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Das gehörrichtige Pegelmeter mit magischem Auge Letzte Änderung: 21.4.2024 |
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Pegelanzeige mit logarithmischer Skala
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Magische Fächer und Balken
Von links nach rechts: zwei EM84, von Telefunken und von Ultron, eine EM80 von Telefunken. Für Magische Augen aus alten Röhrenradios finden sich auch heute noch zahlreiche Bastelvorschläge und nützliche Verwendung. In diesem Projekt geben wir auch Demodulatorröhren wie der EBC91 oder EABC80 einmal eine Chance, Röhren, die meist ewig in der Bastelkiste liegen bleiben.
Die EM84 zeigt einen geteilten Leuchtbalken, der sich schließt. Die EM80 ist ein magischer Fächer. Die fingerförmige Metallkappe zeigt einen schmalen vertikalen Leuchtstreifen, der sich fächerförmig öffnet. Die Breite des Leuchtmusters ist bei allen Typen ziemlich genau proportional zur negativen Steuerspannung am Eingang. |
Das steuerbare Leuchtbild
Abstimmanzeigeröhren oder Magische Augen wie diese EM84 besitzen in der Regel zwei Röhrensysteme: das eigentliche Anzeigesystem und eine Triode. Das Anzeigesystem sendet ein auseinanderlaufendes Elektronenbündel von der Kathode auf den Leuchtschirm. Die Triode verstärkt das Eingangssignal und legt es an den Steuersteg des Anzeigesystems, der in der Mitte des Elektronenbündels angebracht ist und die Elektronen aus der Mitte des Leuchtschirms ablenkt. Bei 0 Volt am Steuergitter der Triode entsteht in der Mitte des Leuchtbalkens daher ein weiter Schatten. Bei −16 Volt ist der Schatten verschwunden. |
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Der Schaltplan des Pegelmeters
Ein Pegelmeter ist eine logarithmische Spannungsanzeige. Es zeigt den Pegel auf der Dezibel (dB)-Skala linear an. Daher muss vor das Gitter der Anzeigeröhre, das linear reagiert, ein Logarithmierer geschaltet werden. Dazu dient eine weitere Röhre. Die EBC91 (= 6AV6) besteht aus einem Trioden- und zwei Diodensystemen und übernimmt diese Funktion. Rechenbeispiel Ein Verstäker erzeugt bei P = 10 W Leistung und einem Lautsprecher von R = 4 Ω Impedanz eine Spannung von U10W = √(PR) = √(10 W x 4 Ω) = 6.5 V Das ist schon richtig lautes Party-Getöse! Dagegen reichen 0.1 W für Zimmerlautstärke, also U0.1W = 0.65 V am Lautsprecher. An einer leisen Musikstelle gibt er vielleicht nur 1 mW ab: U0.001W = 0.065 V. Das Spannungsverhältnis ist 100:10:1. In Dezibel (dB) sind die Pegelverhältnisse jeweils gleich v(dB) = 20 lg U10W/U0.1W = 20 lg U0.1W/U0.001W = 20 dB wobei lg der Zehnerlogarithmus ist: lg 10 = 1. Die Frage ist also: welches Pegelverhältnis, gemessen in dB, umfasst der Messbereich unseres Pegelmeters? |
Die Funktionsweise
Der Eingang des Pegelmeters wird direkt an den Lautsprecherausgang des Audioverstärkers angeklemmt. Die Germaniumdiode OA180 läßt von der Lautsprecherspannung nur die positive Halbwelle durch, weist die negative aber ab. Die positven Halbwellen gelangen über den Widerstand von 47 kΩ an die Anode der Diode d1 in der EBC91. Durch sie fließt ein Strom, der durch diesen Widerstand bestimmt wird und linear mit der Eingangsspannung zunimmt.
Die Triode verstärkt das Signal auf den für die EM84 nötigen Wert. Mit dem Poti im Anodenkreis wird das Pegelmeter auf einen frei wählbaren Bezugswert eingestellt. Die verstärkte Impulsspannung gelangt über den 0,1-µF-Kondensator an die Anode der zweiten Diode d2, die es auf die Spitzenspannung gleichrichtet. Diese wird geglättet und gelangt zum Steuergitter der EM84. Der Leuchtbalken verändert sich als Funktion der Eingangsspannung also logarithmisch, das heißt, in Bezug auf den dB-Pegel linear.
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Wir ermitteln den Messbereich
Die Wirkung des Logarithmierers ergibt sich aus dem Verhältnis der Spitzenspannung an der Anode der Triode zur Eingangsspannung. Die Eingangsspannung (horizontale Achse) ist auf einer logarithmischen Skala aufgetragen. Wie man sieht, ergibt sich nahezu eine linear ansteigende Gerade. Die Ausgangsspannung des Logarithmierers ist tatsächlich zum Effektivwert der Eingangsspannung proportional. Bei jeder Verdopplung der Eingangsspannung im Bereich zwischen 0.2 und 4 V erhöht sich die Amplitude des Impulssignals um 20 V. |
Die praktische Funktionsprüfung
Diese Kurve zeigt die Steuerspannung des magischen Fächers als Funktion der Ausgangsleistung eines Verstärkers mit 5-Ω-Lautsprecher im Bereich zwischen 10 mW und 4 W abgegebener Leistung. Die Auslenkung des magischen Balkens der EM84 gegenüber der Null-Position ist zu dieser Spannung ungefähr proportional. Resultat: der darstellbare Pegelbereich entspricht Ausgangsleistungen zwischen 10 mW und 4 W. Das entspricht also einem Messbereich von 26 dB. Welchen Messbereich könnte man bei direkter, linearer Ansteuerung der EM84 erwarten? Der magische Balken reagiert auf Steuerspannungen zwischen -2 und -16 V am Gitter. Das sind ungefähr 8 dB. Er würde sich überhaupt nur bei den ganz lauten Stellen bewegen, aber bei den leiser Musik wäre gar nichts zu erkennen. |
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Andere Röhren gehen auch... Eine EABC80, die in vielen Röhrenradios im AM/FM-Demodulator und im Niederfrequenzteil eingesetzt wurde, ist übrigens eine gute Alternative für die EBC91/6AV6. Sie hat besitzt neben ihrer Triode drei Dioden, die im Pegelmeter gut einsetzbar sind. Allerdings unterscheiden sich die Dioden etwas: Die Diode d1 mit Anode an Pin 6 des Novalsockels ist hochohmig und eignet sich für den Logarithmierer, während Diode d3 mit Anode an Pin 1 als Gleichrichter für das Ansteuersignal der EM84 taugt (d2 in der Schaltung). Beide Dioden haben mit der Triode einen gemeinsamen Kathodenanschluss. Das passt also. Die Diode d2 (Anode an Pin 2) dagegen hat einen eigenen Kathodenanschluss an Pin 3. Man könnte sie als Ersatz für die Germaniumdiode in den Eingangskreis legen.
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EABC 80 und EBC 91
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