Prezentarea bigrilei. Aspectul exterior. Amplasarea elctrozilor. Proprietăţi şi scurte repere istorice. Funcţionarea bigrilei. Receptoare cu bigrile.

BIGRILA
Prezentarea bigrilei. Aspectul exterior. Amplasarea elctrozilor. Proprietăţi şi scurte repere istorice. Funcţionarea bigrilei. Receptoare cu bigrile.
Introducing the Space Charge-Grid Tube. Appearance. Pin-outs. Properties & Brief History. Functions. Receivers using those tubes.
Bigrila este o lampă cu patru electrozi care nu se mai produce de mult. A devenit rară. Pe deasupra mai are ÅŸi niÅŸte proprietăţi „stranii”. Devenit (mai mult din întîmplare) posesorul cîtorva exemplare de bigrilă, am căutat amănunte despre obiectele ce mi-au „căzut în mînă”. Încerc aici să vă prezint un rezumat al acestor informaÅ£ii.
Aspectul exterior
Pe dinafară, bigrila arată la fel ca o triodă obiÅŸnuită (din anii ’20). Pentru ilustrare aveÅ£i pozele bigrilelor Valvo U 409 D (1) ÅŸi U 409 D (2) din colecÅ£ia mea. DiferenÅ£a cu trioda apare abia la culot, bigrila avînd cinci contacte în loc de patru. În FranÅ£a o veÅ£i găsi numai cu un culot de tip „D” (culot U409D(1)). În alte părÅ£i are ori un culot „A” cu contact lateral, (culot U409D(2)) ori un culot „O”. (mai rar). În figura 1 aveti o ilustraÅ£ie (cu cote) a culoturilor europene curente.

Fig 1. Culoturi europene.

Amplasarea elctrozilor
Domnul inginer I. C. Florea, în cartea sa „Toate Tainele Radiofoniei” ilustrează schematic poziÅ£ia electrozilor în interiorul triodei, bigrilei ÅŸi lămpii cu grilă ecran.(Fig. 2 )

Fig. 2. Schiţa electrozilor.

VeÅ£i observa desigur, că limbajul (radio)tehnic românesc a mai evoluat de cînd a fost scrisă cartea.. Nu mai spunem „grătar” spunem „grilă”, nu mai spunem „placă” spunem „anod” ÅŸi nu mai spunem „grătar de protecÅ£ie” ci „grilă ecran” sau chiar numai „ecran”.
AÅŸa cum reiese din desen, bigrila are un electrod numit „grilă auxiliară” plasat între filament ÅŸi grila de comandă.

 
Fig. 3. Electrozii din „trois –quarts”                           Fig. 4. Electrozii din profil.

În figurile 3 ÅŸi 4 se observă filamentul întins orizontal în centrul sistemului ÅŸi grila auxiliară sub forma unei spirale elicoidale (mai) mici ce îl înconjoară. Apoi grila de comandă (spirala mai mare) ÅŸi anodul, - cilindrul de tablă ce înconjoară totul. PrezenÅ£a, poziÅ£ia, ÅŸi polarizarea grilei auxiliare, conferă bigrilei proprietăţile ce le vom prezenta în continuare.
Proprietăţi şi scurte repere istorice
Introducerea unei grile suplimentare plasată între filament ÅŸi grila de comandă a avut iniÅ£ial ca scop obÅ£inerea unei lămpi care să funcÅ£ioneze mulÅ£umitor la tensiuni anodice reduse. S-a obÅ£inut (pînă la urmă) o lampă cu amplificare comparabilă cu cea a triodelor (din anii aceia) dar care funcÅ£ionează cu o tensiune anodică de patru ori mai mică.
Cu privire la paternitatea ideei, există o dispută încă în curs. Prin 1914 atît Telefunken (Arco ÅŸi Meißner) cît ÅŸi Siemens (Schottky) au depus în Germania cereri de patente pentru dispozitive cu mai multe grile. Mai nou, însă, a fost scos la iveală un patent [1] pe care Irving Langmuir de la General Electric (Shenectady, New York, S.U.A) l-a obÅ£inut în 1913.
În orice caz, producÅ£ia industrială pare să fi început la Siemens prin 1917. Am găsit într-un site german [2] o poză (Fig. 5.) ÅŸi cîteva scurte informaÅ£ii cu privire la „prima” bigrilă fabricată îndustrial în 1917 de Siemens: SS 1 (Siemens Scottky 1)
A doua proprietate interesantă a bigrilei este capacitatea ei de a oscila mult mai uÅŸor, folosind o schemă mult mai simplă, ÅŸi într-un spectru mult mai larg de frecvenÅ£e decît trioda clasică. Nu prea există dovezi că proiectanÅ£ii iniÅ£iali ar fi urmărit aceasta. Este mai degrabă un „efect secundar” descoperit mai tîrziu.

