in Österreich von einer Wiener Fabrik auf den Markt gebracht und von der Fachwelt zunächst mit größtem Misstrauen angesehen. Schon öfter hatte man erlebt, dass zunächst sensationell anmutende Röhrenkonstruktionen auf den Markt gebracht wurden, deren Herstellung bald wieder aufgegeben wurde; man denke nur an das Pentraton, an die Vierfachröhre, an die Zwergröhre mit dem gar nicht zwerghaften Sockel, an das Plation und ein, wenig auch an die Außensteuerröhre.
Als man aber endlich Zeit fand, sich näher mit dieser neuen österreichischen Röhre zu befassen, als man einmal einen Empfänger umschaltete, vielleicht auch eine völlig neue Schaltung entwarf, die für diese Röhren eigens zugeschnitten war, ergab sich, dass die 220 Volt-Röhren doch einwandfrei arbeiteten und sogar, wie man beim Dauerbetrieb feststellte, eine sehr annehmbare Lebensdauer erzielten. Nach 600, nach 800 Stunden ist noch keine merkliche Abnahme der Emission festzustellen; die Röhren arbeiten einwandfrei. Es scheint, als würden sie 1000 Stunden (die normale Lebensdauer der bisherigen Röhren) gut erreichen, vielleicht sogar noch etwas mehr. Es ist also bewiesen, dass der Bau von Radioröhren für die volle Netzspannung — meines Wissens erstmalig 1924 in den Vereinigten Staaten vorgeschlagen — praktisch möglich ist. Die Hochvoltröhren werden in vier verschiedenen Typen hergestellt, und jede der vier Typen ist wiederum für eine Heizspannung von 110 bis 120, 150 bis 160 und 220 bis 230 Volt erhältlich; daneben sind aber auch alle übrigen Spannungen, von 20 bis 250 Volt, lieferbar. Tabelle 1 gibt die elektrischem Daten der vier Röhrentypen wieder, während Tabelle 2 die Heizstromstärke und die Leistungsaufnahme bei den drei Hauptnetzspannungen angibt. Die Preise der Röhren liegen, in Reichsmark umgerechnet, zwischen 13,80 und 16,20 RM.
 Die Röhre A520 stellt eine Universalröhre für Anfangsstufen, hauptsächlich als Audion und zur Hochfrequenzverstärkung zu verwenden, W310 eine Widerstandsverstärkerröhre, U920 eine Universalröhre größeren Durchgriffs, die also nicht so leicht wie die A520 übersteuert werden kann, und L1525 schließlich eine Eingitter-Lautsprecherröhre dar.
Für die Verwendung der A520 als Audion wird empfohlen, einen Gitterkondensator von 100 bis 150 cm und einen Ableitungswiderstand von 0,3 bis 1 MΩ zu verwenden; lässt man die Röhre als Verstärker arbeiten, so soll die negative Gittervorspannung bei einer Anodenspannung von 100 Volt 1,5 bis 3 Volt. bei 150 Volt 3 bis 5 Volt und bei 200 Volt 5,5 bis 7 Volt betragen.
Die W310 erfordert einen Anodenwiderstand von 0,2 bis l MΩ und soll zur Unterdrückung von Gitterströmen eine kleine negative Gittervorspannung erhalten.
Die U920 wird außer als Hochfrequenz- und Niederfrequenzverstärker und Audion auch als Lautsprecherröhre für kleine Ausgangsleistung empfohlen; sie erfordert eine negative Gitter vor Spannung vom 3 bis 4 Volt bei einer Anodenspannung von 100 Volt, von 7 bis 9 Volt bei einer solchen von 150 Volt und von 12 bis 14 Volt bei einer solchen von 200 Volt.
Die L1525 kann mit einer Anodenbelastung bis zu 6 Watt betrieben werden; die Gitterspannung soll bei 100 Volt 6 bis 8 Volt, bei 150 Volt 16 bis 18 Volt und bei 200 Volt 24 bis 26 Volt betragen.
 Der Aufbau der neuen Netzröhren entspricht in allen Einzelheiten dem normaler Eingitterröhren — bis auf die Kathode. Die Anode ist leicht konisch, waagerecht angeordnet und aus Drahtgaze gefertigt, das Gitter eine gewickelte zylindrische Spirale und die Kathode schließlich das übliche Kaolinröhrchen, das jedoch in seiner Längsrichtung sechs Kanäle von weniger als 0,25 mm Durchmesser aufweist (Abb. 1).
