Es gibt jedoch einige Anwendungen, in denen Röhren auch heute noch aktuell sind. Verstärkerröhren spielen immer noch eine wichtige Rolle in der Sendetechnik und im Audiobereich, z.B. auch bei Gitarrenverstärkern. Eigene Versuche mit Röhren sind daher mehr als nur ein nostalgischer Blick zurück, sie münden auch in konkrete und ernstzunehmende Anwendungen.

Bei der Planung dieses Lernpakets waren die wichtigsten Aufgaben die Beschaffung einer geeigneten Röhre und die Aufbautechnik. Das Lernpaket sollte flexibel, vielseitig und einfach in der Anwendung sein. Deshalb wurde eine Steckplatine verwendet, auf der sich die selben Bauteile immer wieder anders einsetzen lassen.

Wenn Sie alle Versuche erprobt haben, sollte die Röhre einen angemessenen Einsatz finden, sei es in einem Radio, einem Stereo-Kopfhörerverstärker oder in einem anderen Gerät, das Sie selbst entwickelt haben. Dem Lernpaket liegt deshalb eine Röhrenfassung bei, die sich auch in ein Chassis oder in ein Gehäuse einbauen lässt. Ihr endgültiger Aufbau wird sicherlich Lötverbindungen verwenden.. Auch die Vorbereitungen zu diesem Lernpaket erfordert schon einen Lötkolben. Sie selbst löten Übergangsdrähte und Kontakte an die Röhrenfassung, den Drehkondensator und das Poti an. Falls im Laufe der Versuche ein Draht bricht, können Sie die Verbindung problemlos selbst wieder instand setzen.

Röhrenfassung und Drehkondensator in einem Aluminiumchassis

Die Röhre E90CC

In einem typischen Röhrenradio fand man Röhren wie die EF89 und die EL84, die mit Spannungen um 250 V betrieben wurden. In den 1950er und 1960er Jahren gab es Kosmos-Radio-Baukästen mit der legendären Radioröhre EF98, die für kleine Spannungen in Autoradios entwickelt worden war und deshalb mit einer ungefährlichen Batteriespannung betrieben werden konnte. Wer damals einen solchen Baukasten hatte, konnte damit einfache Experimente durchführen, die er später nie mehr vergessen hat. Manch ein späterer Ingenieur hat so in der Radiotechnik seine ersten Schritte in die Elektronik getan.

Röhren in einem Radio aus den 1950er Jahren

Etwa zur selben Zeit gab es in der Industrie Entwicklungen, die zu ganz eigenen Röhren geführt haben. So wurde z.B. 1957 von Konrad Zuse der legendäre Röhren-Computer Z22 mit speziellen Langlebensdauer-Röhren gebaut. Der Computer hatte 500 Röhren und verbrauchte eine Leistung von 3,5 Kilowatt. Gehen Sie einmal ins Deutsche Museum in München und nehmen Sie sich genügend Zeit für die entsprechende Abteilung mit. Sie finden dort einen Computer aus dieser Zeit mit zahllosen Röhren E90CC. Laut Datenblatt von 1957 handelt es sich dabei um eine Doppeltriode zur Verwendung in Rechenmaschinen mit einer Lebensdauer von über 10.000 Stunden. Die Lebensdauer war wegen der großen Anzahl von Röhren extrem wichtig, da es bei der großen Wärmeentwicklung ohnehin zu vermehrten Ausfällen kam. Die Röhre wurde speziell für die Anforderungen in der frühen Computertechnik entwickelt und bekam daher eine leistungsfähige Kathode, die sowohl hohe Impulsströme als auch längere Zeiten ohne Strom verkraften konnte, die bei anderen Röhren die Eigenschaften der Kathode verändern können. Die gleiche Röhre wurde auch mit der Bezeichnung ECC960 gebaut.

