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Entre los instrumentos que equipaban los talleres de electrónica de los años 50 y 60 había uno que resultaba imprescincible. Se trataba del "Comprobador de Lámparas", destinado, como su nombre indica a probar el estado de las lámparas utilizadas en radio y televisión. Este instrumento tenía muchas formas distintas, pero básicamente mostraba un cierto número de zócalos, correspondientes a los tipos de lámparas más frecuentes, un miliamperímetro con diversas escalas graduadas y una serie de mandos conmutadores destinados a adaptar cada lámpara concreta a su zócalo y a ajustar los valores de las fuentes internas de tensión.

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Las lámparas de radio, cuya denominación más técnica es "válvula termoiónica", basan su funcionamiento en un recipiente normalmente de cristal en el cual se ha hecho el vacío, donde se encuentra un filamento o cátodo que al caldearse al rojo emite electrones. Estos electrones son atraídos por otro electrodo llamado ánodo o placa, conectado al polo positivo de una batería, estableciendo una corriente eléctrica. Dicha válvula simple sería la llamada diodo, en la cual la corriente sólo puede pasar en un sentido pero no tiene capacidad de regulación. En el triodo, en cambio, existe un tercer electrodo en forma de reja colocado entre los dos anteriores, que al ser polarizado con una tensión negativa respecto al cátodo crea un campo electrostático capaz de frenar o modular el flujo de electrones. Otras válvulas tenían una estructura interna más complicada e incluso las había dobles y triples, pero en todas ellas, la presencia de la reja de control se traduce en una amplificación de la señal de entrada, que desde principios de los años veinte hasta mediados de los sesenta fue la base del funcionamiento de la inmensa mayoría de los aparatos electrónicos, tanto domésticos como profesionales.

Sin embargo, las lámparas de radio tenían una vida útil limitada, puesto que su funcionamiento dependía de la emisión de electrones por el cátodo, el cual, con el tiempo de uso, sufría una degradación y disminuía su actividad. También podía quemarse el propio filamento, o romperse por fatiga mecánica algún elemento interno, ya que en los cambios de temperatura asociados a los repetidos ciclos de función y apagado producían fuertes dilataciones.

La medida principal a efectuar con el "Comprobador de Lámparas" era precisamente el valor total de la emisión de electrones, reflejada en los miliamperios de la corriente de placa. También podía probar la continuidad del filamento de caldeo, detectar cortocircuitos en los elementos internos y, en los modelos más completos, medir además la presencia de restos de gases en el interior de la lámpara y un importante parámetro denominado "conductancia mutua" o "transconductancia", que para ahorrar en explicaciones que vendrán con posterioridad, ahora resumiremos en que reflejaba la ganancia de señal que la válvula podía proporcionar.

Este comprobador de lámparas fue construido por la firma Radio-Electrónica Guixa hace unos cincuenta años, y fue a parar sobre la mesa del improvisado taller que tengo en casa cuando me lo trajo para repararlo mi amigo Juan, un buen radioaficionado y coleccionista de radio antigua, quien a su vez lo había recibido como regalo de Ignacio Balada, también con las mismas aficiones, y que al fallecer, a finales del 2009, su nombre saltó a los periódicos de medio mundo porque de forma insólita legó su millonaria herencia a los Príncipes de España.

El comprobador IREG PV-3 es de calidad media, y como puede apreciarse en las dos imágenes siguientes, tiene 19 zócalos, de tipo antiguo y moderno, y bastantes opciones de configuración, dispone de 19 tensiones distintas de filamentos, cuatro tensiones de placa, cuatro de reja pantalla, ajuste continuo de polarización de reja de 0 a -10 y a -50 V. y cuatro escalas de intensidad de placa. Puede medir la transconductacia y permite trazar curvas de las lámparas, aunque eso sí, de forma manual.







Juan también me trajo un microamperímetro de gran tamaño procedente de un viejo voltímetro a válvula LME, que pensó podría acoplarle al comprobador. En este caso rebusqué en Internet y no pude encontrar el esquema completo del PV-3 y por tanto no sabía las características de que debería tener el instrumento indicador. La ventaja fue que el LME era de buena calidad y de 200 microamperios a fondo de escala, y observando el frontal del comprobador también vi que las escalas de medida referidas a este instrumento en el "conmutador de intensidad de placa" eran de 5, 10, 100 y 500 miliamperios, es decir, como mínimo para una sensibilidad 25 veces más baja, y por tanto no habría problema en adaptarlo al resto del circuito mediante la adecuada resistencia atenuadora.




