Elektroniputken vikamekanismit

1. Tyhjiön laatu

kysymys: “putken yläpää on musta / kiiltävä / kirkas / valkea / kirjava/ ???  eli se on rikki “?
Vastaus: Putken yläpäässä oleva kirkas (tai tietyillä valmistajilla hieman tummahko) osa on Getteri. Tämä on tehty putken valmistuksen yhteydessä, ja sen oikea väri on siis tasaisen kiiltävä (tai tasaisen tumma). Joskus getteri voi olla putken sivussa, jolloin yläpää on puhtaan lasin värinen.
Getterin värin perusteella voi kertoa jotakin putken tyhjiön laadusta:

  • Valkoinen, jauhemainen getteri kertoo, että tyhjiö on täysin menetetty, eli putki on halki. Tällainen “ylioppilas” kannattaa siis vaihtaa uuteen välittömästi.
  • Reunoiltaan harmaa tai sateenkaaren värinen getteri kertoo putkesta, joka on tullut käyttöikänsä päähän. Anodista ja muista elektrodeista irronneet kaasut ovat syöneet getteriä. Kuitenkin, hehkuttamalla tällaista putkea 1/2 tuntia ennen anodijännitteen päällekytkentää, tyhjiön laatu paranee oleellisesti, ja putki saattaa toimia vielä satoja tunteja ilman mitään ongelmia.

fail1
Vasemmalla suhteellisen hyväkuntoinen putki (vain pientä “sateenkaarikuviota” näkyvissä getterin reuna-alueilla), oikealla tyhjiö on menetetty (putki halki), ja getteri muuttunut maitomaisen valkeaksi

Hilavirran mittaus on toisinaan helppo tapa tarkistaa tyhjiön laatu. Paremmissa putkitestereissä on tähän tarkoitettu testauskytkentä. Siis jos tyhjiö ei ole hyvä, ionit kuljettavat virtaa myös hilalta katodille päin, putkessa on “hilavuotoa”

2. Katodin myrkytys

Kysymys: saako vahvistimen jättää yöksi Standby- päälle?
Vastaus: 15-30 minuuttia on sopiva yläraja standby – toiminnalle
Jos putki on pitkän aikaa päällä, mutta anodivirta on liian matala, katodi saattaa mennä pilalle. Kuumassa katodissa on käynnissä kemiallinen reaktio, loppuunpalaneen bariumin tilalle syntyy jatkuvasti uutta. Liian pienellä anodivirralla bariumin ja strontiumin suhde menee sekaisin, katodin emissio pienenee. Tätä voidaan vähentää, jos hehkujännitettä pudotetaan 20% standby- tilassa.

Vastaavasti alihehkuttaminen on tuhoisaa: jos maksimivirta otetaan viileästä katodista, katodivirta pakkautuu tiettyihin “kuumiin pisteisiin”, jotka palavat nopeasti pilalle. Tämän jälkeen kuuma piste siirtyy toiseen paikkaan ja vikaantuminen jatkuu. Kannattaa siis antaa vahvistimen lämmetä rauhassa ennen kuin käännetään standby- kytkin päälle ja aletaan soittaa täysillä! Kuumien pisteiden aiheuttama vaurio saattaa lopulta polttaa reiän putken katodiin, ja sulaneet katodin palaset tekevät putken sisään oikosulkuja

3. Mekaaniset vauriot

Soittamalla kombovahvistimella “nupit kaakossa” saa pikkuhiljaa putket huonoon kuntoon. Suurimmat ongelmat ilmenevät pääteputkissa: Ohjaushila (kuparista kasattu, mutta kuitenkin melko hento verkkomainen rakenne) kaivaa pikkuhiljaa suuret kolot kiille-eristeeseen, ja pääsee sitten liikkumaan suhteessa katodiin. Kun hilan ja katodin etäisyys muuttuu, putken virta muuttuu rajusti. Putkesta tulee siis mikrofoninen. Tämän vian diagnoosi on helppo: naputa putkea kevyesti sormenpäällä (älä polta sormeasi…):, jos kaiuttimesta kuuluu helinää, putki on viallinen. Mikrofonisuutta ilmenee myös etuasteen putkissa, ja onkin suositeltavaa, että ainakin etuasteen 1. putkeksi valitaan erityisesti vahvistettu versio (12AX7:n tilalle 12AX7WA tai 7025). Toinen tapa välttää tärinävaurioita on käyttää erillistä kaappia ja nuppi- vahvistinta.