                
Fig. 5. Siemens Schottky 1 (1917)                                   Fig. 6. Philips B VI. (1923)

            Dintr-un articol al domnului Wolfgang Holtmann [3] reiese că abia prin 1923 doi cercetători olandezi (Numans ÅŸi Roosenstein) publică primele scheme ilustrînd un nou tip de oscilator ce poate fi realizat numai cu lămpi bigrile. Probabil că nu este o coincidenţă faptul că tot în 1923 începe la Philips (Olanda) fabricarea în serie a primei bigrile Philips numită B 6 (sau B VI) [4]. (Fig. 6.)
Tot mai tîrziu a apărut ÅŸi a treia utilizare a bigrilei ÅŸi anume ca mixer - oscilator în etajul convertor al superheterodinei.
Există ÅŸi aici o dispută cu privire la paternitatea ideei,. Am ales o versiune ce mi s-a părut mie mai credibilă dar nu pretind că este adevărul istoric pur: Se pare că prin 1925 inginerul Henri Nozières de la „Radiotechnique“ (fabrică de lămpi în FranÅ£a) „imaginează folosirea bigrilei ca mixer în superheterodine”. În orice caz, „Radiotechnique” începe din 1925 producÅ£ia de bigrile în FranÅ£a. [5]. De altfel superheterodinele franceze sunt primele ce încep să folosească bigrila ca mixer-oscilator. „Restul lumii” rămîne pînă după 1930 la vechea schemă ce foloseÅŸte cîte o triodă pentru fiecare din aceste funcÅ£ii.
FuncÅ£ionarea bigrilei ca mixer – oscilator
Este o aplicaÅ£ie foarte cunoscută (azi) a lămpilor multigrilă.(hexoda, heptoda ÅŸi octoda) E drept că bigrila a fost prima multigrilă, dar funcÅ£ionarea ei pentru această aplicaÅ£ie nu diferă de funcÅ£ionarea celorlalte. Există în literatura de specialitate suficiente descrieri ÅŸi explicaÅ£ii mult mai bune decît aÅŸ putea eu să vă furnizez aici. Eu prefer să mă rezum numai la explicarea acelor aplicaÅ£ii ÅŸi proprietăţi ale bigrilei care au dispărut odată cu ea.
Funcţionarea bigrilei cu tensiune anodică redusă
Grila auxiliară are forma unei reÅ£ele (sau spirale) mai rare decît grila de comandă. Ea este plasată în apropierea filamentului ÅŸi polarizată pozitiv. PoziÅ£ia ÅŸi polarizarea o fac să „smulgă” electronii din filament ÅŸi din sarcina spaÅ£ială ce înconjoară filamentul. Marea lor majoritate sînt acceleraÅ£i, ÅŸi trimiÅŸi spre anod. O cantitate relativ mică sînt captaÅ£i de grila auxiliară (căci e prea „rară”) ÅŸi formează un „curent de grilă auxiliară” Fluxul electronic ce ajunge la anod este comparabil cu cel al unei triode obiÅŸnuite folosind însă o tensiune anodică de patru ori mai mică.
FuncÅ£ionare bigrilei în oscilatorul Numans – Roosenstein

