Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Pytanie teoretyczne: napięcia anodowe i żarzenia.

silv88 29 Gru 2009 07:48 3018 9
  • #1 29 Gru 2009 07:48
    silv88
    Poziom 9  

    Witam,
    Jak w temacie, pytanie jest zupełnie teoretyczne:
    Interesuje mnie, z czego wynika (z fizycznego punktu widzenia) stosunkowo duża wartość (np 300V) napięcia pracy obwodów anodowych, jeżeli do zapoczątkowania zjawiska emisji termoelektronowej wystarcza napięcie żarzenie, najczęściej 6,3V (czyli znikomo małe w porównaniu do "roboczego" lampy)?. Wiem, że samo wyrwanie elektronów z sieci krystalicznej metalu to nie wszystko, ponieważ zewnętrzne pole magnetyczne musi jeszcze wykonać pracę poprzez przeniesienie na anodę, ale po pokonaniu bariery potencjału równej pracy wyjścia z metalu chyba powinno być już z górki, gdyż elektron przy energii większej od pracy wyjścia otrzymuje również "sam z siebie" pewną energię kinetyczną którą wystarczy,przynajmniej teoretycznie, ukierunkować.
    Pozdrawiam.

    0 9
  • Pomocny post
    #2 29 Gru 2009 08:05
    JasiuB
    Poziom 20  

    Czołem.

    Pytanie jest ciekawe (choć nieźle namieszałeś :-) ).

    1) Napięcie żarzenia nie ma tu nic do rzeczy - służy tylko do rozgrzania katody (i w różnych lampach zmienia się od ułamka wolta do 220V - tak, były też lampy żarzone bezpośrednio z sieci). Ważna jest temperatura katody.
    2) Rzeczywiście, jak elektron wydostanie się z katody jest już "z górki". Nawet jeżeli wcale nie przyłożysz napięcia anodowego, popłynie jakiś prąd, bo część rozpędzonych elektronów dotrze do anody.
    3) Są lampy przystosowane do małych napięć anodowych - stosowano je na przykład w radiach samochodowych (głównie amerykańskich). Niestety, problemem jest chmura elektronów otaczających katodę (tak zwany ładunek przestrzenny). Odpycha ona następne elektrony uniemożliwiając dalszą emisję - co mocno psuje parametry lampy. Walczyć z nią można na dwa sposoby:
    4) Stosując odpowiednio duże napięcia anodowe, które przyciągnie i zabierze sobie tą chmurę, albo
    5) Wprowadzając w sąsiedztwo katody dodatnią siatkę (tak zwana siatka przeciwładunkowa), która przyciągnie (i zabierze :-) ) chmurę. Są też takie lampy (pracują przy niskich napięciach), ale mają bardzo poważną wadę: duża część prądu zamiast do anody ucieka do siatki przeciwładunkowej. Z tego powodu nie zdobyły popularności.

    Myślę, że pisząc "pole magnetyczne" miałeś na myśli "elektryczne"?

    Pozdrawiam,
    Jasiu

    0
  • #3 29 Gru 2009 11:15
    sabringer
    Poziom 25  

    Jeśli chodzi o samą budowę i działanie katody:

    Trzeba ja po prostu podgrzać do odpowiedniej temp. Samo napięcie żarzenia jest sprawą drugorzędną - waha się w b. szerokich granicach. Ma to uzasadnienie historyczne: suche ogniwa miały nap. na poziomie 1,5V bez obciążenia. Dość szybko spadało do ok 1,2-1,3V. Przyjęto więc napięcie żarzenia lamp na poziomie 1,1V, biorąc poprawkę na zużywające się baterie.
    Później przyszły "mokre" ogniwa. I wartość napięcia żarzenia wzrosła do 5V

    Następnie era żarzenia prądem zmiennym: zaczęło się od 2,5V, i nikt już nie pamięta dlaczego :). I dalej co 2,5V: 5V, 7,5V i jakieś nawet 10V. Z tej rodziny przetrwała dość duża grupa lamp prostowniczych na 5V. Wszystko miało być proste i uszeregowane.

    Potem farmerzy w Stanach też chcieli słuchać radia. A mieli generatory na wiatraki, które dawały ok 2V na typowe ogniwo ołowiowe. I powstała cała rodzina lamp na 2V.
    Oczywiście pewna grupa zapaleńców chciała mieć radia w samochodach. Połączyli po 3 lampy szeregowo i mogli je żarzyć nap. 6V, z akumulatorów.
    Producenci lamp zobaczyli niszę i wypuścili lampy na 6,3V, co było uśrednioną i odpowiednią wartością dla większości ówczesnych instalacji samochodowych. Lampy na 2,5V stały się zbędne.