Katodin päällyste saattaa myös hilseillä irti. Näin saattaa tapahtua, kun putki ikääntyy tarpeeksi, tai vahvistimesta otetaan heti täysi teho ilman esihehkutusta. Irronneet oksidikappaleet putken sisällä saattavat aiheuttaa oikosulun ohjaushilan ja katodin välille, mikä varsinkin pääteputkissa aiheuttaa massiivisen anodivirran kasvun ja lopulta sulakkeen palamisen. Sulakkeen vaihdon jälkeen vahvistin saattaa toimia näennäisen hyvin kuukausien ajan, kunnes vika uusiutuu jälleen. Joskus putken sisällä liikkuu irtonaisia valkeita hiutaleita, nämä saattavat toisinaan olla juuri irronnutta katodin oksidikerrosta.

Vuoden 2006 jälkeen markkinoille on ilmestynyt pääteputkia, joiden kantapiikkien juotoksissa on käytetty RoHS-direktiivin mukaista juotostinaa. Huonolaatuinen tina aiheuttaa luotettavuusongelmia, joten erään maahantuojan ohje onkin “… jos putki rutisee, voi kantapiikit kiristää…”. Huokutteleva vaihtoehto olisi poistaa huonolaatuinen juotostina ja korvata se oikealla 60/40 tinalla, mutta tämä ei sekoitu kovin hyvin lyijyttömään…

4. Anodin ylikuumeneminen

Kysymys: Putket punaisena- soundi paranee?
Vastaus: ei parane, mutta soitto loppuu hetken kuluttua
Elektroni sinänsä on pieni ja kevyt esine. mutta kun niitä on paljon, ja niiden vauhtia kiihdytetään voimakkaassa sähkökentässä, niin anodiin törmätessään niillä on valtavan suuri liike-energia. Katso vaikka toimivan vahvistimen pääteputken anodin kyljessä olevasta aukosta sisään: näet punaisen loisteen (joka tulee pääasiassa katodilta), mutta kun standby- kytkin menee päälle, tämä väri kirkastuu, ja siihen tulee muunkinlaista hohdetta: sinertävää tai violettia valoa, johon jää “luuranko”- maiset varjot hilasta. Anodille törmäävät elektronit siis luovuttavat energiansa tässä törmäyksessä, kehittäen valoa ja lämpöä. Normaaliolosuhteissa anodi jaksaa hävittää tämän lämpöenergian pois säteilemällä.

Jos lepovirta on liian suuri, anodin häviöteho kasvaa liian suureksi ja anodi menee punaiseksi. Pieni punastuminen ei välttämättä heti erotu soundissa, mutta se kuitenkin heikentää putkea melko nopeasti: anodista alkaa irrota kaasuja, jotka turmelevat tyhjiön. Getteri tietysti sieppaa nämä kaasut itseensä, mutta kun getteri on kulunut loppuun, putki on pilalla.

fail2

Toisaalta rajusti kasvanut anodivirta saattaa aiheuttaa sekundääriemissiota, eli anodilta irtoaa elektroneja, jotka seikkailevat putkessa, kunnes löytävät paikan minne mennä. Valitettavasti tämä kohde on usein suojahila, joka joutuu ylimääräiselle rasitukselle. Tällainen ryöstäytyminen kuuluu välittömästi soundissa, bassopää menee tukkoon, soundi “väsähtää”. Putken anodi loistaa oranssina, ja muutaman sekunnin kuluttua sulake palaa.

Joskus anodin ylikuumeneminen saattaa kestää kauan sulaketta polttamatta, tällöin seuraukset näkyvät putken lasikuoren sisäpintaan höyrystyneen metallin muodostamana “peilinä”

5. Suojahilavirta

Jos Pentodiputken anodin potentiaali putoaa alemmas kuin suojahila, katodilta irtoavat elektronit löytävät tästä mieluisamman päämäärän. Valitettavasti suojahila ei ole suunniteltu keräilemään ylimääräisiä elektroneja, vaan se ylikuumenee hyvin nopeasti. Muutaman sekunnin kuluttua se on punainen, ja alkaa luovuttaa kaasuja putken sisään. Jos tilanne jatkuu pitkään, saattaa suojahila sulaa, ja sulanut metalli aiheuttaa oikosulun putkessa.