Fig. 7. Oscilatorul Numans – Roosenstein

Cînd emisia filamentului este limitată orice tensiune alternativă aplicată grilei de comandă se regăseÅŸte sub forma unei tensuini în fază ÅŸi uÅŸor amplificată pe grila auxiliară. Prin legarea grilei auxiliare direct la circuitul oscilant înaintea condensatorului de cuplaj, (Fig. 7.) această tensiune se injectează circuitului oscilant compensînd pierderile acestuia. (ReacÅ£ie pozitivă). Sistemul oscilează cu numai două puncte de contact între circuitul oscilant ÅŸi lampă. (spre deosebire de oscilatoarele „clasice” în trei puncte).
Vom încerca în cele ce urmează să explicăm cît se poate de simplu, de ce tensiunea grilei auxiliare este „în fază” cu tensiunea grilei de comandă:
Vă propun să ne „jucăm” ca în copilărie cu baterii ÅŸi beculeÅ£e (Fig. 8.) Luăm o baterie, două beculeÅ£e ÅŸi o rezistenţă variabilă. (un reostat). Legăm mai întîi, la bornele bateriei, reostatul în serie cu primul beculeÅ£.(cel din dreapta) Cînd rezistenÅ£a reostatului e mare beculeÅ£ul luminează slab (sau deloc). Cînd reducem rezistenÅ£a spre zero, beculeÅ£ul luminează puternic. Putem spune că lumina beculeÅ£ului variază „în antifază”cu valoarea rezistenÅ£ei. La rezistenţă mare lumină mică ÅŸi la rezistenţă mică lumină mare.
Lăsăm primul beculeÅ£ pe lumină mică ÅŸi legăm, ÅŸi al doilea beculeÅ£ (cel din mijlocul pozei) la bornele bateriei. Fără nimic în serie. El lumineză puternic. Pe măsură însă ce micÅŸorăm rezistenÅ£a, ÅŸi primul beculeÅ£ începe din nou să lumineze, lumina celui de al doilea beculeÅ£ scade (nu de tot dar scade). Ce se întîmplă? : MicÅŸorînd rezistenÅ£a, trimitem din nou o parte din curentul bateriei prin primul beculeÅ£. Cum bateria debitează un curent limitat, curentul ce-l trimitem prin primul beculeÅ£ va lipsi din circuitul celui de al doilea. Felul cum este legat al doila beculeÅ£ face însă ca lumina lui să varieze „în fază”cu valoarea rezistenÅ£ei - la rezistenţă mare lumină mare ÅŸi la rezistenţă mică lumină mică.

Fig. 8.

