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Ritardatore di Alimentazione Anodica

Circuito ritardatore per alimentazione anodica

E' conveniente in alcuni casi, nello specifico quando si lavora con tensioni anodiche particolarmente elevate, ritardare l'applicazione della tensione anodica rispetto al riscaldamento dei filamenti, per evitare di dare forti tensioni anodiche ad una valvola termoionica che ancora non conduce, che quindi si ritroverebbe fra anodo e catodo la massima tensione di alimentazione.
A questo scopo di usano dei circuiti temporizzatori che, dal momento in cui alimentiamo i filamenti di riscaldamento del catodo, innescano un ciclo di attesa di qualche decina di secondi e poi eccitano un relè che applica la tensione anodica.
Per evitare nel relè la circolazione di forti correnti è meglio metterlo a valle della induttanza dopo l'ultimo condensatore di livellamento, prima dell'eventuale stabilizzatore, in modo che a valle del relè non ci siamo condensatori di capacità rilevante, per non bruciare i contatti del relè.
Il relè dovrà essere dimensionato per lavorare ad una tensione ragionevolmente più alta di quella prodotta dall'alimentatore anodico a vuoto (senza carico collegato).

Descrizione del circuito ritardatore di alimentazione anodica riportato sotto: il transistor darlington T1 ha un guadagno in corrente elevatissimo.
La resistenza R2 mette a massa la base di T1 per assicurarsi che T1 non conduca in assenza di polarizzazione.
Quando si applica la tensione ai filamenti la stessa tensione viene raddrizzata dai tre diodi D1 D2 D3 messi in serie (per ridurre la tensione che sarebbe troppo alta) e carica i condensatori C1 e C2 che fungono da filtro di alimentazione.
A questo punto C3 viene caricato attraverso la resistenza R1 con una costante di tempo R1*C3 che determina il ritardo di conduzione di T1. Il diodo led D6 funge da zener grazie alla soglia di polarizzazione diretta.
Questo entrerà in conduzione quando la tensione ai capi di C3 supererà il valore di soglia della giunzione Base-Emettitore di T1 più la tensione di polarizzazione diretta del diodo Led D6 (1,2V+1,8V circa).
R1 deve essere dimensionata per fornire una corrente a T1 che moltiplicata per il coefficiente di amplificazione in corrente possa far eccitare la bobina del rele.
Il ritardo introdoto da questo circuito è di circa 15-25Sec.
Il diodo D4 serve per scaricare C3 quando viene tolta la tensione ai filamenti.
Il diodo D5 serve per sopprimere il picco induttivo indotto dalla bobina del relè.
Ovviamente il contatto normalmente aperto del rele deve essere messo in serie all'alimentatore anodico, dopo il condensatore di stabilizzazione in modo da non dover sopportare la sovracorrente di carica del condensatore.

Ritardatore di alimentazione anodica

Facendo un po' di conti (molto approssimativi):
Tens. Filamenti=6,3V
La tensione su C2-C3 sarà di (6,3-(0,6*3))*1,41=6,3Vcc.
Corrente di commutazione del darlington T1= 0,1mA (valore che moltiplicato per 1000 che è l'amplificazione di T1 basta per far scattare il rele)
R1 max=(VC1x1000)/0,1=63000 Ohm (valore massimo di R1 per eccitare il relè)
Mettendo C2=1000 microFarad si ottiene:
T=R1*C1=63000 x 0,001=63Sec (di delay fra l'applicazione della tensione di filamento e lo scatto del rele). Questo rappresenta il ritardo massimo che questo circuito è in grado di gestire. Tenendo conto che abbiamo messo R1=10K il tempo di ritardo che otterremo sarà di 10.000x0,001x2=20Sec. dove 10.000 è R1 espressa in Ohm, 0,001 è C3 espresso in Farad e 2 è un coefficiente correttivo approssimato che tiene conto che il condensatore C3 deve in realtà caricarsi solo fino a 3Volt.

Una volta fatto il circuito si può aumentare o diminuire il valore di C2 fino a che non si arriva al tempo di delay desiderato.
Direi che 30 Sec. potrebbero essere più che sufficienti.
Si può anche agire sulla tensione di commutazione mettendo ad esempio in serie a D3 un altro diodo led, che aumenta la tensione di soglia di altri 1,6-2 Volt, oppure uno zener, sempre rimanendo sotto, ovviamente a 6,3Volt che abbiamo su C1.

Questo circuito è un esempio di delay analogico sfruttando il tempo di carica di C3, la stessa cosa si può fare impiegando un contatore digitale o all'estremo della sofisticazione un microcontrollore programmabile. Questo secondo me è il circuito più semplice ed affidabile in assoluto, e anche più in sintonia con la filosofia costruttiva degli apparati valvolari.

Nel disegno sotto un esempio di ritardatore di tensione anodica che impiega un integrato 40106 (solo una parte) che contiene sei porte not smith-triggered che manda in conduzione un transistor T1 che eccita il rele.
La costante di tempo è determinata da R1-C1.
Si tratta solo di un esempio, ma questo circuito ha una precisione superiore al precedente e in virtù dell'altissima impedenza di ingresso della porta logica, è possibile usare un condensatore C1 di valore basso (quindi piccolo) e R1 di valore alto, per avere gli stessi tempi di ritardo dell'esempio precedente, ma risparmiando spazio.

Quello riportato sotto è uno schema di un ritardatore di tensione anodica funzionante, alimentato dalla tensione di 6,3Vca presa direttamente dal trasformatore sul secondario che alimenta i filamenti. Il ritardo indotto è di circa 20 Sec.

Ritardatore di tensione anodica

Ritardatore di tensione anodica a diodi termoionici controllati

Ritardatore di tensione anodica a diodi termoionici controllati

Nell'immagine sopra è raffigurata una soluzione circuitale che impiega due diodi termoionici controllati dalla tensione di filamento. Questa è una soluzione molto interessante, in pratica i diodi termoionici nell'istante iniziale sono interdetti per la mancanza di riscaldamento dei filamenti. Poi il relè ritardato commuta alimentando gli stessi e i diodi iniziano a svolgere il loro lavoro aumentando la conduzione in funzione della rampa che descrive la temperatura dei filamenti nel tempo. Questo circuito è al tempo stesso raddrizzatore, un ritardatore di anodica e anche un circuito di soft start di accensione.

Altre soluzioni per ritardare l'alimentazione anodica

Utilizzando un microcontrollore (per essere banali, arduino) cosa peraltro esagerata in questo contesto, è possibile con un unico circuito regolare il soft-start per l'accensione dei filamenti e il ritardo dell'anodica più altre svariate funzioni, come controllo della temperatura, della tensione anodica ecc.

In alcuni amplificatori valvolari (specie quelli utilizzati per l'amplificazione degli strumenti musicali come chitarra solid body o basso elettrico) il ritardo di applicazione della tensione anodica è lasciato a discrezione dell'utente, viene messo semplicemente un interruttore il serie all'anodica, quindi il circuito di ritardo è l'operatore stesso.
In questo caso è anche possibile spegnere l'anodica e quindi l'amplificatore senza spegnere i filamenti, quindi riaccenderlo in brevissimo tempo.

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