Una vez hube comprobado que las conexiones básicas estaban en buen estado, las primeras pruebas las efectué con una lámpara del tipo PL-36, utilizada normalmente en televisión como amplificadora de potencia de líneas, y el comprobador salió andando, aunque algunos conmutadores hacían mal contacto y el potenciómetro de regulación de reja creaba visibles saltos en la aguja al moverlo. La indicación de intensidad de placa tampoco estaba calibrada, pero al observar el sistema de shunt atenuador en donde estaba conectado el instrumento, pensé que tampoco sería demasiado difícil modificarlo.

Aparte de todo eso, viendo que la reparación general no era muy compleja y que no existía en Internet información sobre este modelo de comprobador, me propuse realizar un pequeño trabajo de recopilación que pudiera servir a otros ante un problema semejante, y a la vez ampliar los conceptos generales en que se basa el funcionamiento de este tipo de aparatos.

Comencemos por describir de forma rápida el interior:

- En la parte alta de la imagen están colocados los zócalos de las válvulas, aunque en el frontal hay un zócalo de prueba para lamparitas de dial del tipo bayoneta.
- Un poco más abajo, a la derecha, es visible el transformador especial de 22 bobinados, con el mazacote de salidas que corresponden a las distintas tensiones de filamentos, que van soldadas al conmutador-selector correspondiente. A continuación en la misma fila, hacia su izquierda hay los conmutadores de ajuste de tensión de placa, el de cambio de escalas del instrumento indicador y el de reja pantalla, y después un potenciómetro bobinado de 10 k.Ohms, asociado a un conmutador de dos posiciones, sirve para ajustar la tensión inversa de reja.
- En la parte baja están 8 conmutadores de 6 posiciones, que sirven para conectar los pins de cada zócalo con el tipo de conexión que necesita según la lámpara que se comprueba.




Continuando con la reparación, he limpiado los contactos de todos los conmutadores y potenciómetros, he removido el óxido de algunos puntos de los zócalos y el transformador, y he fijado el instrumento indicador con tornillos al frontal. Al final, no ha sido necesario tocar los shunts bobinados, puesto que ha bastado añadir en serie con el instrumento una resistencia variable de 5 K. para obtener el margen suficiente de ajuste que permita hacer coincidir las escalas de 5, 10, 100 y 500 mA con un error inferior al 5%.


  Instrucciones del IREG PV-3

Unos días más tarde, rebuscando entre las pilas de papeles de una cochera en que guarda cientos de aparatos de radio en diversos estado de conservación, Juan encontró las instrucciones que acompañaban al comprobador. Aunque lamentablemente allí tampoco figura el esquema. El contenido se resume a un manual de uso de 15 páginas muy carcomidas por los "pececitos de plata", esos pequeños insectos de forma plana y alargada, que viven entre las hojas de los libros, alimentándose de su papel. El breve manual indica el funcionamiento, los procedimientos de medida y, lo que es más importante, las tablas de ajustes para unas 400 lámparas distintas, desde los antiguos tipos americanos que equipaban los "coffin" de radiofrecuencia sintonizada, hasta las válvulas europeas más modernas de las series "Rimlock" y "Noval".


Las tablas no son demasiado exhaustivas, pero con un poco de imaginación, fijándose en la disposición de los elementos internos a través del cristal y disponiendo de un "Prontuario de Lámparas", no es difícil hallar los ajustes para otras válvulas, lo cual he podido hacer perfectamente con la EL31, que no figura en el listado.

He escaneado todas las hojas de las tablas de características, que podéis bajar en forma de imágenes .jpg reunidas en un fichero comprimido .rar desde el siguiente enlace:



Después de varias tardes de trabajo también he podido confeccionar un esquema parcial del IREG PV-3, en donde pueden distinguirse las distintas partes y ver su principio de funcionamiento, aunque de momento no he tenido tiempo de incluir la parte de conexionado más intrincado correspondiente a los zócalos, la cual, para una mejor comprensión, he sustituido por la forma en que estaría conectada una única lámpara.




  Deshojando el funcionamiento del IREG PV-3

Ahora, si observamos el circuito descubrimos algunos detalles interesantes:

1) Todo el comprobador funciona con corriente alterna, y las válvulas probadas actúan como rectificadoras, conduciendo sólo durante el semiciclo positivo.