 In diesen sechs beiderseitig offenen und nicht verkitteten Kanälen liegt der Heizdraht, ein Wendeldraht von 0,015 mm Durchmesser bei einem Wendeldurchmesser von 0,16 mm. Der Wendeldraht hat eine Länge von etwa 180 mm, während die reine Drahtlänge annähernd 4 m beträgt, also rund zehnmal so lang ist wie der Heizdraht der 20 Volt- Röhren, wie ja auch die Heizspannung rund zehnmal so groß ist.
In die Anode ist an dem einen Ende eine Porzellanscheibe eingesetzt, die mit mehreren Löchern versehen ist; sie hält die richtige Distanz zwischen dem Kathodenröhrchen, den Haltestäben für das Gitter und der Anode.
Legt man an den Faden die vorgeschriebene Spannung, so kommt das Kaolinröhrchen auf helle Rotglut. Da die Fäden der Röhren für die volle Netzspannung dimensioniert sind, werden sie unmittelbar, also ohne Benutzung eines Vorschaltwiderstandes, ans Netz gelegt (Abb. 2); die Fäden der einzelnen Röhren können genau wie 4 Volt-Röhren ohne weiteres parallelgeschaltet werden. Die Schaltung der Heizkreise ist also denkbar einfach. Die Röhren sind mit dem normalen Fünfsteckersockel versehen; am mittleren Stecker liegt die Kathode.
Außerdem sind die Röhren mit sog. Umbausockeln erhältlich, bei denen der Heizdraht an den beiden seitlich am Sockel angebrachten Schraubklemmen liegt. Der Bau eines Gleichstromempfängers mit den neuen Röhren bietet keinerlei Schwierigkeiten.
Der Bastler kann alle Schaltungen verwirklichen, die in Heft 33 des „Funk-Bastler" für 20 Volt-Röhren wiedergegeben worden sind. Nur die Heizleitungen erfahren eine Änderung, indem die Fäden einfach parallelgeschaltet und direkt ans Netz gelegt werden. Die Gittervorspannungen werden jedoch genau so, wie in Heft 33 beschrieben, mit Hilfe von Widerständen hergestellt, die in die Kathodenleitung geschaltet werden; der Anodenstrom ruft an dem Widerstand einen Spannungsabfall hervor, und eben dieser Spannungsabfall wird als negative Gittervorspannung ausgenutzt.
 Abb. 3 bringt als Beispiel die Schaltung des üblichen Einkreis-Dreiröhrenempfängers. Gewisse Schwierigkeiten treten jedoch auf, wenn es sich um die Verwendung der Hochvoltröhren in Wechselstromempfängern handelt.
Während man einen Gleichstromempfänger ohne weiteres lediglich durch Umschalten der Heizung für die neuen Röhren geeignet machen kann, ist das bei Wechselstromempfängern nicht möglich. Wie Versuche an einem bekannten industriellen Empfänger zeigten, ist die Induktion der umgeschalteten Heizleitungen, die hier ja 220 Volt Wechselspannung führen, auf die Gitterleitungen so stark, dass man ein unerträgliches Brummen erhält.
Die nachträgliche Ausrüstung eines vorhandenen Empfängers mit den Hochvoltröhren scheint also nicht möglich zu sein, denn auch durch Kompensationsmethoden konnte eine wesentliche Besserung nicht erzielt werden. Das Brummen blieb sogar dann merklich bestehen, wenn man unmittelbar am Röhrensockel Gitter und Kathode kurzschloss, da die auch dann noch vorhandene wirksame Gitterleitung von den sehr eng benachbarten Heizleitungen genügend Störspannung aufnahm. Bei den weiteren Versuchen wurde deshalb in erster Linie darauf geachtet, dass die Heizleitungen von allen übrigen Leitungen wirksam getrennt wurden.
 Abb. 4 zeigt den Versuchsaufbau eines Zweiröhrenverstärkers, bei dem die mit H bezeichneten Heizleitungen 1. durch Soludra- Isolierschlauch abgeschirmt, 2. verdrillt und 3, in möglichst großer Entfernung von den übrigen Leitungen angeordnet wurden. Diese Maßnahmen, ganz besonders aber die Abschirmung, haben sich als sehr zweckmäßig erwiesen, denn das Brummgeräusch wurde hierdurch auf einen ganz minimalen, während des Empfangs keineswegs störenden Betrag herabgesetzt.