Die Doppeltriode E90CC

Sorgfältig gelagerte Röhren bleiben praktisch beliebig lange einsatzfähig. Und es gab noch relativ lange Industrieanlagen, die mit solchen Röhren bestückt waren. So war es auch heute noch möglich, eine ausreichend große Zahl ungebrauchter, originaler Röhren E90CC (= ECC960) zu bekommen, und deshalb können Sie nun mit genau der gleichen Röhre arbeiten, die schon den ersten Computern Leben eingehaucht hat. Konrad Zuse hätte vielleicht gesagt, diese Röhre ist viel zu schade, um daraus ein einfaches Radio oder einen Verstärker zu bauen. Aber auch hier zeigt die Röhre einige unschlagbare Vorteile. Dank ihrer kräftigen Kathode kommt sie bereits mit kleinen Spannungen aus und kann mit einer Anodenspannung von 6 V arbeiten. Dazu kommt, dass man praktisch zwei Röhren in einem Glaskolben hat, nämlich zwei Trioden, die weitgehend unabhängig eingesetzt werden können und zahlreiche Schaltungsvarianten erlauben.

Dank dieser Röhre können Sie nun Röhrenradios bauen, ganz so wie es früher üblich war, aber mit einem wichtigen Unterschied: Es wird keine gefährlich hohe Spannung benötigt, sondern die Heizspannung von 6 V ist zugleich auch die Anodenspannung. Alle Versuche können mit Batterien durchgeführt werden. So ist das Experimentieren mit der Röhre einfach und „entspannt" im wahrsten Sinne des Wortes.

Obwohl die eigentlichen Versuche auf der Steckplatine aufgebaut werden, sind zur Vorbereitung geringfügige Lötarbeiten erforderlich. Sie müssen Anschlussdrähte an die Röhrenfassung, den Drehkondensator und das Potentiometer löten. Falls Sie noch keine Erfahrungen mit dem Lötkolben haben, können Sie sich im Internet auf dem Elektronik-Expermentierserver ELEXS (www.elexs.de) über die notwendigen Grundlagen informieren. Dort finden Sie auch weitere Anregungen und Projekte zum Thema Radiotechnik und Elektronenröhren.

Vorbereitungen

Alle Versuche werden auf dem beiliegenden Laborsteckbrett aufgebaut. Die Steckplatine besitzt an der Unterseite eine doppelseitige Klebefolie. Sie können bei Bedarf die Schutzfolie entfernen und das Board auf einer größeren Grundplatte aufkleben. Achtung, entfernen Sie niemals die gesamte Klebefolie, denn damit verlieren die Kontaktstreifen ihren Halt.

Sie Steckplatine

Das zentrale Kontaktfeld enthält 640 Kontakte, die in kurzen Streifen zu je 5 Kontakten angeordnet sind. Die seitlich angebrachten Versorgungsleisten mit jeweils 100 Kontakten enthalten vier getrennte Abschnitte.

Innere Verbindungen der Kontakte

Das Einsetzen der Bauteile erfordert relativ viel Kraft. Die Anschlussdrähte können dabei leicht verbiegen. Wichtig ist, dass die Drähte exakt von oben eingeführt werden. Dabei hilft eine Pinzette oder eine kleine Spitzzange. Ein Draht wird möglichst kurz über dem Steckbrett gehalten und senkrecht nach unten gedrückt. So lassen sich auch empfindliche Anschlussdrähte ohne Knicken einsetzen. Es hilft auch, wenn man die Drähte nicht gerade, sondern schräg abschneidet, sodass sie eine scharfe Spitze erhalten. Sie lassen sich dann wesentlich leichter einführen.

Dem Lernpaket liegen zwei Drahtwickel mit jeweils einem Meter bei. Sie benötigen etwa einen Meter Draht für zwei Kurzwellen-Spulen. Außerdem werden zahlreiche Drahtstücke unterschiedlicher Länge für die Verdrahtung gebraucht. Trennen Sie jeweils die nötige Länge mit einem Seitenschneider ab. Setzen Sie den Schnitt nach Möglichkeit schräg an, um dem Draht eine scharfe Spitze zu geben. Entfernen Sie die Isolierung an den Enden auf einer Länge von 5 mm. Es hat sich bewährt, die PVC-Isolierung zuerst mit einem scharfen Messer einzuschneiden und dann abzuziehen.