            În triodă filamentul emite un flux de electroni pe care tensiunea de grilă îl face să varieze. Pe anod, care captează fluxul electronic variabil, regăsim imaginea amplificată ÅŸi în antifază a tensiunii de grilă. Putem face analogia cu bateria (filamentul) ce debitează prin reostat (negativarea grilei) pe primul beculeÅ£ (anodul).
Introducerea unui al patrulea electrod în sistemul triodei, produce un efect similar cu adăugarea celui de al doilea beculeÅ£ în circuitul cu care ne-am „jucat”. Fluxul electronic limitat se împarte între anod ÅŸi electrodul adăugat (polarizat pozitiv). Mărind (de pildă) prin scăderea negativării grilei fluxul spre anod, micÅŸorăm fluxul spre electrodul adăugat ÅŸi invers.
Pe electrodul adăugat se poate culege o imagine mai slab amplificată dar în fază a tensiunii de grilă, în timp ce tensiunea anodică este (ca la trioda obiÅŸnuită) în antifază ÅŸi bineînÅ£eles amplificată. Aceasta este explicaÅ£ia (foarte, foarte) simplificată a comportării bigrilei în oscilatorul Numans-Roosenstein.
Din orice oscilator se poate obÅ£ine un receptor cu reacÅ£ie, „reducînd” reacÅ£ia pozitivă pînă sub pragul de acroÅŸaj. Radioamatorii n-au întîrziat, pe baza oscilatorului Numans - Roosenstein, să născocească schema de receptor ce a primit numele de „Negadyn”.(N-am reuÅŸit să aflu încă cine ÅŸi cînd).
În ce fel de receptoare s-ar putea întîlni bigrile? (Åži ce fel de bigrile?)
Aparatele „obiÅŸnuite”
Am arătat mai sus că bigrila, în principiu, poate înlocui orice triodă „clasică” din anii ’20 cu toate că funcÅ£ionează cu o tensiune anodică redusă. România interbelică era conectată fără restricÅ£ii la Europa. La noi tuburile fabricate în Germania, FranÅ£a, Olanda, Ungaria, ÅŸi chiar Italia concurau liber pe piaţă. În materie de bigrile amatorul putea să aleagă între: Philips A 441 N ; Radiotechnique R-43 M ; Telefunken RE 074 D ; Tungsram DG 407 ; Valvo U 409 D. Erau preferate bigrilele cu culoturi „A” cu contact lateral care permit (re)echiparea directă a aparatelor proiectate iniÅ£ial pentru triode. Teoretic puteÅ£i întîlni oricare din aceste bigrile în toate receptoarele de radio „pe baterii” din acea epocă, pe care posesorii au dorit să le facă „mai portabile”. Modificarea nu impune schimbări în cablaj ci numai schimbarea lămpilor ÅŸi legarea unui fir „săritor” de la bornele laterale ale culoturilor bigrilelor pînă la borna plus a bateriei anodice.(redusă la 20 de volÅ£i) Chiar ÅŸi un „nespecialist” ar fi putut s-o facă.

Fig. 9. Receptor „de epocă” ce foloseÅŸte ori triode ori bigrile .

            Din cartea „Toate Tainele Radiofoniei” scrisă de domnul inginer I. C. Florea, pe la sfîrÅŸitul anilor ’20 (după socotelile mele) ÅŸi publicată probabil prin 1932 – 33 am extras pentru dumneavoastră, pentru exemplificare, desenul unui aparat cu reacÅ£ie proiectat să funcÅ£ioneze cu ambele tipuri de lămpi. În figura 9 (mijloc spre dreapta sus) se observă „firul săritor” despre care am vorbit mai înainte. Pentru a fi ÅŸi mai explicit transcriu mai jos din textul cărÅ£ii, pasajul privitor la echiparea cu lămpi a a paratului
[Citez:]
În ce priveÅŸte folosirea aparatului vom deosebi două cazuri:

1. Întrebuinţăm bigrile.

Începem prin montarea bigrilelor; legăm apoi butonii laterali la borna B. Montăm antena în A2, pământul în P2 ÅŸi haut-parleur-ul la bornele H.P. Cele cinci borne pentru alimentare se folosesc astfel:

1. Borna 1, se leagă la minusul acumulatorului de încălzire(- 4)
2. Borna 2, se leagă la minusul acumulatorului de încălzire (- 4) ÅŸi la minusul bateriei anodice (- 20).
3. Borna 3, se leagă la plusul acumulatorului de încălzire (+ 4).
4. Bornele 4 şi 5 se leagă la plusul bateriei anodice (+ 20 volţi).

După prinderea unui post putem branÅŸa antena în A1 ÅŸi pământul în P1, mărind astfel selectivitatea.

1. Întrebuinţăm triode.

Antena, pământul ÅŸi haut-parleur-ul sunt în poziÅ£ia de mai sus.
Bornele de alimentare vor fi legate în modul următor:

1. Borna 1, la minusul bateriei de negativare.
2. Borna 2, se leagă la minusul acumulatorului de încălzire (- 4), la minusul anodic (- 80) ÅŸi la plusul bateriei de negativare (+ N).
3. Borna 3, la plusul acumulatorului de încălzire (+ 4).
4. Borna 4, se leagă la + 40 volţi.
5. Borna 5, se leagă la + 80 volţi.