2) La tensión "negativa" necesaria para la polarización de la reja de control se obtiene mediante dos bobinados de 10 y 50 volts, que están invertidos en fase con respecto al resto de salidas, como por ejemplo la tensión de placa y de pantalla (obsérvese que la salida de 0 volts que va a masa, es la tercera comenzando por arriba, y por tanto cualquier tensión alterna que salga a uno y otro lado de la misma estará invertida de signo)

3) Las tensiones de filamento van de 1,4 a 117 volts, en 18 tensiones distintas. De estas mismas salidas, la de 4 volts alimenta la lamparita piloto, y las de 50 y 117 se utilizan también para alimentar la placa y la reja pantalla de las válvulas. Para ello, ambas tensiones van a sendos conmutadores de 1 circuito cuatro posiciones, denominados en el esquema "V. reja pantalla" y "V. placa".

4) Las dos posiciones superiores de estos conmutadores, de 200 y 250 volts, parten de sendos bobinados adicionales. Aquí, un error en el serigrafiado dice que las tensiones utilizadas son 50, 100, 200 y 250, cuando en realidad son de 50, 117, 200 y 250.

5) La salida del contacto central del conmutador de tensión de placa va a una resistencia bobinada de 200 Ohms y seguidamente al conmutador de shunts que convierten el instrumento (que normalmente es un microamperímetro), en miliamperímetro, con escalas de 5, 10, 100 y 500 mA.

6) otro circuito parte de la salida de 117 Vca del transformador, y a través de un condensador de 47 nF. alimenta una bombillita de neon en paralelo con una resistencia de 300 K. La utilidad de esta parte es detectar continuidad del filamento, y posibles cortocircuitos dentro de la válvula. El procedimiento concreto se detalla en la hoja 1 y 2 de las instrucciones.

7) La tensión negativa de reja de control, las tensiones de placa y de pantalla y este último circuito detector de cruces, van hasta los ocho conmutadores que seleccionan los contactos, y que permiten la adaptación a muchos zócalos y en un mismo tipo probar válvulas de distinta estructura interna. De manera que en cada pin del zócalo vamos a poder seleccionar la presencia de una placa, de una reja pantalla, de una reja de control, podremos dejar el contacto sin conexión, testear continuidades y cortocircuitos o poner el pin a masa, como por ejemplo los cátodos y las rejas supresoras. La distribución de estas posibilidades está reflejada en un gráfico de la parte baja del esquema.

8) Este sistema es muy versátil y permitirá probar cualquier tipo de válvula, esté o no en las tablas de características, con sólo averiguar en un prontuario o vademecum las conexiones internas, la tensión de filamento y las tensiones e intensidades típicas de los electrodos.

9) El ajuste variable de tensión inversa de reja permite hallar la transconductancia de la válvula, mirando que diferencia de intensidad de placa se produce al variar 1 volt la polarización de reja (entendiendo siempre que variamos la tensión alterna eficaz que se le aplica) y multiplicando el resultado por 1.000. En las pruebas efectuadas he podido comprobar incluso la variación de la transconductancia dependiendo del punto de la curva en que se efectúa la medida, lo cual refleja además la pendiente de la misma.
He añadido un condensador de 330 pF. que no estaba en el circuito original, ya que en algunos casos he observado oscilaciones de las lámparas en el rango de radiofrecuencia, que desvirtúan las lecturas.
Con este ajuste variable y un poco de paciencia, se puede incluso confeccionar las curvas de una válvula.

10) En serie con el circuito de polarización de reja hay un pulsador rotulado como "Gas", el cual cortocircuita una resistencia de 100 K Ohms. Si al apretar el pulsador disminuye la intensidad de placa, significa que en la válvula hay un vacío defectuoso, puesto que al disminuir la impedancia de entrada por efecto de la propia conductividad de los iones del gas se produce una corriente inversa de reja que a su vez causa una caída de potencial en la resistencia. Este defecto puede presentarse en válvulas muy antiguas con el getter en mal estado o demasiado selectivo con los tipos de gas, o incluso en otras más modernas de potencia.

11) Aparte de los 18 zócalos de válvulas de muy diversos tipos, hay un pequeño zócalo de bayoneta para comprobar lámparitas de tipo dial, que podremos alimentar cambiando la tensión del conmutador selector de tensiones de filamentos.

Como ya he dicho, el circuito trabaja con corriente alterna pero rectificada por la propia lámpara, la cual la convierte en continua, pero pulsante, ya que no hay condensadores de filtro. Por este motivo, todos los valores se referirán a tensiones e intensidades eficaces, y no de pico, lo cual no plantea ningún problema puesto que la aguja del indicador, con su inercia, efectúa la adecuada integración.