Bei den Versuchen ergab sich ferner, dass, wenigstens beim zweistufigen Gerät, irgendwelche Kompensationsanordnungen nicht erforderlich waren; die Verbindung des Heizfaden-Mittelpunktes, der künstlich hergestellt wird, mit der Kathodenleitung auf kapazitive oder galvanische Weise brachte keine Besserung. Bei dreistufigen Geräten sind solche Kompensationsanordnungen dagegen nicht zu umgehen. Günstig dürfte es sein, wenn man eine gemischt-galvanisch-kapazitive Methode anwendet, wie sie in Abb. 5 skizziert wurde.
 Beim praktischen Empfängerbau kommt alles darauf an, eine völlige Trennung der Heizleitung von allem übrigen zu erzielen; führt man eine solche Trennung durch, dann arbeiten die Röhren auch bei Wechselstrom einwandfrei.
Abb. 6 deutet an, wie man diese Trennung am zweckmäßigsten vornimmt, A ist eine Metallplatte in Form des Zwischenbodens für die Chassismontage, B die Röhrenfassung. Die Heizleitungen C werden senkrecht nach unten herausgezogen, miteinander verdrillt und in Metallschlauch verlegt; die Metallumhüllung wird geerdet. Sämtliche übrigen Einzelteile befinden sich oberhalb der Metallplatte, vor allem sind alle Gitter-, Anodenleitungen usw. oberhalb der Platte verlegt.
Es scheint übrigens, als würde auch noch innerhalb der Röhre eine gewisse, wenn auch sehr minimale Einwirkung der Heizleitungen auf die Gitterleitung stattfinden, zum mindesten innerhalb des Röhrensockels, in dem die Leitungen auf ein gewisses Stück parallel laufen. Vielleicht erzielt man hier eine Besserung, wenn man die Heizleitungen auch innerhalb des Sockels verdrillt und mit Metallschlauch abschirmt, dessen Metallumhüllung unmittelbar mit der Kathode in Verbindung steht. Aber auch anderweitige Maßnahmen innerhalb der Röhre können den Brummrest bei Wechselstrom wahrscheinlich auf einen zu vernachlässigenden Betrag vermindern.
Die Röhren sind in erster Linie für Gleichstromheizung gebaut, und alle bisher von der Herstellerfirma veröffentlichten Schaltungen betreffen Gleichstromempfänger. Die Versuche beweisen aber, dass diese Röhren auch für Wechselstrom brauchbar sind; geht man nun daran, den Innenaufbau mit Rücksicht auf die Wechselstromheizung umzubilden, so lässt sich wahrscheinlich genau die gleiche Störungsfreiheit erzielen wie bei den 4 Volt-Wechselstromröhren.
Eine besondere Aufgabe haben die Röhren mit Hochvoltkathoden auch noch auf dem Gebiet des Röhrenersatzes. Dadurch, dass man in einem Gleichstromempfänger, der für Batterieröhren gebaut ist, die vorhandenen Batterieröhren durch die indirekt beheizten Universalröhren ersetzt, kann man nicht nur die Störungsfreiheit, sondern vor allem auch die Empfangsleistungen verbessern.
Die Umschaltung eines solchen Gerätes ist sehr einfach, die Heizleitungen sind umzulegen, es ist eine Kathodenleitung anzuordnen, und die Gitterspannungen, die bisher durch Spannungsabfall des Heizstromes an Widerständen im Zuge der Heizleitung erzeugt wurden, werden jetzt einer kleinen Batterie entnommen oder durch Widerstände in den einzelnen Kathodenleitungen hergestellt.
Eine besonders große Bedeutung haben die neuen Röhren aber überall dort, wo man einen vorhandenen Batterieempfänger aus dem Gleichstromnetz heizen möchte, da man neben der Anordnung der besonderen Kathodenleitung überhaupt keine Änderungen vorzunehmen braucht. Diese Fälle dürften besonders häufig sein, konnten sich doch viele Funkfreunde, die Gleichstrom in der Wohnung haben, bisher nicht entschließen, zum Netzbetrieb überzugehen, da ihnen der Umbau zu schwierig war.
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