    I tu zrobił się wyłom: pomysł by opuścić transformator i podłączyć lampy szeregowo pod 117V. Najpierw robili tak z tymi na 6,3V, z prądem żarzenia 300mA, dodając dodatkowe, specjalnie zaprojektowane lampy na duże napięcie żarzenia. Ktoś inteligentny wpadł na pomysł by zmniejszyć prąd żarzenia do 150mA i podwoić napięcie - wyeliminowano dzięki temu elementy zbijające napięcie żarzenia z obwodu.

    Powstała cała gama lamp "telewizyjnych" na 600mA, 450mA ...

    Jak wchodziły tranzystory i producenci samochodów przeszli na system 12V powstały lampy "na niskie napięcia anodowe"

    Mam nadzieję że zaspokoiłem ciekawość ;)

    0
  • #4 29 Gru 2009 15:16
    silv88
    Poziom 9  

    Witam,

    JasiuB napisał:

    Myślę, że pisząc "pole magnetyczne" miałeś na myśli "elektryczne"?


    Rzeczywiście, chodziło mi o pole elektryczne, napisałem w pośpiechu magnetyczne.

    Dziękuję za odpowiedzi
    Pozdrawiam.

    0
  • #5 29 Gru 2009 20:22
    TELEWIZOREK52
    Poziom 27  

    Pięknie kol Sabringer wszystko opisał , tylko mam uwagę do zakończenia . Nie było tranzystorów a 12V instalacje samochodowe już istniały.Niskie napięcia anodowe w O/R samochodowych ? Takie same jak w O/R sieciowych z wykorzystaniem typowych lamp -- patrz O/R Żerań . Zgadzam się z kolegą na temat pochodzenia lamp 6.3V.Po prostu zostały dostosowane do instalacji samochodowych 6/12V .Pozdrawiam.

    0
  • #6 29 Gru 2009 20:27
    Futrzaczek
    Admin Grupy Retro

    Były, były - krajowy odbiornik "Miki" (ECH83, EF97, EF98, EBF83) z lampami niskonapięciowymi i TG70 w końcówce.
    Zachód produkował także odbiorniki z odbiorem UKF wykorzystujące ECC86 - małowoltażową lampę przeznaczoną do głowic.

    Żerań był klasyczną superheterodyną na popularnych, wysokonapięciowych lampach - jak EL84, ECH81, EBF89, EF85 - dołożono wzmacniacz w.cz.

    0
  • #7 29 Gru 2009 21:44
    TELEWIZOREK52
    Poziom 27  

    I o to mi chodziło ,można się licytować czy było więcej tych czy tamtych , tylko po co ?
    Generalnie chodziło mi o to że były O/R samochodowe , lampowe , zasilane "normalnym" napięciem anodowym .Pozdrawiam.

    0
  • #8 29 Gru 2009 22:28
    serwis
    Poziom 37  

    TELEWIZOREK52 napisał:
    (...)
    Generalnie chodziło mi o to że były O/R samochodowe , lampowe , zasilane "normalnym" napięciem anodowym .Pozdrawiam.


    Jasne, a te napięcia uzyskiwane były z przetwornicy wibratorowej :D

    Dużo młodszych Kolegów pewnie nie widziało takiego przetwornika, i zapewne nie bardzo chyba wie o co chodzi :D

    0
  • #9 30 Gru 2009 11:06
    sabringer
    Poziom 25  

    Ha, zaliczam się do "młodszych kolegów", a wibrator kojarzy mi się również z przetwornicą :). Moje ego czuje się mile połechtane ;).

    A cóż, o tym wszystkim doczytałem się w książce "Getting the most out of vacuum tubes" by Robert B. Tomer. Genialna publikacja z 1960r. :) Głównie traktuje o uszkodzeniach lamp, awariach układowych i zapobieganiu im. Jest też część poświęcona właśnie temu, dlaczego mamy aż tyle różnych typów lamp. Książka dość prosta, bez zaawansowanych dywagacji matematycznych i do znalezienia w pdfie. Jedyna wada, że niestety po angielsku.


    Jeszcze mogę dodać, że w "zamierzchłych czasach" były lampy żarzone 117V, bezpośrednio z amerykańskiej sieci. Np. 117N7GT , tetroda strumieniowa i dioda prostownicza w jednej bańce. Można było dołożyć tylko transformator głośnikowy i zbudować mały wzmacniacz 1,2W. W obecnych czasach by to nie przeszło, ze względów bezpieczeństwa.


    Co do napięć anodowych, to ogranicza nas max. prąd katody. Dużo prościej było pójść w kierunku większych napięć, zwiększając moc, niż opracowywać niejako "na siłę" katody o większej wydajności.

