Свежие комментарии

Конструкция баллона электронных ламп

Как работает электронная лампа мы примерно представляем.
Теперь хорошо бы представить, как это выглядит на практике, и сейчас мы рассмотрим — из чего же делают сам корпус радиолампы…

Так как внутри радиолампы должен быть вакуум, то каждая лампа имеет баллон, внутри которого этот вакуум сохраняется. Вполне естественно, что этот баллон выполняет также функцию несущего кузова, к которому все крепится.
Существует два основных типа баллонов — металлический и стеклянный. Надо сказать, что первые лампы были стеклянные, да и последние тоже. Радиолампы с металлическим баллоном неоднократно пытались вводить, но все оказалось не так шоколадно. В результате металлические лампы заняли узкую нишу.

Итак, какие плюсы в металлическом баллоне?
Во-первых — механическая прочность. Железную лампу нечаянно не разбить. Если вы делаете радиостанцию для танка, которая должна выдерживать выстрел из пушки несколько раз в минуту — это может быть единственно верным решением.

Во-вторых металлический баллон представляет собой очень неплохой электромагнитный экран. И тут даже не сохранение секретности, а наоборот — устранение влияния на лампу внешних электрических полей, ведь у нас электроны перегоняются электрическим полем, а рядом с лампами куча всего электрического натыкано.

В-третьих — так как габариты стеклянной лампы определяются возможностями производства из стекла, то железные лампы возможно сделать заметно меньше стеклянных — на половину или даже на две трети. Конечно, по размеру транзисторы не получатся, но компактность заметно возрастет.

В четвертых — так как линейные размеры меньше, то электрические емкости, образованные между электродами, тоже меньше.

В пятых — так как лампа меньше, жестче и прочнее, то в ней «микрофонный эффект» намного слабее. Вообще это интересное явление — так как внутри лампы все элементы из тонких проволочек и нежно закреплены, то при воздействии на радиолампу звуковых колебаний это все барахло внутри начинает дрожать в такт звука. При этом изменяются расстояния, которые пробегают электроны внутри лампы и звук начинает накладываться на рабочие частоты. То есть из лампы получается такой себе микрофон, превращающий колебания воздуха в электрические волны. Сейчас в эпоху микросхем и полупроводников такой забавный недостаток даже трудно себе вообразить, но в те времена все было весьма серьезно. Ну и как всегда — недостаток превратили в достоинство, сделав на радиолампах различные механические датчики (говорю сразу — акселерометр будет голимый!).

В-шестых — металл проводит тепло куда лучше стекла. Поэтому мощные лампы будут иметь лучший теплоотвод. Ведь реально киловаттные лампы с водяным охлаждением лучше строить из металла.

В-седьмых — так как лампа куда прочнее, то металлические лампы кроме торчащих ножек имеют и жесткий направляющий штырь. Это не мелочь — в вибронагруженных приборах лампы легко «отходили» и теряли контакт, ведь стеклянную лампу так жестко не закрепить. Да даже в ламповом телевизоре первым действием ремонтника было вынуть-вставить лампы.

Конечно, не обошлось и без недостатков.
Например то, что из-за компактности как аппаратуры, так и самих ламп, нужно было осторожней компоновать сам аппарат — ведь мощность в лампе такая же и этот нагрев идет на меньший размер баллона, да и элементы рядом расположены ближе.
Также визуально не видно — перегорел ли нагрев катода и не отошел ли контакт, ведь стеклянная лампа слабо светится.
Похожая история и с потерей герметичности. Если в стеклянную лампу попал воздух, то серебряное покрытие под колбой белеет (это покрытие — результат выжигания остатков воздуха), а иногда в лампе с воздухом просто зажигается газовый разряд — и это видно.

Но почему железные лампы остались только в узких нишах — где обязательно требуется их прочность или теплоотвод?
Ответ простой — эти лампы в производстве оказались куда сложнее, а значит — заметно дороже и менее надежно.
Чтобы убедится в этом — полюбуйтесь на устройство обычного триода американского производства с железным баллоном:

metall_lamp

Главная проблема производства таких ламп — обеспечивание герметичность между штампованной из металла баллоном и дном лампы. То есть даже не обеспечение герметичности при производстве, а именно при эксплуатации, ведь лампа — очень теплонагруженный элемент. Вплоть до того, что в одной книге по обслуживанию звуковой аппаратуре на радолампах, изданной в 1940 году, я обнаружил оригинальная расшифровка понятия «перегрев радиолампы» — это когда она нагревается настолько, что припой вытекает и лампа теряет контакт.

lamptypeЕсли мы посмотрим на конструкции стеклянных баллонов, то их две — с цоколем и так называемые «пальчиковые».
Цокольная лампа сочетает некоторые плюсы металлических ламп, уничтожая плюсы ламп стеклянных.