În acest caz, borna B rămâne neîntrebuinÅ£ată.
[Am încheiat citatul.]
Aparatele „Negadyn”

Fig. 10. Schema unui „Negadyn”
După 1923 încep să apară în literatura pentru amatori scheme de „Negadyn”. Dată fiind simplitatea schemei ÅŸi lucrul la tensiuni anodice mici, acesta devine aparatul de predilecÅ£ie al radioamatorilor începători ce doreau să treacă de la „galenă” la „lampă”.
Vă prezint în figura 10, (tot) din cartea „Toate Tainele Radiofoniei”, una din schemele de „Negadyn” pe care autorul le propune constructorilor amatori. Este exact oscilatorul Numans – Roosenstein cu o antenă conectată la o priză a bobinei ÅŸi o cască în locul rezistenÅ£ei de sarcină anodică.
VeÅ£i remarca desigur, că faţă de un „detector pe grilă” cu triodă nu se cere nici un fel de piesă în plus. Doar prin schimbărea lămpii, alimentării ÅŸi a cîtorva conexiuni se obÅ£ine un detector cu reacÅ£ie! (Ideal pentru un începător!)
Singurul receptor de fabricaÅ£ie industrială pe care l-am găsit (pînă acum) prin cataloagele epocii, ÅŸi care fără să fie superheterodină foloseÅŸte o bigrilă, este produs de firma milaneză „SITI“ ÅŸi apare în catalogul tipărit în 1927: (Fig. 11.)

Fig. 11.   S.I.T.I.    R. 9 Milano (Italia) 1927.

Din descriere nu rezultă neapărat că ar fi un Negadyn dar e foarte probabil. Chiar presupunînd că n-ar fi, trecerea spre „Negadyn” se poate face prin schimbarea (doar) a două conexiuni. (Eu aÅŸ fi făcut-o imediat!)
Superheterodine
BineînÅ£eles, din 1925 cîind începe în FranÅ£a producÅ£ia industrială de bigrile, toate superheterodinele franceze, atît kit-urile pentru radioamatori cît ÅŸi aparatele „de marcă“ folosesc (numai) bigrile ca mixer-oscilator. Mai jos, ca exemplu, schema unei „Supradyne” în kit produsă de firma „Gamma” (Fig. 12.).

Fig. 12. Superheterodină cu bigrilă în etajul mixer-oscilator.

În chip de încheiere
Interesul pentru lămpi cu tensiuni anodice reduse în receptoarele domestice s-a stins odată cu generalizarea alimentării la reÅ£ea. „Negadynul” ca toate schemele cu reacÅ£ie a cedat locul superheterodinei chiar ÅŸi în construcÅ£iile de amatori. Bigrila a mai supravieÅ£uit o vreme ca lampă „pentru copii” căci la 20 de volÅ£i nu există pericol de electrocutare. Cum însă producÅ£ia curentă de bigrile a încetat, numai firmele de jucării „foarte solide” (Kosmos-Radiomann) ÅŸi-au permis să finanÅ£eze o producÅ£ie proprie de serie mică. Pentru superheterodină au apărut convertoare multigrilă (din ce în ce)mai performante. De altfel încă de la apariÅ£ia lămpii cu grilă ecran (1927 – 28) a fost clar că bigrila va fi curînd „detronată” ÅŸi din această ultimă funcÅ£ie ÅŸi ne mai avînd nici o utilitate, va înceta să mai existe.
Pentru colecÅ£ionari însă, bigrilele există în continuare ÅŸi vor continua să existe. (Cît timp vor mai exista colectionari.)

Tv Online  Tv Online  Tv Online  Tv Online
Pitagora Schorsch

Leverkusen 19.02.2011