Röhrenschaltungen arbeiten meist mit zwei Betriebsspannungen, der Heizspannung und der Anodenspannung. Für einfache Experimente ist es aber angenehmer, wenn man z.B. nur ein einzelnes stabilisiertes Steckernetzteil mit 12 V benötigt. Diese Spannung heizt jeweils zwei Röhren in Reihenschaltung und reicht in vielen Versuchen auch als Anodenspannung aus. Die Stromversorgung erfolgt über die Hohlsteckerbuchse an der Rückseite des Experimentiersystems. Der Außenkontakt liegt an der Massefläche, der Innenkontakt ist an Ub geführt.
Die verwendeten Röhren sind für Parallelheizung mit einer Heizspannung von 6,3 V vorgesehen. Diese Spannung leitet sich historisch von der Verwendung von Blei-Akkus her, die eine Nennspannung von 2,1 V pro Zelle haben. Es gibt andere Röhren, die für Serienheizung vorgesehen sind, z.B. die P-Röhren mit einem gemeinsamen Heizstrom von 0,3 A und die U-Röhren mit 0,1 A. Eigentlich sollte man Röhren für Parallelheizung nicht in Reihe heizen, weil keine exakt gleiche Heizleistung garantiert werden kann und weil die Röhren unterschiedlich schnell anheizen könnten. Für einfache Experimente spricht aber nichts gegen eine Serienheizung, solange Röhren gleichen Typs verwendet werden.
Reihenschaltung der Röhrenheizungen
Die Heizfäden der beiden EF95 liegen wie bei fast allen Röhren mit dem 7-poligen Miniatursockel an Pin 3 und 4. Das Schaltbild zeigt die Verdrahtung des Heizkreises. Die obere Kontaktreihe auf dem Steckfeld ist mit Ub verbunden und erhält +12 V über ein Steckernetzteil. Die Heizungen der Röhren A und D liegen in Reihe an 12 V, so dass jede Röhre eine Spannung von 6 V erhält.
Verdrahtung der Röhrenheizungen
Nach dem Anlegen der Betriebsspannung dauert es einige Sekunden, bis man das Glühen der Kathoden sehen kann. Achten Sie beim Einschalten immer darauf, ob beide Röhren korrekt glühen. Fehler in der Verdrahtung oder in der Stromversorgung lassen sich direkt erkennen. Falls z.B. eine Röhrenheizung einmal versehentlich an eine zu hohe Spannung gelegt wird, erkennt man dies an einem zu hellen Aufglühen und kann schnell abschalten.
Bei normaler Heizung mit 6 V pro Röhre sollten beide Kathoden gleich stark glühen. Nach einigen Minuten werden die Röhren fühlbar warm, aber noch nicht unangenehm heiß. Ob die Heizfäden im warmen Zustand tatsächlich genau gleichen Widerstand haben, können Sie durch eine Messung herausfinden.
Messung der Heizspannungen
Bei einem Probeaufbau wurden folgende Spannungen gemessen: Röhre A: 5,8 V, Röhre D: 6,5 V. Die Gesamtspannung vom 12-V-Netzteil betrug 12,3 V. Die geringfügig ungleiche Heizspannung ist noch tolerierbar. Die Nennspannung für diese E-Röhren ist 6,3 V, wobei eine Toleranz von +/- 10% noch ohne Probleme ist.
Heizung der ECF80
Die ECF80 wird nominell mit 6,3 V und 430 mA beheizt. Serienheizung mit einem stabilisierten 12-V-Steckernetzteil ist möglich, wobei ein 500-mA-Netzteil schon relativ warm wird. Allerdings liegen die Verhältnisse bei Heizung einer einzelnen Röhre mit 6 V ungünstiger, weil mehr Verlustwärme im Netzteil entsteht. Auch wenn in einer Schaltung nur eine Röhre benötigt wird, sollte man daher beide gemeinsam heizen.
Heizanschlüsse der ECF80
Die meisten Röhren mit dem 9-poligen Novalsockel werden an Pin 4 und 5 beheizt. Das folgende Foto zeigt eine mögliche Verdrahtung im realen Aufbau.
Verdrahtung aller vier Heizungen
Auch an der ECF80 wurden die einzelnen Heizspannungen gemessen (6.0 V und 6,2 V). Die Verteilung ist zufällig und von den Toleranzen der Herstellung abhängig. Die Messungen zeigen, dass die eigentlich für Parallelheizung vorgesehenen Röhren in einfachen Versuchen auch in Serie geheizt werden können.
Mit allen vier Röhren zusammen beträgt der Heizstrom 430 mA für die ECF80 plus 175 mA für die EF95. Mit einem Gesamtstrom von knapp über 600 mA kommt ein einfaches stabilisiertes Steckernetzteil mit einem Nennstrom von 500 mA schon an die Grenzen. Kurzzeitige Versuche sind aber dennoch möglich.
Drei Röhren an einer Heizspannung
Falls einmal drei Röhren in einem Versuch betrieben werden sollen, kann man auf die folgende Schaltung zurückgreifen. Hier liegen zwei EF95 parallel und benötigen zusammen einem Strom von 2*175 mA=350 mA. Ein zusätzliche Widerstand von 75 Ohm übernimmt bei 6 V einen zusätzlichen Strom von 80 mA, so dass die Parallelschaltung genau den Heizstrom einer ECF80 mit 430 mA braucht.
Gemischte Reihen/Parallel-Heizung
Beim Anheizen glühen die beiden EF95 zuerst etwas stärker auf, erhalten also etwas mehr als 6 V. Die Ursache dafür ist, dass ein Heizfaden im kalten Zustand niederohmiger ist, der zusätzliche Belastungswiderstand dagegen konstant ist. Die korrekte Stromverteilung stimmt also erst im angeheizten Zustand. Nach wenigen Sekunden stellt sich die korrekte Heizspannung von ca. 6 V an jeder Röhre ein. Der Widerstand nimmt übrigens eine Verlustleistung von 480 mW auf und wird dabei recht heiß.
Drei Röhren mit einer Heizspannung
Die Alternative zur Serienheizung wäre die Parallelheizung. Allerdings ist dann ein kräftiges Netzteil mit 6 V oder besser 6,3 V oder ein einstellbares stabilisierbares Netzteil mit größerer Belastung bis ca. 2 A nötig. Eine zweite Spannungsquelle wird dann für die Anodenspannung benötigt.
Verdrahtung der Röhrenanschlüsse
Für die folgenden Schaltungen sollen alle Röhrenanschlüsse außer den Pins für die Heizfäden mit kurzen Drähten an die Steckplatine gelegt werden. Die Verdrahtung zum Steckfeld muss nur einmal durchgeführt werden und erleichtert die Arbeit bei den folgenden Versuchen. Der Kathodenanschluss der EF95 ist doppelt vorhanden, wird aber nur einmal an die Steckplatine geführt. Insgesamt ergeben sich die folgenden Anschlüsse:
Verbindung der Röhrenanschlüsse mit dem Steckfeld
Diese Verdrahtung kann für die meisten Versuche in diesem Handbuch beibehalten werden. Damit kann man sich auf die immer gleichen Anschlüsse einstellen und hat insgesamt weniger Aufwand mit der Zuordnung der Anschlüsse.
Die Heizanschlüsse werden unabhängig verdrahtet und nur dann angeschlossen, wenn eine Röhre tatsächlich benutzt wird. Im Normalfall werden jeweils zwei gleiche Röhren in Reihe geheizt, um auf eine Spannung von 12 V zu kommen.
