KW-Röhrenaudion mit 12 V Anodenspannung
Real Radios Glow in the Dark!
In letzter Zeit wurden verschiedentlich Projekte mit Röhrenschaltungen
beschrieben, die mit sehr niedriger Anodenspannung auskommen,
so zum Beispiel in der Zeitschrift "funk" ein Röhrenaudion
mit der Niederspannungsröhre ECC86 für Kurzwelle [1]. In
"Jogi's Röhrenbude" von
Jochen Gittel werden mehrere Schaltungen mit solchen speziell
für eine Anodenspannung von 12 oder gar 6 V Ende der 50er/Anfang
der 60er Jahre entwickelten und produzierten Röhren vorgestellt.
Ihr Einsatzgebiet waren Audioradios – "gemischt bestückte" Empfänger
(hybrid receivers), mit Röhren im HF- und Transistoren im NF-Teil.
Man versuchte die damaligen Vorteile der Röhren-/Transistortechnik
in diesen "hybrid radios" zu verbinden: Röhren waren im HF-Teil
den Transistoren noch weit überlegen, während andererseits bei
12 oder gar 6 Volt Versorgungsspannung (Spannung im Bordnetz von PKW's)
nur mit Transistoren eine ausreichende NF-Leistung zu erzielen war. Die
neu entwickelten Röhren erlaubten einen direkten Betrieb gemeinsam
mit Transistoren, ohne daß aufwendige "Zerhacker" zur Erzeugung
der Anodenspannung notwendig waren.
Nähere Informationen zu diesen speziellen
Niedervoltröhren sind u.a. unter folgenden Links zu finden:
– "Niedrigspannungs-Röhren"
(Jogi's Röhrenbude - J. Gittel, umfangreiche Datensammlung
mit Applikationshinweisen);
– "Informationen zu Niedervoltröhren"
(A-Freak);
– "Mit Röhren Basteln: Die
ECC86" (B. Kainka, hier gibt es auch ein Datenblatt der ECC86);
– "Röhrenverstärker
mit der ECC86" (B. Kainka);
– "Das Dampfradio mit der ECC86"
(B. Kainka);
– "Einkreisempfänger
mit der ECC 86" (Sebastian - Jogi's Röhrenbude);
– "Forum-Gemeinschaftsprojekt:
Audion mit ECC 86" (Jogis's Röhrenbude - sehr empfehlenswerte
Seite!);
– "Empfänger
mit Niederspannungsröhren" (Stephan - Jogi's Röhrenbude,
Schalbilder von kommerziellen Autoradios);
– "Radio
und Verstärker mit Niederspannungsröhren" (Jogi's
Röhrenbude, KW-Audion mit EF98, NF-Verstärker mit 2x
EF98);
– "Hybrid Receivers"
(Übersicht über alle in den USA produzierten Niederspannungsröhren
und ihren Einsatz, umfangreiche Bibliographie);
– "Homemade 12AF6
broadcast band Radio" (D. Schmarder, N2DS).
Aber es geht auch einfacher (und preiswerter):
Obwohl nicht für solch niedrige Anodenspannungen konzipiert,
arbeiten etliche Röhren bis hinunter zu 12 V Anodenspannung.
Die folgende Schaltung verwendet eine RV12P2000
(bzw. ihr Äquivalent), die meistgebaute Röhre der
deutschen Wehrmacht, die auch nach dem Krieg in unveränderter
Form in der BRD/DDR, aber auch in den USA und der Sowjetunion produziert
wurde (siehe die "RV12P2000-Story"
von J. Gittel, weiter bei H.-T. Schmidt;
es gibt auch eine - mir nicht bekannte - Publikation von Gerhard B. Salzmann:
Zur Geschichte der RV12P2000).
Es handelt sich um eine von Niederfrequenz bis in den UKW-Bereich universell
einsetzbaren indirekt geheizten Pentode mit einer Heizspannung von 12,6 V
bei 75 mA, die normalerweise mit einer Anodenspannung von 150-210 V betrieben
wird (Datenblatt der von RFT/DDR produzierten
Röhre). In der Sowjetunion wurde die RV12P2000 in einer veränderten
Bauform bis in die 70er Jahre hinein in vier verschiedenen Varianten - mit
Heizspannungen von 4,2 / 6,3 / 10 und 12,6 V produziert (Datenblatt), wobei die 12SH1L (Datenblatt) die direkte Vergleichsröhre
zur RV12P2000 darstellt. Wenn man sich den mechanischen Aufbau
der 12SH1L anschaut, sieht man übrigens, daß es sich nicht um
eine einfache Kopie der RV12P2000 handelt. Die 12SH1L ist noch zu einem außerordentlich
günstigen Preis z.B. bei Oppermann und Pollin erhältlich.