    0
  • #10 30 Gru 2009 16:10
    OTLamp
    Specjalista - urządzenia lampowe

    sabringer napisał:
    Ma to uzasadnienie historyczne: suche ogniwa miały nap. na poziomie 1,5V bez obciążenia. Dość szybko spadało do ok 1,2-1,3V. Przyjęto więc napięcie żarzenia lamp na poziomie 1,1V, biorąc poprawkę na zużywające się baterie.
    Później przyszły "mokre" ogniwa. I wartość napięcia żarzenia wzrosła do 5V

    Następnie era żarzenia prądem zmiennym: zaczęło się od 2,5V, i nikt już nie pamięta dlaczego :). I dalej co 2,5V: 5V, 7,5V i jakieś nawet 10V. Z tej rodziny przetrwała dość duża grupa lamp prostowniczych na 5V. Wszystko miało być proste i uszeregowane.


    Ale to w USA, w Europie było inaczej. Generalnie wczesne lampy europejskie miały napięcie żarzenia ok. 2.8V-3V (np. EVN171, EVE173, RE11 Telefunkena), zazwyczaj mniejsze niż napięcie źródła zasilania żarzenia. Lampy te miały katody wolframowe i dlatego wymagały co jakiś czas korygowania napięcia żarzenia (mówiąc dokładniej mocy żarzenia, a więc temperatury katody), gdyż nawet niewielki jego spadek powodował znaczny spadek emisji (najlepsza była prawie że na granicy przepalenia włókna). W latach 20 napięcia nieco wzrosły, do 3.5V, 3.6V, 3.8V a potem 4V. Wczesne lampy 4V miały pierwotnie napięcie żarzenia 3.8V. Były jednak wyrabiane lampy również na inne napięcia 1-1.3V dla ogniw 1.5V oraz 2V dla dwuwoltowych akumulatorów ( w tym na pocz. lat 20 część tzw lamp oszczędnościowych z katodą torowaną), a także 2.7-3.3V (np. A341 Philipsa) a nawet 6V (np. A609, B605 Philipsa). Te ostatnie są dzisiaj dość rzadkie, Philips dostarczał je na żądanie, często nie figurowały w oficjalnych ofertach.
    sabringer napisał:

    Producenci lamp zobaczyli niszę i wypuścili lampy na 6,3V, co było uśrednioną i odpowiednią wartością dla większości ówczesnych instalacji samochodowych.

    Tu była sprawa prosta, siła elektromotoryczna jednej celki akumulatora sześciowoltowego wynosi 2.1V, zatem 3 celki mają 6.3V. Stąd się właśnie wzięło napięcie żarzenia popularnej w Europie serii E, która pierwotnie była przeznaczona do odbiorników samochodowych. Do odbiorników sieciowych była wtedy przeznaczona 4V seria A, która przejęła to napięcie po wcześniejszych 4V typach kołkowych, królujących praktycznie niepodzielnie od końca lat 20, czyli w zasadzie od początku istnienia odbiorników sieciowych. W odbiornikach bateryjnych od końca lat 20 również prawie niepodzielnie królowały lampy 4V, 2V stanowiły raczej mniejszość (np. RES192 Telefunkena). Pewien przełom przyniósł okres 1933/34, w którym dokonano standaryzacji oznaczeń i wprowadzono nowe typy lamp. 4V lampy sieciowe oznaczono serią A, wczesne miały jeszcze stare cokoły kołkowe (np. AF2), nowsze były bocznostykowe (z pewnymi wyjątkami). Dla lamp bateryjnych przyjęto napięcie żarzenia 2V i oznaczono serią K. 4V lampy bateryjne oznaczono literą H, ale jedyny znany typ, który prawdopodobnie nie wszedł do seryjnej produkcji to podwójna trioda mocy HDD1. Około 10 lat później literce H przyporządkowano żarzenie szeregowe 0.15A.
    sabringer napisał:

    I tu zrobił się wyłom: pomysł by opuścić transformator i podłączyć lampy szeregowo pod 117V. Najpierw robili tak z tymi na 6,3V, z prądem żarzenia 300mA