На картинке слева пальчиковая, справа цокольная.

Дело в том, что в пальчиковой лампе везде стекло, что является наилучшим способом сохранения вакуума. Из стекла выходят только электроды, они сделаны из ковара, отлично спаиваются со стеклом и имеют такой же коэффициент теплового расширения. С цокольной лампой нужно подбирать материал цоколя, материал замазки и клея, что собирают эту конструкцию воедино. То есть высокой механической прочности все равно не получается, а надежность падает. Ну и плюс заметное усложнение конструкции. Хотя следует заметить, что пальчиковые лампы освоили только после Второй Мировой.

Ну и последнее — существовала очень компактная разновидность стеклянной пальчиковой радиолампы — так называемый «желудь», потому что стеклянная колба состояла из двух половинок, спаянных посередине.

24 комментария Конструкция баллона электронных ламп

  • 2:5080/205

    Да, со стекляными лампами героически решали то, что в металлических было в базе — крепление пружинкой не давало выпасть из гнезда, а на ответственных гнездо было в виде стаканчика на защелке или резьбе. Экран + прижимало лампу к панельке.

    • kraz

      И все равно — лампы время от времени теряли контакт, нужно было их перетыкивать.
      Ведь пружина — она на то и пружина, чтобы чуть ходить. Я помню и эти алюминиевые стаканчики экранов и просто пружинки с железячкой, надевающейся на вершинку лампы.
      Увы — конструктивный недостаток.

      • hludens

        Недаром главный способ быстрой починки лампового телевизора- удар ладонью по корпусу. Навык в свое время вырабатывался. Свою Радугу мы в детсве умели пинать четко и уверенно — как правило налаживалась с одного удара 🙂
        Сотрясение восстанавливало потерянный контакт.

        • kraz

          Да, именно так! Еще были точные места, куда бить, потому что удар не под правильным углом контакт не восстанавливал!

  • Dimidroll

    Во-первых:

    Вообще в этих статьях нет практического смысла…. для произвства радиолампы нужно получить глубокий вакуум, а сделать это попаданцу можно ртутным насосом, который в свою очередь подключен перед обычным механическим вакуумным насосом…

    Всю эту схему откачки воздуха из колбы нужно сначало описать перед этой статьёй!

    Во-вторых:

    Нужно знать и расчитать схемы лампового сверхгенератора(передатчика) и усилителя подключенного к антенне… помимо лампы нужен воздушный конденсатор и сопротивления(радиоэлемент) для работы лампы….

    В-третьих:

    При использовании таких материалов лампу с харошими характеристиками не получить! Толку от неё никакого не будет.

    Я, как радиоинженер, посоветовал бы вам описать ИСКРОВОЙ ПЕРЕДАТЧИК, его реально можно воплотить в жизнь.

    • Dimidroll

      Да и вот ещё, помимо самой лампы нужны точно откалиброваные конденсаторы, резисторы и катушки индуктивности, неплохо бы феррит и воздушный переменный конденсатор, а так же источник питания порядка 60-70вольт.

      Добавьте лучше статью про искровой передатчик, ламповая аппаратура малореализуемо…. построить самолёт куда реальнее, чем радиоаппаратуру, особенно приёмо-передающую!

      • kraz

        Ну, эта статья про то, что делать. А уже дальше будет как.
        Про схемы и проблемы с ними я уже писал. И про конкретные схемы будет. Пока что до колебательного контура еще не дошел.

        >>При использовании таких материалов лампу с харошими характеристиками не получить! Толку от неё никакого не будет.

        С первым согласен, со вторым нет. Потому что практика показывает обратное. То есть даже на примитивных лампах перед Второй Мировой уже все работало.
        Конечно, не так, как в 60-е годы, но тем не менее.

        А вот про искровой передатчик…
        Я понимаю, тема вроде вкусная и сделать не так сложно. Но как я не люблю тупиковых технологий!
        Тем более — таких, которые создают проблемы дальнейшему развитию отрасли.