Eine RV12P2000 (ca. 1952, RFT) und eine 12SH1L (UdSSR, März 1980)
B. Kainka stellt in seiner "Bastelecke" eine Schaltung für
ein KW-Röhrenaudion mit dieser 12SH1L vor (Das Pentoden-Audion), welches
bei ihm mit einer Anodenspannung von 18 V betrieben wird, jedoch
auch noch mit 12 V funktioniert. Da mir die Lautstärke zu gering
war, ergänzte ich noch eine NF-Verstärkerstufe mit einer
gerade bei mir vorhandenen russischen Subminiaturröhre 1SH29B
(Datenblatt, russisch), die ebenfalls
noch sehr preiswert erhältlich ist. (Man könnte die NF-Stufe
selbstverständlich auch mit einer zweiten 12SH1L aufbauen.)
Es handelt sich bei der 1SH29B um eine direkt geheizte Pentode für
Verstärker-/Oszillator-Anwendungen bis 60 Mhz mit einer Heizspannung
von 1,2 oder 2,4 V (Heizstrom 62 bzw. 30 mA), Anodenspannung laut
Datenblatt 60 V (maximale Verlustleistung 1,2 W). Vorteil der 1SH29B
ist die im Vergleich zur 12SH1L geringere Heizleistung (auch wenn noch
zusätzlich bei 12 V im für die Heizung notwendigen Vorwiderstand
Strom "verbraten" wird).
Hier nun die von mir aufgebaute Schaltung:
Es handelt sich um eine Hartley-ECO-Audionschaltung,
bei der HF-mäßig die Anode geerdet ist und die Rückkopplung
über die Kathodenanzapfung erfolgt (es lassen sich deshalb in
dieser Schaltung nur solche Pentoden verwenden, wo die Kathode separat
herausgeführt ist). Die Rückkopplung wird mit dem
Potentiometer P1 geregelt, es wird die Schirmgitterspannung und damit
die Steilheit der Pentode verändert (mit höherer Spannung
wird die Steilheit größer). Das Schirmgitter wird mit dem Kondensator
C6 HF- und NF-mäßig abgeblockt (anstelle von 100 nF besser
Parallelschaltung von 4,7 nF und 1 µF). C4 mit 100 pF an der Anode
schließt diese gegen HF kurz, R2 und C5 bilden ein zusätzliches
RC-Glied zur Aussiebung etwaiger HF-Reste. Die Wert des Anodenwiderstands
R3 von 180 k wurde experimentell ermittelt (größte Lautstärke).
Über C8 wird die NF-ausgekoppelt und mit P2 in der Lautstärke
geregelt, R5 soll UKW-Selbsterregung verhindern. (Für eine korrektere
Beschaltung des Lautstärkepotentiometers fügt man zwischen
diesem und der 1 SH 29 B einen zusätzlichen Kondensator von 10 nF
und einen Gitterableitwiderstand von 1 M gegen Masse ein.) Das Schirmgitter
der 1 SH 29 B wurde nach Versuch direkt an die Anodenspannung von 12
V gelegt, da ein Schirmgitterwiderstand eine geringere Lautstärke
zur Folge hatte.
Und so sieht der von mir aufgebaute Empfänger aus:
Hinweise zum praktischen Aufbau der Schaltung
Grundsätzliches
Die hier vorgestellte Schaltung ist nicht als Schritt-für-Schritt
nachzuvollziehende Bauanleitung, sondern nur als Anregeung für eigene
"Experiemente" gedacht. Ich richte mich immer bei solchen "Basteleien"
nach den gerade vorhandenen Bauteilen aus der "Bastelkiste" und dann heißt
es improvisieren!
12SH1L
Die russische 12SH1L steckt in einem Abschirmbecher aus
Aluminiumblech, diesen kann man am oberen Rand vorsichtig mit einem
Seitenschneider aufschneiden, die Röhre fällt dann heraus.
