inleiding
|
|
Om elektronenbuizen klaar te maken voor gebruik, is het nodig om deze te reactiveren (of reconditioneren). Lang niet gebruikte elektronenbuizen moeten (jaarlijks) op gang gebracht worden alvorens te gebruiken voor behoud van de buis. De lucht in de buis moet worden verwijderd en de kathode moet klaar gemaakt worden voor optimale elektronen afgifte. Frits Geerligs; PA0FRI heeft hier veel onderzoek naar gedaan en hier informatie over verzameld. Dit is op zijn website te vinden via http://www.pa0fri.com. Dit reactiveren wilde ik graag testen en mijn bevindingen staan in dit artikel beschreven.
|
|
behandelingen
|
ontgassen
Elektronenbuizen bestaan veelal uit een luchtledig (vacuüm) glazen of keramisch omhulsel met metalen doorgangen naar buiten voor de aansluitingen. Doordat glas en metaal niet even sterk uitzetten, lekken er moleculaire deeltjes lucht langs de pennen naar binnen. De ongewenste lucht in de buis kan voor problemen zorgen zoals een lagere weerstand met een vlamboog als gevolg. Deze overslag (flash-over) kan de buis onherstelbaar beschadigen en als de anode zekering niet doorslaat, kan de hoogspanningstransformator ook kapot gaan. Kortom, het ontgassen van een elektronenbuis is een must voor behoud van de buis en optimale prestatie. Bij het ontgassen wordt de mogelijk aanwezige lucht geabsorbeerd ín de buis zodat dit geen risico meer vormt. Buizen waar een blauwe gloed in zichtbaar is, kan duiden op aanwezigheid van lucht in de buis.
emissie optimaliseren kathode
De afgifte van elektronen (emissie) van de kathode moet na een lange tijd van opslag weer op gang worden gebracht.
|
|
uiterlijk, prestaties en slijtage
|
"schijn bedriegt"
Soms zien gebruikte buizen er lelijk uit door bijvoorbeeld zwarte vlekken. Dit (b)lijkt echter weinig te zeggen over de prestatie van de buis. Ga dus niet alleen op het uiterlijk af. Door de buis te reactiveren wordt duidelijk hoe goed de buis werkelijk is. PL519 tv lijnbuizen kunnen vieze zwarte vegen en vlekken bevatten, maar de buis kan als nieuw presteren.
gruis
Gruis in de elektronenbuis dient vaak op oververhitting. Door overbelasting of onvoldoende koeling kunnen metalen delen gaan oxideren waardoor het vacuüm aangetast wordt. De buis is hiermee onherstelbaar beschadigd.
vervormde anode
Het is mogelijk dat de anode vervormd is. Waarschijnlijk is dit als gevolg van oververhitting. Er ontstaat een gedeeltelijke verkleuring of vervorming op de metalen anode. De buis is onherstelbaar beschadigd en dit zal waarschijnlijk invloed hebben op de prestaties.
flash-over
Wanneer de inwendige weerstand van de buis te laag is (door bijvoorbeeld lucht in de buis), bestaat de kans op een "flash-over". Dan ontstaat er een vlamboog tussen de kathode, anode en/of rooster. Hierdoor daalt de weerstand enorm en loopt er een zeer grote stroom. Wanneer de anode niet afgezekerd is, zal de vlamboog blijven waardoor de buis waarschijnlijk verloren gaat. Als je pech hebt, brandt ook de hoogspanning transformator door. Kortom, de anode beveiligen met een "snelle" zekering is een must. Een korte flash-over hoeft niet erg schadelijk te zijn, maar het is wel een punt van aandacht. Het kan duiden op gas in de buis, dus reactiveren is dan aanbevolen. Blijft flash-over doorgaan na reactiveren duid dit op een versleten buis die vervangen moet worden.
Voorbeeld van een inbrand vlek door flash-over op de koolstofanode van een QB5/1750 uit een zender van Radio Kootwijk.
prestaties
Het kan zijn dat een elektronenbuis onder de maat lijkt te presteren. Dit hoeft niet te duiden op een versleten buis. Doordat een buis lang niet gebruikt is, kan deze "lui" zijn geworden. Door het reactiveren van de buis kunnen de prestaties weer worden geoptimaliseerd. Gooi een buis dus niet weg als deze niet goed lijkt te werken, maar reactiveer deze eerst om de prestaties goed te kunnen beoordelen.