  Conductancia Mutua o Transconductancia

Ampliando un poco el concepto de conductancia mutua o tansconductancia (S), diremos que es el cociente de la variación de la intensidad de placa (Ip) con respecto a la variación de la tensión de rejilla (Vg). Este valor se refleja en la pendiente de las curvas Ip/Vg, donde se observa que normalmente el valor de la Transconductancia en menor para altos valores negativos de polarización de rejilla y por tanto bajos valores de intensidad de placa, y mayor a menos tensión inversa de rejilla y más corriente de placa, naturalmente sin llegar al valor de Vg de cero volts, en que dicha reja ya no opondrá ningún freno al paso de electrones y por tanto no hay incrementos de Ip y la curva tiende a ponerse horizontal. Para valores sobre cero de Vg se observa incluso una disminución de la corriente de placa (pendiente negativa), ya que la propia reja es ahora positiva y también está atrayendo electrones, lo cual se traduce en una corriente directa de reja que se resta a la de placa.




En el IREG PV-3 la medida de la transconductancia se puede efectuar de manera manual polarizando la reja a dos tensiones distintas con el potenciómetro "V. Reja" y anotando sendas intensidades de placa. Después restamos los valores de las dos medidas y dividimos el incremento de Ip por el del incremento de Vg. Si las unidades de Ip son mA. y de Vg son voltios, bastará multiplicar el valor por 1.000 para obtener la Transconductancia en "mho" o micromho (unidad que es de "conductividad", algo así como la inversa de "resistencia" representada por el ohmio)

Esta medida sería muy exacta si para ella utilizáramos corriente continua y un voltímetro preciso para establecer la tensión de reja, pero en nuestro caso, la alimentación es de alterna rectificada y por tanto la "integración" final efectuada por el miliamperímetro sobre la corriente de placa estará influenciada por la suma de todas las medidas de los valores instantáneos de Ip/Vg, es decir, el resultado será la "media" de muchas "Transconductancias" puntuales distintas a medida que crece el semiperíodo de 50 Hz. y por tanto es seguro que los valores reflejados serán algo diferentes del primer caso.

Respecto a la Transconductacia y su variación tanto con la tensión de placa como con su corriente (afectada por la polarización de rejilla), podemos observar en el gráfico anterior que corresponde a un triodo, como la pendiente de la curva es menor para bajas intensidades de placa, después se estabiliza en una zona más "lineal" y comienza a frenarse de nuevo en el punto de saturación. De ello podemos derivar que cuando diseñamos un circuito, normalmente interesa que los valores máximos y mínimos se muevan dentro de la zona lo más "lineal" posible, ya que en caso contrario, al amplificar de forma distinta los valores de la onda de entrada, se introducirá una distorsión apreciable en la salida.

Y sin embargo, hay un caso en que se aprovecha e incluso se busca trabajar en la zona "baja" de pendiente cambiante. Que es precisamente cuando la válvula ha de actuar en modo de ganancia variable en el circuito de CAG (Control Automático de Ganancia) de un receptor o de un amplificador de audio. Existen incluso para este caso las llamadas válvulas de "mu" variable, es decir, válvulas que por su diseño presenta una gran variación de pendiente en la zona baja, y cuya ganancia podemos ajustar variando la polarización continua de reja.
Estas válvulas, no obstante, no pueden trabajar en esta zona con amplitudes altas de señal, porque la distorsión sería notable, especialmente en equipos de baja frecuencia.





  El esquema completo del IREG PV-3

Después del tema de la transconductacia, que me ha servido para refrescar olvidadas lecturas en manuales y revistas de los 60, sigo con lo del comprobador IREG VP-3. Por fín acabé el esquema completo, incluyendo el conexionado de los zócalos, que muestro a continuación.




Bien, una vez desvelado tanto el circuito como funcionamiento del comprobador, procederemos a trabajos más estéticos, como adecentar un poco el frontal de aluminio, procurando naturalmente no borrar la serigrafía de los controles y pintar con dos capas de pintura martelé gris la propia caja metálica posterior. Pero mientras esperamos que la pintura se seque queda algo importante por hacer, se trata de confeccionar una nueva caratula de escalas de valores para el microamperímetro. Que deberá tener cuatro escalas; de 5, 10, 100 y 500 mA.. Dichas escalas, a nivel de gráficos se reducirán a sólo dos, puesto que basta una de ellas con gradaciones de 0 a 5 y otra de 0 a 10, sabiendo que en el primer caso deberán aplicarse los multiplicadores X 1 (0-5 mA) y X 100 (0-500 mA), y en el segundo caso X 1 (0-10 mA) y X 10 (0-100 mA).