        • Dimidroll

          Помоему сайт не о тупиковых технологиях, а о человеке попавшем в прошлое…

          Что-бы создать радиолампу, нужно создать технологию изготовления стекла для ламп.
          Получить вакуум, как? Ведь многие знают как работает радиолампа, а как получить глубокий вакуум? Как минимум ещё одно сложное устройство, которое нужно разработать + геттер внутри самой лампы…

          Конструкция лампы, вопросы:
          Материал катода, достаточно сложный вопрос. От него напрямую зависит долговечность и параметры лампы…
          Шаг ячеек и материал сетки.
          Материал выводов.
          Материал анода.
          Напыление сверху и щиток с веществом под ним это геттер. Он помимо индикации вакуума внутри лампы он убирает остаточные газы при производстве, которые отравляют лампу и ухудьшают характерисстику. Материал порошок тантал, титан, барий, цирконий, ниобий, церий…

          Итог: Железо, никель, кобальт, вольфрам, торий и\или барий, ртуть или специальное масло…нужно разработать вакуумный механический насос и смазку к нему… Выдуть и сплавить стеклянный баллон газом…

          И зная всё это нужно получить лампу с более менее хорошей ачх что бы она работала в приёмно-передающей аппаратуре…
          Это точное, сложное производство с кучей нюансов…

          • Dimidroll

            Да и искровой передатчик не тупиковая технология! Ламповая приёмно-передающая аппаратура логическое продолжение искрового…

            При отсутствии других искровых передатчиков будет работать замечательно и будет выполнять свою роль — передачу информации на расстоянии, а потом и радиолампу освоить можно, но сначало нужно создать осветительную…

            • kraz

              Проблема искрового передатчика в том, что хоть какое-либо их распространение тормозит продвижение электронных ламп. Потому, что искровые передатчики забивают весь диапазон радиоволн вообще, и очень мешают всяким модулированным сигналам. Искровые передатчики — это, скорее, глушилки, а не средство передачи информации.

          • kraz

            С радиолампами только две засады — это материал катода (а точнее — вольфрам, сегодня статью про него выложил) и вакуум (на днях будет). Возможно, что еще проблемы с никелем (а точнее со сплавом никеля — коваром), но это только если делать полностью стеклянную колбу. Но если вольфрам удастся получить, то никель точно проблемой не будет.
            Все остальное не представляет никакой сложности (если не браться за радиолампы в Древнем Египте, конечно).

            P.S. АЧХ лампы — это не та характеристика, это характеристика усилителя, для лампы неприменимая. Первую скрипку в лампе играет крутизна вольт-амперной характеристики. Ну может еще допустимая максимальная мощность. Остальные параметры — типа внутренняя емкость, проницаемость и прочее это уже так, вторично.

  • Dimidroll

    Лампа сама по себе усилитель в приёмо-передающей аппаратуре это вч усилитель… для нормального функционирования лампы в вч нужна вторая сетка…

    Искровой передатчик широкополостный, но нормальный избирательный приёмник с хорошей антенной и ферритовым входным контуром врятли будет сильно принимать эти помехи на больших расстояниях…

    Если ты попаданец, то пофиг на радиолампы и их продвижение…

    Больше писать не буду, НО получить хотя бы вольфрам это уже подвиг…а уж радиолампу! и жизни не хватит это всё одному продвигать!

    • kraz

      Для нормальной ВЧ лампы нужен пентод, с триодами совсем плохо.

      А искровые передатчики забивали ВСЁ. От длинных волн, что огибают поверхность планеты и кончая ультрафиолетом (искровые передатчики так засвечивали в видимом диапазоне — мама на горюй).
      Поэтому тут какой приемник не возьми — будут засраны все диапазоны. И если УКВ достаточно быстро затухнет, то длинные волны до соседних стран легко дотянутся.
      Вообще почитайте жирналы типа «Радио» 20-х годов, там очень сильно жаловались на искровые, которые в СССР по причине отсталости еще оставались.

      А про радиолампы…
      Все зависит от времени, в котором живет попаданец.
      Если паровая машина уже есть и паровозы-пароходы бегают, то вполне можно пытаться запустить радиолампу. Уже мир будет готов.
      А в Древнем Египте — да, там без шансов, там несколько жизней надо…

  • Lalartu

    Попаданцу связываться со стеклянным баллоном, и тратить годы на подбор рецептуры стекла — эпический идиотизм. Гораздо проще сделать медный, пусть и весом в полкило.

    • Грю

      И будет эта медь при нагреве гулять +- пару миллиметров в зоне контактов, в зависимости от степени нагрева лампы. Как будем обеспечивать вакуум? Контакты-то надо изолировать от корпуса.

    • kraz

      Практика показала, что с металлическими баллонами было никак не меньше проблем.

    • Йож

      У металлических баллонов свои сложности. Которые, кстати, проблему изоляции выводов вовсе не отменяют.

  • Lalartu

    Изоляция вида «чуть стекла в металле» на порядок проще для попаданца, чем стеклянный баллон.

  • Lalartu

    Потому что вся морока с коэффициентами расширения решается удлиннением лампы настолько что выводы будут холодными. Будет выглядеть как булава примерно. Из металла такую конструкцию можно собрать без особых проблем, из стекла вообще дикая морока, а у попаданца который в стекольном деле ноль без шансов.

