Storia di una valvola - 01A 

di Orso Giacone Giovanni

Una delle più popolari valvole mai prodotte, unitamente alle sue copie e derivate, fu la UX201A,costruita dall’RCA nel 1922. Essa fu sicuramente la più utilizzata su un enorme quantità di ricevitori, sia commerciali che auto costruiti, dal 1922 al 1936, soprattutto negli US.

Pilastro per la produzione delle radio negli US e battezzata nel ”Official Radio Service Manual” di Gernsbach (1932) come “the grand old man of radio”, la venerabile valvola UX201A viene considerata da molte autorità del settore come la più popolare valvola mai realizzata. Nel 1929 Radio New stabilì che molte valvole derivate dal progetto originale, indubbiamente, vennero costruite con altre sigle.

In produzione per circa 20 anni, questa prestigiosa valvola fu non solo il cavallo di battaglia dei primi anni della radio, specialmente in America, ma rimase in produzione, come ricambio, durante l’età dell’oro degli anni ’30. Essa rimase tale fino a che, nell’aprile 1940, la Radiotronics annunciò che la ‘01A non sarebbe stata più prodotta dalla RCA.

La valvola triodo fu brevettata in Germania da Robert Von Lieben nel 1906 e circa un anno dopo, in America, da Lee de Forest. Queste erano valvole “soft” (ripiene di gas inerte) in quanto allora si pensava che la presenza di alcuni gas fosse essenziale per il loro funzionamento.

L’ “Audion” di De Forest rimase un piccolo oggetto strano, non compreso e non utilizzabile fino a dopo il 1912 quando i laboratori della General Electric e della Western Electric, in modo indipendente, iniziarono programmi di indagini e di sviluppo su di esso. Mentre l’interesse degli ingegneri della Western Electric era rivolto all’audio frequenza dei ripetitori telefonici, la General Electric si concentrò sulle applicazioni delle radio comunicazioni. Dal 1915, entrambe le strutture svilupparono la valvola triodo per farla divenire un ottimo dispositivo elettronico in grado di essere costruito in grande quantità con caratteristiche prevedibili e garantite.

Per fornire una sensibilità superiore alla rivelazione, era ammessa la presenza di una piccola quantità di gas mentre era saldamente radicata la necessità di un vuoto spinto, “hard”, per le applicazioni di amplificazione.

Quantunque vi fossero alcune equivalenze nei progetti delle due organizzazioni, erano presenti delle diversificazioni significative.

La Western Electric sviluppò i filamenti rivestendoli con ossidi terrosi, facendoli funzionare a basse temperature mentre i filamenti usati dalla General Electric erano di tungsteno puro e funzionavano a temperature elevate, praticamente al colore bianco. Un’ulteriore scoperta avvenne nel 1913 quando fu rilevato che la presenza di torio nel tungsteno che veniva utilizzato per i filamenti delle lampadine, incrementava l’emissione a basse temperature. C’era comunque il problema del suo impiego e le ulteriori indagini vennero accantonate.

Nel 1914, la Western Electric introdusse per la valvola, una base con 4 corti piedini e un piolo laterale a baionetta per il fissaggio sullo zoccolo. Era questa la base “UV” (U = unit; V = vacuum tube), utilizzato per molte delle future valvole.

Quando l’America partecipò alla I Guerra Mondiale, entrambe le Società produssero un elevato numero di valvole per l’impiego militare; la General Electric ne produsse, da sola, oltre 205000.

Al termine del conflitto, l’American Navy divenne molto interessata alla sua futura sovranità sulle comunicazioni radio marittime. Il futuro delle comunicazioni radio a lunga distanza dipese allora dall’alternatore di Alexanderson, costruito dalla General Electric, mentre Marconi negoziava per avere i diritti su questi macchinari per un potenziale monopolio su tutto il mondo.

Successivamente a una serie di negoziazioni estremamente contorte, nelle quali ottenne il successo l’ “American Marconi” e con esso anche molti brevetti e diritti di fabbricazione, il 19 ottobre 1919, la General Electric costituì una compagnia operativa denominandola Radio Corporation of America. La General Electric si associò progressivamente con l’American Telephone e Telegraph, la Western Electric, la United Fruit Co., la Wireless Specialty Co. e la Westinghouse.

Questo accordo tecnico e commerciale fu fatto non solo per contrastare il monopolio di Marconi ma con esso si evitò una quantità di problematiche con i brevetti. Alla fine l’RCA fu lei stessa a essere nei guai sui monopoli, ma ciò non fa parte di questa storia.