Die Glasumrandung des Anschlußstiftes 6 (Kathode) ist im Gegensatz zu
allen anderen Stiften nicht völlig rund, sondern halbkreisförmig
(damit wird die Röhre im Abschirmbecher eindeutig fixiert - Danke für
den Hinweis an Hans-Jürgen, DH1AT). Die Röhre wird durch Entfernung
der Abschirmung "handempfindlich" und reagiert mit Brummen beim Anfassen,
dafür sieht sie viel schöner aus. Wenn man schon mit Röhren
bastelt, möchte man auch etwas von ihr sehen!
Die 12SH1L besitzt einen sogenannten Loktal-Sockel,
für den Fassungen – wenn überhaupt erhältlich – relativ
teuer sind. Ich habe die Röhre durch eine dünne Pappe
gesteckt und diese dann als Bohrschaplone für die das Leiterplattenmaterial
(einseitig kupferkaschiertes Hartpapier) benutzt. Die Stifte des
Sockels haben einen Durchmesser von 1,3 mm, man wird also etwas größere
Löcher bohren und auf der Kupferseite mit einem Bohrer noch größeren
Durchmessers diese Bohrungen "freisenken", damit nicht zufälligerweise
ungewollter Kontakt zur Kupferoberfläche entsteht. In der
Mitte muß man natürlich auch noch ein Loch für den
herausstehenden Glasnippel bohren, hier habe ich die Röhre von
unten mit etwas Heißkleber befestigt. Der Kontakt zu den Stiften
des Röhrer wird mit 1,3 mm "Lötschuhen" (sie sind das Gegenstück
zu "Lotnägeln") hergestellt; diese sitzen sehr straff und sind auch
als Lötstützpunkte geeignet, sind aber bei etwaigem Röhrenwechsel
einfach abzuziehen.
Hier die Sockelschaltung der 12SH1L (Blick von unten
auf den Sockel/Stifte):
1, 8 Heizung (12,6 V / 0,075 A)
2, 4 Schirmung, Bremsgitter
3 Anode (150 V / 6,8 mA)
5 Schirmgitter (75 V, 0,7 mA)
6 Kathode
7 Gitter (-2,4 V)
1SH29B
Einige Daten der 1SH29B aus dem russichen Datenblatt:
Heizpannung: 1,2 oder 2,4 V (Maximum 1,4 oder 2,8
V, Minimum 0,95 oder 1,9 V)
Heizstrom: 62 oder 30 mA
Anodenspannung: 60 V (Maximum 150 V)
Schirmgitterspannung: 45 V (Maximum 120 V)
Anodenstrom bei Gitterspannung = 0 V: 5,3 mA
Schirmgitterstrom bei Gitterspannung = 0 V: 2,5 mA
Steilheit: 2,5 mA/V (bei 0,95 V Heizspannung mindestens
1,2 mA/V)
Maximaler Anodenstrom: 8 mA
Maximale Anodenbelastung: 1,2 W
Bei der Heizung ist die Mittelanzapfung herausgeführt
(Stift 1 oder besser Draht 1); bei 1,2 V Heizspannung ist hier "+",
an den beiden dann verbundenen Enden (Draht 4 und 6) kommt "–" (Kathode).
Man kann die Röhre wie im vorliegenden Fall auch mit 2,4 V Heizspannung
an den Drähten 4 und 6 betreiben, Draht 1 (Mittelanzapfung) bleibt
dann unbeschaltet.
1 Heizung (+), mit Farbpunkt markiert, 1 ist die Mittelanzapfung
des Heizfadens!
2 Bremsgitter
3 Schirmgitter
4, 6 Heizung (–) und Kathode
5 Abschirmung
7 Gitter
Der Anodenanschluß ist der Draht am anderen Ende der Subminiaturröhre.
Der Audionschwingkreis L1/C1/C2
Die richtige Dimensionierung des Audionschwingkreises
bereitet erfahrungsgemäß Schwierigkeiten und man wird ohne
"Probieren" kaum zu befriedigenden Ergebnissen kommen. Eine möglichst
hohe Güte des Schwingkreises ist unabdingbar für eine hohe
Trennschärfe des KW-Audions. Bei den Drehkondensatoren sind Luftdrehkos
erste Wahl, bei den Spulen wickelt man Luftspulen aus möglichst
dickem oder gar versilberten Draht (im Gegensatz zur Lang- und Mittelwelle
bringt der Einsatz von Litze keinen Vorteil). Einlagige Zylinderspulen
haben ihre höchste Güte, wenn der Durchmesser und die Länge
der Spule etwa gleich groß sind, der Drahtabstand soll dabei etwa
gleich dem Drahtdurchmesser sein.[2] Nun muß man sich von solchen
Aussagen nicht beeindrucken und beirren lassen, man kommt auch mit Kompromißlösungen
zu guten Ergebnissen.