Röhre und Fassung

Die E90CC (ECC960) besitzt einen siebenpoligen Miniatursockel. Das Bild zeigt die Röhre und das entsprechende Schaltsymbol. Man erkennt die inneren Verbindungen beider Kathoden und der Heizfäden.

Die Röhre und ihr Schaltsymbol

Die Röhrenfassung wird mit einem Befestigungskragen für die Montage in einem Chassis geliefert. Er wird jedoch beim Aufbau der Schaltungen auf der Steckplatine noch nicht benötigt.

Die Röhrenfassung

Zur Vorbereitung müssen Anschlussdrähte an die Lötösen der Fassung gelötet werden. Schneiden Sie Drahtstücke von etwa 2,5 cm ab, die an beiden Seiten abisoliert werden. Das Bild zeigt die angelöteten Drahte.

Angelötete Anschlussdrähte

Für die Versuche wird die Fassung auf die Steckplatine gesetzt. Die sieben Drähte bieten ausreichende mechanische Stabilität um die Fassung und die Röhre zu tragen.

Die Fassung auf dem Steckboard

Batteriefach und Anschlussclip

Die Versuche werden bei einer Spannung von 6 V mit Batterien durchgeführt. Am besten eignen sich vier Alkali-Mangan-Batterien der Größe AA (Mignon), die nicht im Lieferumfang enthalten sind und noch zusätzlich besorgt werden müssen. Zur Verbindung mit dem Versuchsaufbau dient ein passender Batterieclip.

Der Clip besitzt biegsame Anschlusskabel. Das rote Kabel ist der Pluspol, das schwarze der Minuspol. Die Kabelenden sind abisoliert und verzinnt. Sie sind damit steif genug, um sie in die Kontakte des Steckbretts einzuführen. Allerdings können sie durch häufiges Stecken abnutzen. Es wird daher empfohlen, die Anschlüsse immer im Steckboard zu lassen und den Batterieclip selbst von der Batterie zu lösen. Falls nach längerem Gebrauch doch einmal die Kabelenden verschlissen sein sollten, können Sie die Kabel kürzen, neu abisolieren und verzinnen. Oder Sie löten kurze Drahtstücke als Stecker an.

Das Potentiometer

Das Potentiometer (Poti) ist ein Widerstand mit einstellbarem Mittelabgriff. Zwischen den äußeren Anschlüssen liegt ein Gesamtwiderstand von 10 kOhm. Ein Rändelrad erlaubt die Einstellung mit der Hand oder mit einem Schraubendreher.

Das Porti mit 10 kOhm

Die Anschlüsse des Potis können nicht direkt in die Kontakte der Steckplatine eingeführt werden. Löten Sie deshalb kurze Drahtstücke an.

Anschlussdrähte am Poti

Kondensatoren

Das Lernpaket enthält je zwei keramische Scheibenkondensatoren mit den folgenden Werten:

10 pF (Beschriftung 10)
22 pF (Beschriftung 22)
33 pF (Beschriftung 33)
47 pF (Beschriftung 47)
100 pF (Beschriftung 101)
330 pF (Beschriftung 331)
10 nF (Beschriftung 103, 10000 pF)
100 nF (Beschriftung 104, 100000 pF).

Drehkondensator

Der Drehkondensator (Drehko) dient zur Frequenzabstimmung in Empfängern. Der Drehko im Lernpaket besitzt zwei Plattenpakete mit 80 pF und 160 pF, die bei einigen Versuchen zu einem Drehko mit 240 pF parallel geschaltet werden. Der gemeinsame Anschluss beider Plattenpakete befindet sich in der Mitte.

Der Drehko

Zum Drehko gehören ein Drehknopf mit Befestigungsschraube und zwei kürzere Schrauben, die für einen eventuellen späteren Einbau in ein Gehäuse benötigt werden. Zum Aufstecken auf die Steckplatine werden kurze Anschlussdrähte angelötet.