    0.3A to też w USA, z racji ograniczonego napięcia sieci. Natomiast sam pomysł szeregowego żarzenia lamp z sieci jest tak stary jak odbiorniki sieciowe i powstał z konieczności, wynikał z istnienia instalacji elektrycznych prądu stałego. Wczesne odbiorniki przystosowane do takich instalacji (2 połowa lat 20) wykorzystywały szeregowo żarzone lampy bateryjne (często z równoległymi opornikami w celu dopełnienia prądu żarzenia do jednej, ustalonej w łańcuchu wartości), z czasem zaczęto je nawet selekcjonować i opisywać jako "Serie" lub dodając literkę "s" do typu, np. RE134s. Pewnym kuriozum była taka wersja lampy RE604, która ma prąd żarzenia 0.65A, firma Nora (chyba 1 miejsce kuriozalnych rozwiązań pod tym względem) produkowała 3 lampowe radyjko reakcyjne pobierające 140W na żarzenie, a 10W na resztę. Philips produkował tego rodzaju bezpośrednio żarzone lampy o standardowym prądzie 0.1A (np. B438, B543). Na początku lat 30 wprowadzono lampy pośrednio żarzone dla odbiorników na prąd stały, miały prąd żarzenia 0.18A, a po ustandaryzowaniu oznaczeń oznaczono je literką B, choć wtedy powstały już tylko 4 typy: BCH1, BB1, BL2, które istnieją w naturze oraz oktoda BK1, która była tylko w planach. Serię tę wyparła 0.2A seria C do odbiorników uniwersalnych, choć wczesne wersje takich odbiorników miały gdzieniegdzie jeszcze stare 0.18A lampy na prąd stały z oporniczkami dopełniającymi do 0.2A.



    sabringer napisał:

    Jak wchodziły tranzystory i producenci samochodów przeszli na system 12V powstały lampy "na niskie napięcia anodowe"

    12V w instalacji samochodowej było znacznie wcześniej niż pojawiły się lampy na niskie napięcie anodowe. W okresie 1933/34 przyporządkowano takim lampom literkę F. Typów takich lamp było zaledwie kilka (prostownicza FZ1 do prostowania napięcia anodowego z przetwornicy wibratorowej, podwójna trioda mocy FDD20) i to znów z powodu serii C, w której wiele lamp miało napięcie żarzenia 13V i pasowało do 12.6V (6 celek 2.1V).

    A wracając do tematu, jak już wspomniano wysokie napięcie anodowe wynika z istnienia ładunku przestrzennego w okolicach katody. Rozkład potencjału w tej przestrzeni obniża dodatkowo siatka sterująca, która normalnie ma potencjał ujemny, a więc dodatkowo odpycha elektrony. Chcąc obniżyć napięcie anodowe, trzeba by pracować z prądem siatki (z dodatnim napięciem na siatce, wtedy ładunek przestrzenny jest usuwany analogicznie jak w lampie z siatką przeciwładunkową, ale ma jeszcze dodatkową wadę w postaci mocy potrzebnej na wysterowanie). Elektrony, które same sobie tarasują drogę do szczęścia ku anodzie (chyba odpływam po ww wywodach historycznych :lol: ) można oszukać w jeszcze inny sposób - zamienić role poszczególnych elektrod tworząc lampę inwersyjną. W takiej lampie (np. triodzie) siatka pełni funkcję anody i ma dodatni potencjał rzędu kilkunastu V, a anoda pełni funkcję siatki i ma potencjał ujemny. Taka lampa ma mały opór wewnętrzny i jest wybitnie niskonapięciowa, ale ma też wybitnie niski współczynnik wzmocnienia (mniejszy od 1, równy w przybliżeniu odwrotności współczynnika wzmocnienia w normalnym połączeniu), więc często do wysterowania będzie potrzebować amplitudy sygnału większej niż napięcie zasilania. Ponadto lubi wpadać w oscylacje Barkhausena (oscylacje elektronowe w.cz. rzędu setek MHz).

    Dodano po 6 [minuty]:

    sabringer napisał:

    Jeszcze mogę dodać, że w "zamierzchłych czasach" były lampy żarzone 117V, bezpośrednio z amerykańskiej sieci. Np. 117N7GT , tetroda strumieniowa i dioda prostownicza w jednej bańce.

    W jeszcze "zamierzchlejszych", w Europie, około 1930/31 r. pojawiły się takie lampy żarzone bezpośrednio z sieci 220V, a nawet 240V. Wprowadziła je austriacka firma Ostar, po czym wycofała się z ich produkcji około roku 1936. Jako ciekawostkę dodam, że włókno żarzenia w tych lampach miało długość dochodzącą do 6 metrów i było schowane w małej, nieco grubszej od typowej rurce katody. Były reklamowane jako wielkie osiągnięcie, niestety były bardzo nietrwałe, głównie z powodu zbyt dużej mocy żarzenia i temperatury katody (średnicy drutu żarnika nie da się zmniejszać w nieskończoność, a tylko tym sposobem można było ograniczyć moc, bo napięcie żarzenia z definicji było nie do ruszenia). Lampy sygnałowe nie miały typowej w normalnych lampach metalizacji, lecz miedzianą siatkę nałożoną na balon lampy. Najprawdopodobniej metalizacja za bardzo utrudniałaby wypromieniowywanie takich ilości ciepła, prowadząc m.in. do znacznego wzrostu temperatury samej bańki i elektrod prowadząc np. do desorpcji gazów. Lampy te były użyte w kilku odbiornikach produkowanych w Polsce, np. modelu Tytanic U firmy Elektrit.

    0