Ausgangspunkt sind zunächst die vorhandenen oder mit
vernünftigen Aufwand beschaffbaren Bauteile. Bei mir war es ein
Luftdrehko mit 500 pF Endkapazität. Ich wickelte auf einem Stück
Plasterohr (28 mm Durchmesser, Elektroinstallationsrohr vom Baumarkt)
nach den Vorgaben von B. Kainka 20 Windungen aus gerade vorhandendenen
Kupferlackdraht 0,3 mm (größerer Drahrdurchmesser wäre
besser), wobei eine Anzapfung bei der zweiten Windung für die Antenne
und bei der dritten Windung für die Rückkopplung (Kathode der
12 SH 1 L) gemacht wird. Der Abstimmbereich des Audions begann bei mir
um die 3 Mhz, das war mir zu niedrig. Damit der Empfangsbereich bei höheren
Frequenzen beginnt, muß die maximale Kreiskapazität verkleinert
werden (oder alternativ eine Spule mit weniger Windungen einsetzen). Ich
probierte eine Reihe von Festkondensatoren in Reihe zu meinem Drehkondensator
von 500 pF aus, um eine niedrigere resultierende Gesamtkapazität
zu bekommen (der Drehko wird "verkürzt"). Mit C1 = 110 pF als Verkürzungskondensator
empfange ich bei fast vollständig eingedrehtem Drehko das 49m-Rundfunkband,
nach oben ist noch der Empfang des 31m-Bands möglich. Mit diesem
"verkürzten" Drehkondensator kommt man auch in die Nähe des in
der Literatur für KW-Empfänger mit Röhren angegebenen optimalen
L/C-Verhältnis für Audionschwingkreise: bei 3,5 Mhz ist die
optimale Kreiskapazität 100 pF, bei 7 Mhz sind es 50 pF, bei 14 Mhz
25 pf (siehe [3]).
Es gibt auch noch eine andere einfache Möglichkeit, einen
Audionschwingkreis hoher Güte herzustellen. Moderne Kernmaterialien
erlauben auch im KW-Bereich die Herstellung von Spulen, deren Güte
die von Luftspulen wesentlich übertrifft. So verwendet H. Nussbaum
für sein Röhrenaudionschwingkreis einen Amidon-Pulvereisen-Rinkern
T 130-2 ("rot"), der mit 10 Windungen 1,0 mm Kupferlackdraht (gleichmäßig
verteilt) bewickelt wird. Bei der dritten, vierten und fünften Windung
(von der Masseseite aus gezählt) werden mit dem heißen Lötkolben
Anzapfpunkte für die Rückkopplung verzinnt, wobei dier günstigste
Anzapfpunkt dann experimentell ermittelt wird. Die Antenne kommt nicht
an eine Anzapfung – dafür wird eine zusätzliche Windung aufgebracht,
d.h. bei einem Rinkern reicht das Durchstecken eines Drahtes (andere
Seite selbstverständlich an Masse). Bei einer solch niedrigen Induktivität
(ca. 2 µH) ist ein großer Drehkondensator nötig. H.
Nussbaum benutzt einen Dreifachdrehkondensator vo 3x 468 pF Endkapazität,
dessen Plattenpakete parallel geschaltet werden; er erreicht damit einen
Abstimmbereich von 3,2 bis 16 Mhz. Eine Feinabstimmung erfolgt mit einem
dem Drehko parallel geschalteten größeren Keramiktrimmer von
25 pF.
Es gint ein hervorragendes Windows-Programm von Wilftried Burmeister,
DL5SWB, "mini Ringkern-Rechner",
welches die Berechnung der notwendigen Windungszahlen für Kernmaterialien
verschiedener Art erlaubt; dauber hinaus lassen sich auch Schwingkreise
einfach berechnen.