    • Йож

      Вы предков совсем уж за дураков не держите. Не решается она так, потому что в баллоне — вакуум, и хороший вакуум. Теплоотвод только излучением, и площадь невелика. Зато теплопроводность металла — огромна. Раскалённый катод должен быть жёстко закреплён, и это важно, иначе — даже если не замкнёт в процессе работы (из-за того же расширения), микрофонный эффект замучает совершенно. Все характеристики будут дико плыть при работе даже в идеальных условиях, а уж любая вибрация…

      При этом длинные выводы — это ещё и паразитные ёмкости, индуктивности и, ессно, лишнее сопротивление.

      По совокупности недостатков полностью теряется весь смысл делать _такую_ лампу.

      • >>>Теплоотвод только излучением, и площадь невелика.

        Разве?

        А как же охлаждаемые водой аноды у мощных ламп?

  • Lalartu

    Решается, и только так. Площадь излучения увеличивается за счет плоской ленты вместо круглой проволоки для выводов. Выводы и катод крепятся к баллону диэлектрическими распорками внутри лампы. Длина выводов ничем принципиально не отличается от длины проводов снаружи, кардинально работу простейшего передатчика это не испортит.

    А у предков этой проблемы и не было. В начале 20 века впаивание проводов в стекло куда проще. Но попаданцу к Наполеону этого не осилить в принципе. Вообще. Разве что попадет в тело самого императора и займется радио вместо войнушек, тогда может лет так через пять.

  • Nashlab

    Вот такое впечатление что все читают только советские учебники и справочники по производству радиоламп (там столько страшилок).

    И как только без

    «Попаданцу связываться со стеклянным баллоном, и тратить годы на подбор рецептуры стекла — эпический идиотизм. Гораздо проще сделать медный, пусть и весом в полкило.»

    Да да — хрусталь отменили — да и вообще проблема стекла это больше проблема массового автоматизированного производства — что попаданцу сразу не светит.

    Зачем в полкило — грамм 150 http://radiolamp.net/uploads/Image/history/years-of-radio-112.png

    А со стеклом спаиваются и ковар и платинит и даже малоуглеродистое омедненное железо.

    И просто проблемы с цоколем — который к стати иногда к баллону лампы то и не приклеен ни чем (выводы лампы в к штырькам цоколя припаяны и все) и по сути только защитный чехол для штенгеля откачки.

    «Лампа сама по себе усилитель в приёмо-передающей аппаратуре это вч усилитель… для нормального функционирования лампы в вч нужна вторая сетка…»

    А мужики то и не знали и полно приемников передатчиков и трансиверов только на триодах. (6с1ж 6н7 два триода в одном баллоне)

    Ребяты что вы сразу пытаетесь сделать лампу по типу 6п3 Г-807 не надо надо начинать с таких http://www.radiomuseum.org/tubes/tube_es4_ediswan.html

  • Nashlab

    И не надо думать что железную лампу не разбить — проще стеклянной бывает при падении или вибрации — если посмотреть на картинку пункт 14 и 15 23 и 24 самый обычный вывод электрода лампы через стекло да еще и опять на метал трубки запаянный, причем там не втулка а бусина- отлетает в американках на раз при вибрации и усе, конец вакууму.
    «Фернико — [от лат. Fer (rum) – железо, Ni (ccolum) – никель и Co (baltum) – кобальт], сплавы Fe – Ni – Со, имеющие температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), близкий к ТКЛР тугоплавкого стекла.»

    Да и с охлаждением у этих ламп тоже хреново в отличии от стеклянных — оттуда и стекший припой у ножек цоколя По этому так и старались в 50 уйти от производства ламп с металлическим баллоном, так что как в учебнике —

    «Металлические (стальные) баллоны имеют большую прочность и обеспечивают хорошее экранирование лампы от внешних электрических и магнитных полей. Но они сильно нагреваются, и это приводит к перегреву электродов.»

    Сам баллон прочный и хорошая экранировка, но при этом плохая вибростойкость так как количество спаев увеличено и перегрев и проблемы с производством — лампа содержит больше деталей плюс дегазация баллона сложнее, состав геттера чтоб с металлом баллона не выделял чего не нужного. Да и еще паразитные межэлектродные емкости больше потому как балон железный и со всеми ногами емкости создает.

    Так что в статье что то не то — кажется вы лампы с металлическим баллоном с нувисторами путаете где выводы через керамику и конструктив арматуры другой.

    Да и есть еще гребешковый цоколь 6Ж1Б-В.

    А лампы типа «желудь» бывают и здоровыми это просто попытка за счет конструктива снизить паразитные емкости которые у ламп с прогревом изменяются и соответственно плывет частота настройки.

Leave a Reply to Lalartu Cancel reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>