Anschlussdrähte am Drehko

Der Drehko kann dann auf die Steckplatine gesteckt werden. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität sollte man ein Stück doppelseitiges Klebeband zwischen Drehko und Steckboard verwenden.

Der aufgesteckte Drehko

Spulen

Das Lernpaket enthält zwei Spulen (Festinduktivitäten), die wie große Widerstände aussehen. Sie enthalten Ferritkerne und die eigentliche Drahtwicklung und sind mit Kunststoff umhüllt. Die Induktivität in Mikrohenry (µH) ist wie bei den Widerständen mit Farbringen angegeben. Die Ringe Orange, Orange, Braun, Silber kennzeichnen die Spule mit 330 µH mit einer Toleranz von 10%. Die kleinere Festinduktivität mit 10 µH trägt die Farbringe Braun, Schwarz, Schwarz und Silber.

Die Festinduktivität

Weitere Spulen mit kleinerer Induktivität werden mit etwas Schaltdraht selbst gewickelt. Allgemein hängt die Induktivität einer Spule von der Windungszahl und den Maßen ab. Außerdem kommt es auf den Spulenkern an. Mit Luftspulen erreicht man nur kleine Induktivitäten. Mit einem Kern aus eisenhaltigem Material wie z.B. Ferrit erreicht man mehr Induktivität bei gleichen Ausmaßen.

Quarz

Ein Schwingquarz dient zur Stabilisierung einer Frequenz. Der Quarz im Lernpakt hat eine Frequenz von 6000 kHz = 6 MHz. Das Bauteil darf in beliebiger Richtung eingebaut werden.

Der Quarz

Der integrierten Verstärker

Das Lernpaket enthält einen integrierten Verstärker LM386 im achtpoligen DIP-Gehäuse. Hier das IC und die Nummerierung der Anschlüsse. Die Betriebsspannung wird am Pin 4 (Minus) und am Pin 6 (Plus) angelegt. Der Ausgang liegt am Pin 5. Der Verstärker besitzt zwei Eingänge am Pin 2 und 3, von denen nur einer verwendet werden muss.

Der integrierte Verstärker LM386

Vor dem ersten Einsatz des ICs müssen die Anschlussbeinchen sorgfältig parallel ausgerichtet werden. Durch den Herstellungsprozess sind sie etwas gespreizt und können daher beim Einsetzen in das Steckbrett leicht umbiegen. Wenn beide Anschlussreihen parallel stehen, lassen sie sich leicht aufstecken. Wenn sie wieder aus dem Steckbrett entfernt werden sollen, müssen sie z.B. mit einem feinen Schraubendreher vorsichtig ausgehebelt werden, um die Anschlüsse nicht zu verbiegen.

Der Ohrhörer

Im Lieferumfang des Lernpakets befindet sich ein Stereo-Ohrhörer mit 3,5-mm-Klinkenstecker. Für die meisten Versuche kann wahlweise auch ein externer Lautsprecher eingesetzt werden.

Der Ohrhörer

Zum Anschluss an die Steckplatine können Sie kurze Drahtstücke direkt an den Klinkenstecker des Ohrhörer-Kabels löten . An den Lötstellen sollte vorher die Verchromung abgefeilt werden, da sich das darunter liegende Messung leichter verzinnen lässt. Die Drähte dürfen nur vorsichtig angelötet werden, um die Isolierung nicht zu beschädigen.

Anschlussdrähte am Klinkenstecker

Alternativ kann auch der 6,3-mm-Adapter zur Kontaktierung verwendet werden. Damit hat man zugleich einen Übergang zum Anschlusskabel üblicher Lautsprecherbocken mit 3,5-mm-Stecker. Der Adapter ist jedoch sehr empfindlich gegen eine Überhitzung beim Löten, sodass man die Anschlüsse durch verdrillte Drähte kontaktieren sollte.

Anschluss des Adapter-Steckers