Yleensä suojahilavirta pysyy sallituissa rajoissa, vahvistimen suunnitteluperiaatteiden mukaisesti. Mutta jos unohdat kytkeä kaiuttimen,  se kostautuu tällä tavoin: anodille tarkoitettu virta ei pääsekään pääteasteesta ulos, vaan ohjautuu suojahilalle. Samoin liian suuri kaiutinimpedanssi kuluttaa hiljalleen putkia tällä tavoin

6. Ohjaushilan ylikuumeneminen

Ohjaushilan sijointi katodin vieressä aiheuttaa hilan lämpenemisen normaalissakin toiminnassa. Jos putkessa on huono tyhjiö tai se on biasoitu korkealle lepovirralle, saattaa hila toisinaan lämmetä punahehkuiseksi. Tämä aiheuttaa ohjaushilassa emissiota, joka muuttaa rajusti hilan potentiaalia, aiheuttamalla voimakkaan hilavirran. Yleensä lopputuloksena on anodivirran ryöstäytyminen ja putken nopea palaminen. Soundi menee huonoksi muutaman minuutin soiton jälkeen.

7. Putken oletettu elinikä

Kysymys: Kuinka usein putket on uusittava?
Vastaus: melko harvoin. Kitaristit vaihtavat putkia aivan turhaan. Kuitenkin pääteputkien lepovirran tarikistaminen ja putkien keskinäinen yhteensovittaminen takaavat pitemmän soittonautinnon.
Tavalliset vahvistinputket kestävät useita tuhansia tunteja. Oikein biasoituna pääteputkien keskimääräinen elinikä on 1000-5000 tuntia, onpa vastaan tullut laitteita joissa on ollut virta päällä 20 vuotta ilman että pääteputkia on koskaan vaihdettu! Varsin suuri vaikutus on myös sillä, onko vahvistin A vai B- luokkaan biasoitu: Varsinkin VOX AC-30 on varsin vaikea tapaus: putkien anodihäviöteho on käytetty viimeistä wattia myöten hyväksi, ja putket kuluvat nopeasti. kestoikä on putkien laadusta riippuen muutamista sadoista tunneista ylöspäin.

Etuvahvistinputket kestävät pitempään. Anodi ei yleensä käy kuumana, ja katodi on suunniteltu juuri sille ainoalle oikealle lepovirralle. 10,000 tuntia ei ole mikään ongelma, usein näkee 30 vuotta vanhoja ammattikäytössä olleita laitteita, joissa on vielä alkuperäiset etuvahvistinputket. Ja putkimittari sanoo, että nämä putket ovat uudenveroisia.

On myös olemassa Special Quality- putkia, jotka on tarkoitettu ammattikäyttöön. Tehdas takaa katodin kestävän vähintään 10,000 tuntia (erikoisempi katodin valmistustekniikka), mekaaninen rakenne on usein myös lujempi. Joillekin SQ-. putkille luvataan uskomaton tärinän- ja iskunkestävyys: 900G!
10,000 tuntia vastaa yli vuoden yhtäjaksoista käyttöä! 8 tuntia illassa, 5 päivää viikossa soittava saa takuuajan täyteen 5:ssä vuodessa. Ja tämänkin jälkeen putket ovat vielä kuin uudet

8. Kikkoja

  • Varastosta löytynyt vanha putki pitää hehkuttaa puoli tuntia ennen anodijännitteen päällekytkentää. tällä tavalla Getteri lämpenee ja sitoo paremmin putkessa olevat kaasut itseensä. Tyhjiö siis paranee
  • Loppuun palanut putki saa uutta voimaa, jos sitä hehkutetaan korkeammalla hehkujännitteellä muutamia minuutteja. Tämä kuumentaminen irroittaa katodista bariumia, ja emissio paranee. Tämä kikka oli aikanaan suosittu, kun telkkarin kuvaputki alkoi himmentyä. Liiallinen ylihehkuttaminen lopulta polttaa hehkulangan poikki.
  • Vahvistimen käynnistäminen ja esilämmitys standby- tilassa pidentää putkien elinikää. Tyhiö paranee, lasikupu lämpenee joten siinä ei tule kovin rajuja jännityksiä soiton aikana. myös katodi ehtii stabiloitua, eikä siihen pääse syntymään kuumia pisteitä. Kylmän vahvistimen sisään mahdollisesti tiivistynyt kosteus saadaan myös tällä tempulla poistettua.
  • Standby- tilassa muutama minuutti soiton jälkeen: taas minimoidaan lasikuvun jännityksiä. Älä kuitenkaan jätä vahvistinta useiden tuntien ajaksi standby- tilaan, katodin myrkytys saattaa turmella putken.
  • Älä vaihda putkitasasuuntaajan tilalle diodeja. Poksautat tällä tempulla vanhan vahvistimen suotokondensaattorit.

9. Lähteet:

Tapio Köykkä: radioputkien valmistuksesta 1946
Sylvania News 1957