Feinabstimmung
Die Abstimmung mit dem 500pF-Drehkondensator bei 180° Drehwinkel
erfordert ein feinfühliges Vorgehen, so daß der Wunsch
nach einer Feinabstimmung entstehen mag. Diese ist mechanisch mittels
Feintrieb o.ä. oder elektrisch möglich, z.B. durch einen
zweiten Drehkondensator kleiner Kapazität, der C2 parallel geschaltet
wird. Diese parallelgeschaltete kleine Kapazität kann auch eine
Kapazitätsdiode (Varicap) sein, die in Sperrichtung betrieben in
Abhängigkeit von der Spannung ihre Kapazität ändert. Solche
speziell gefertigten Kapazitätsdioden sind allerdings derzeit
nicht mehr so einfach zu beschaffen, für unsere Zwecke reicht aber
auch der Einsatz gewöhnlicher Dioden. Nach den Erahrungen von H.
Summers [4]
verwende ich eine rote Leuchtdiode von 5 mm Durchmesser, allerdings
leuchtet sie nicht, da sie für diesen zweckenfremdeten Einsatz
in Sperrichtung betrieben werden muß. Hier die kleine Zusatzschaltung:
Bei der Beschaltung des Potentiometers ist zu beachten, daß
mit höherer Sperrspannung die Kapazität abnimmt.
Tr1 - Ausgangstrafo
Um übliche Kopfhörer mit 2x32 Ohm Impedanz
verwenden zu können, ist eine Anpassung notwendig. Das spezielle
Übertrager schwer erhältlich sind, habe ich einen kleinen
Printtrafo 230 V / 9 V / 2,5 VA verwandt. Einen hochohmigen Kopfhörer
(2000 Ohm) könnte man auch direkt in die Anodenleitung schalten,
dies ist bei 12 V Anodenspannung völlig ungefährlich.
Stromversorung
Ich verwende ein umgebautes (mit LM317), stabilisiertes Stecker-Netzeil
für 12,6 V. Die Stromversung muß möglichst "brummfrei"
sein.
Verdrahtung, Aufbau
Bei mir ist die Schaltung "frei" (vornehme Umschreibung für
"wild") aufgebaut, erstaunlicherweise funktioniert sie trotzdem zufriedenstellend.
Wer es besser machen will oder was man beachten sollte (nach
[5]):
– Größere Entfernung der Spulen
von Metallteilen, einschließlich Drehkondensator, Chassis.
– Eine möglichst kurze Verbindung von
Spule zum Drehkondensator.
– Jede (!) Röhrenstufe darf nur einen
(!) gemeinsamen Erdungspunkt haben. Alle Erdunsgpunkte werden mit dicken
Draht untereinander verbunden, diese Erdleitung wird nur an einem (!)
Punkt mit dem Chassis verbunden. Ist der Rotor des Drehkondensators mit
Masse verbunden, wird dieser Punkt als gemeinsamer Erdungspunkt benutzt.
– Eine möglichst kurze Gitterleitung.
Betriebserfahrungen
Mit einer kurzen Wurfantenne sind die größeren Rundfunksender
in guter Lautstärke zu empfangen. Mit richtiger Einstellung der
Rückkopplung ist die Trennschärfe so hoch, daß die Rundfunksender
einwandfrei getrennt werden. Für mich ist verblüffend, daß
bei 12V Anodenspannung die Schaltung überhaupt funktioniert (ohne
daß spezielle Niederspannungsröhren verwendet werden).
Aren van Waarde aus Groningen (Niederlande) (Homepage) hat diese Schaltung
nachgebaut und berichtet unter dem Titel "The first audion which I really
like" über seine Erfahrungen (PDF-Datei).
Literatur
[1] Hans Nussbaum (DJ1UGA): KW-Röhrenaudion für 12
V. In: funk. Heft 6/2002. S. 28-30.
[2] Detlef Lechner: Kurzwellenempfänger. Berlin 1975.
S. 55.
[3] Ebenda. S. 57.
[4] Hans Summers (G0UPL): Common Diodes as Varicap Diodes.
URL: http://www.hanssummers.com/radio/varicap/varicap.htm
[5] Karl-August Springstein: Einführung in die Kurzwellen-
und Ultrakurzwellen-Empfänger-Praxis. Leipzig 1953. S. 79ff.
Letzte Änderung : 03.11.2003
(C) Lutz Höll, DK3WI, 2002, 2003