En un principio no disponía de una imagen del indicador original del PV-3, y por tanto no sabía si contenía escalas adicionales, como la típica verde/roja, que en muchos comprobadores de lámparas indica de forma indeterminada si la válvula está "bien o mal" con respecto a sus características de fábrica. Pero en el manual del IREG no he visto ningún ajuste que indique la "compensación" necesaria a aplicar a cada válvula para que su estado pueda reflejarse en una escala semejante, y por tanto es seguro que no la lleva. También tuve la idea de añadir una escala de "Transconductancia" (que probablemente tampoco estaba en el original), pero lo descarté por la dificultad de establecer puntos fiables en la tensión de reja. Así que la idea final fue incluir sólo las cuatro escalas de intensidad resumidas en dos.

Mientras estaba pensando como confeccionar las nuevas escalas de forma estética, un compañero de un foro que también tiene un PV-3 me pasó una imagen original del indicador, con lo que pude comprobar que estaba en lo cierto respecto a las escalas.




Hasta ahora, para realizar frontales y escalas siempre lo he hecho a mano o mediante el Adobe Potoshop. Pero en el primer caso queda muy chapucero y en el segundo te da un trabajo de órdago, ya que este potentísimo programa de tratamiento de imágenes no está preparado para gráficos que son más del tipo vectorial, y existe además el problema posterior de efectuar las gradaciones siguiendo patrones lineales o logarítmicos y de colocar después los valores correspondientes. Por suerte aquí fue cuando encontré el Galva.


  Galva V 1.85, programa de trazado de carátulas y frontales

Este sencillo pero potente programa es obra de J.P. Gendner, un radioaficionado francés con el indicativo F5BU. Está escrito en Visual Basic y es gratis y de libre distribución, lo cual demuestra una generosidad que siempre es digna de agradecer. El programa sólo ocupa 2,7 MB y puede localizarse y descargarse desde muchos sitios de Internet con sólo introducir su nombre en el buscador, pero como algunos enlaces están desactivados, lo incluiré en mi propio servidor, desde donde se podrá bajar sin problema alguno.





Una vez instalado el programa, compruebo que su sencillez es sólo aparente, ya que no se trata de un editor gráfico sino de un verdadero "entorno de programación" dedicado a la función específica que hemos citado. Las imágenes y textos aparecen a partir de un intérprete de órdenes que el usuario escribe en un listado, y que si bien al principio puede parecer confuso, realizando algunas pruebas, en muy poco tiempo se consigue crear gráficos de cierta complejidad. Una vez en este punto, cambiar cualquier disposición de tamaño o forma de los componentes es sencillo, ya que el programa adapta los arcos, las marcas y los números a cualquier modificación que se efectúe.
Para ayudar en el aprendizaje, el programa dispone archivos de extensión .dat con de 82 ejemplos en los que puede verse la correspondencia entre las órdenes y su resultado, a la vez que es muy posible que alguna de ellas se adapte con pocas modificaciones a lo que nosotros necesitamos.

A continuación el programa que he realizado en apenas media hora para crear el gráfico del miliamperímetro del IREG, y que puede cargarse en el Galva bajando el archivo .dat correspondiente o más facil aún, con sólo copiar y pegar listado de texto que viene a continuación, en la columna de la derecha. Seguidamente se pulsa F4 y ya tendremos el gráfico visible. La impresión del mismo, como en cualquier programa de Windows, se efectúa con la opción Imprimir del menú Archivos.


  

Una vez conseguida la impresión sobre papel tipo cartulina de cierto grosor, y como muestra la secuencia de cuatro imágenes que viene a continuación, desmontamos el instrumento indicador, rascamos la antigua escala, recortamos la nueva y la pegamos con cola de contacto transparente sobre el soporte metálico. Comprobamos que la aguja tenga libre recorrido hasta el final de escala, levantándola un poco en caso de ser necesario, y tras limpiar cuidadosamente el interior del galvanómetro, cerramos de nuevo la tapa.



Y poco más queda por hacer, montar el frontal del comprobador en su caja-soporte, abrir nuestro cajón de válvulas de radio y rememorar el buen hacer de aquellos viejos técnicos en electrónica que con pocos medios y mucha dedicación conseguían que nuestras radios y teles funcionaran durante varias décadas sin tener la nefasta sensación actual que había que tirarlas al poco de adquirirlas porque ya se habían pasado de moda.


    

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