Uiteindelijk raakt een elektronenbuis uitgeput omdat de elektronenafgifte afneemt. Een elektronenbuis met een direct verhitte kathode neemt de afgifte geleidelijk af en wordt de buis "zacht". Bij een elektronenbuis met een indirect verhitte kathode neemt de afgifte van elektronen vrij abrupt af. In dit laatste geval gaat dit vaak gepaard met flas-overs.
slijtage gloeidraad
Buizen slijten voornamelijk door het in- en uitschakelen van de gloeispanning. De weerstand van een warme gloeidraad is anders dan van een koude en bij een gelijke gloeispanning, kan de stroom flink variëren wat slijtage als gevolg heeft. Vrijwel geen apparaat heeft hier een voorziening voor, wellicht iets ter overweging bij het ontwerpen van een apparaat met buizen...
|
|
reactiveren
|
theorie
Het reactiveren is met "de methode van Frits" eenvoudig. De eerst stap is dat de buis voor een half uur (alleen) voorzien moet worden van gloeispanning. Tenzij specifiek anders vermeld (zoals bij enkele keramische buizen), dien er geen koeling te worden toegepast. Het is de bedoeling dat de kathode een periode maximaal wordt belast omdat de kathode zorgt voor de afgifte van de elektronen. Dit kan op hoogspanning, maar dan wordt er gewerkt met een gevaarlijke spanning wat niet gewenst is. Door het koppelen van alle roosters met de anode, werkt de buis als diode en verlaagt de interne weerstand aanzienlijk. Zo kan er bij een lage spanning de gewenste maximale kathode stroom worden bereikt. De benodigde stroom voor reactiveren is terug te vinden in de betreffende datasheet. Als voorbeeld is de maximale kathode stroom 500mA voor een PL519 elektronenbuis. Het is de bedoeling dat de stroom ingesteld blijft op de maximale waarde, dus bijstellen van de spanning is gedurende het proces nodig. Naar mate de elektronenbuis actiever wordt, zal de spanning oplopen bij dezelfde stroom. Dit duid op betere elektronenafgifte van de kathode, dat uiteindelijk ook het gewenste resultaat is.
praktijk
Naar verluid zal in de praktijk bij het reactiveren van de elektronenbuis de stroom ineens oplopen. Dit duid op duidelijke verbetering. Omdat ik het bijstellen van de spanning niet handig vind, heb ik besloten om een testopstelling te maken waarbij de spanning, stroom gestuurd is.
schakeling
De wens is dat de stoom tussen de gekoppelde anode en rooster(s) en de kathode een vaste waarde is. Door een LM317T toe te passen, kan deze in plaats van spanningsregelaar als stroomregelaar worden geschakeld. Mits goed gekoeld, kan de LM317T maximaal 1,5A regelen. Ik had een PL519 als testbuis die 500mA nodig heeft, dus dat is goed te regelen. Met een tweede LM317T als spanningsregelaar voor 40V gloeispanning is de schakeling al vrijwel klaar. De verschilspanning tussen de ingang en de uitgang is maximaal 40VDC, dus heb ik de variac op 45VAC ingesteld dat via een gelijkrichter de twee regelaars voedde. Het plan is om een beter apparaat te bouwen, maar voor deze eerste test volstaat een opstelling met een vrij hoog "flans" gehalte.
Philips PL519 test
Voor het testen in de praktijk heb ik onderstaande testopstelling toegepast.
Op 13 en 17 augustus 2013 heb ik een Philips PL519 "lijnbuis" getest. De buis is een half en één uur op gloeispanning voorverwarmd voordat de testspanning ingeschakeld is. Eigenlijk dient de spanning rustig opgevoerd te worden om plotseling uitzetten te voorkomen, maar om het verloop in spanning te kunnen beoordelen, heb ik er deze keer voor gekozen om de buis meteen op de maximale stroom te belasten. Daarop is de 500mA voeding op de buis aangesloten en de spanning is met een logger geregistreerd in de tijd. Deze grafische weergave van de meetresutlaten is op onderstaande afbeelding weergegeven.
Duidelijk is zichtbaar dat bij het inschakelen de spanning oploopt om vervolgens weer te dalen. Vanaf drie minuten na de start klimt de spanning al snel op om redelijk te stabiliseren. De spanning stijgt iets door om ineens (rond minuut 50) omhoog te schieten. Dit fenomeen van de sprong in stroom/spanning is vaker beschreven en duid op een plotselinge verbetering van prestaties. Hierna stijgt de spanning nog door. Ik heb de test één uur laten lopen. Omdat de spanning "maar" ongeveer 500mV is gestegen, heb ik niet ter plekke kunnen beoordelen of de spanning stabiliseerde. Achteraf is op te maken uit de grafiek dat de spanning nog niet stabiel was. Hierop is besloten om de test na een paar dagen te herhalen om te kijken of de geboekte resultaten ook behouden blijven en of de spanning hoger wordt en stabiliseert. Deze resultaten zijn op de grafische weergave zichbaar.
|
|