L’RCA annuncia l’UV201

Prima del 1930, l’RCA era unicamente un’organizzazione operativa e commerciale, dipendeva dalla General Electric e dalla Westinghouse per le ricerche e le apparecchiature. La General Electric sviluppò una serie di valvole destinate alla sperimentazione e alle richieste dei primi radioamatori oltre che a un nuovo potenziale mercato nella radiodiffusione circolare e, nel novembre 1920, venne introdotto un triodo UV di impiego generale, denominandolo con la sigla UV 201. Una valvola similare, la UV200 che usava gli stessi elettrodi ma conteneva una piccola quantità di gas argon venne destinata all’uso di rivelatrice.

La UV201 richiedeva una tensione anodica di 90 V, una tensione di polarizzazione di griglia di 4,5 V e aveva un fattore di amplificazione di 8, una resistenza di placca di 11000 Ω e una transconduttanza di 0,675 mA/V. Benché, come risulterà in seguito nell’impiego, questa fosse una prestazione molto modesta, la sua conduttanza mutua risultava doppia di quella della valvola equivalente europea “R” e della Marconi V24.

Il filamento della valvola della General Elecric, di tungsteno puro, richiedeva veramente troppa corrente per un funzionamento economico con le batterie a secco.

Una sorgente più pratica era fornita, per lo standard Americano dei 6 V, dalle batterie per auto che potevano essere scaricate fino a circa 5,5 V. Accettando una caduta di tensione di 0,5 V causata dalla resistenza dei conduttori, la tensione di filamento della UV201 era di circa 5,0 V e questo valore divenne uno standard US. La corrente richiesta, a 5,0 V, era di 1 A.

Nuovi tipi di filamento

Anche per le batterie da auto, la caduta di tensione sui filamenti di una serie di UV201 risultava considerevole e così venne studiato nuovamente un’aggiunta di torio. Il torio forma un sottile strato a livello atomico sulla superficie del filamento di tungsteno, ma una tensione eccessiva sul filamento potrebbe fare evaporare questo strato, causando un calo di emissione. Un altro problema che doveva essere superato, era quello dell’ossigeno residuo. Il tungsteno puro richiede un elevato vuoto, mentre il tungsteno toriato è molto suscettibile anche a solo una piccola traccia di gas.

Per rimediare a questo problema, vi era un’abbondanza di “gettering” (assorbitore) con il conseguente rilascio di un materiale reattivo, come il magnesio, all’interno del bulbo dopo lo svuotamento dall’aria. Questo è facilmente riconoscibile per lo strato argenteo sulla superficie interna del bulbo e, nel caso della ‘01A, era sufficiente a ricoprire tutta la superficie del bulbo; questa è una caratteristica per distinguere le valvole con filamento toriato.

Mentre le altre specifiche rimanevano le stesse, le nuove valvole prodotte richiedevano solamente 0,25 A per la corrente nei filamenti.

La UV201A fu messa in vendita nel dicembre 1922, appena due anni dopo la UV201. Un altro significativo sviluppo di questo progetto fu la UV199, un piccolo triodo con accensione di filamento a 3,3 V e 60 mA, utilizzabile per funzionare con pile a secco.

La disponibilità dell’economica UV201A risultò sufficiente a soddisfare la richiesta di un numero rapidamente in crescita di ascoltatori delle stazioni di radiodiffusione. Nel 1922 il numero di stazioni autorizzate alla radiodiffusione negli Stati Uniti era cresciuto a 253 e nel 1924, l’RCA vendette quasi sei milioni di valvole UV201.

 Alcune modifiche

La base UV originale della valvola, consisteva in un manicotto d’ottone con un piattello di ceramica supportante i piedini di contatto. Dopo il 1923 venne introdotta una base economica, stampata in bachelite. Nello stesso tempo, le valvole giacenti in magazzino vennero modificate nella base e la conduttanza mutua venne innalzata leggermente.

Alla fine del 1925, la modifica più importante venne fatta sullo zoccolo. Le basi UV erano relativamente costose e i corti piedini della valvola non sempre assicuravano un contatto sicuro. Venne così sviluppata una nuova base, la UX. Questa aveva piedini più lunghi che stabilivano una superficie di contatto più estesa su uno zoccolo di supporto più semplice. Per potere abilitare le nuove valvole così modificate nei ricevitori esistenti, la collocazione dei piedini era conservata ma questi erano riposizionati in modo che la spaziatura fra le parti più esterne dei piedini rimanesse la stessa. I nuovi zoccoli UX divennero lo standard per le valvole americane di formato piccolo e medio, a quattro piedini.

Un problema minore era quello che malgrado le basi UX potessero essere innestate in entrambi gli zoccoli, le valvole con la base originale UV potevano essere usate solo sui ricevitori anteriori al 1926.

L’AWA costruisce la ‘01A

Oltre oceano (quello Pacifico) la ‘01A aveva una buona diffusione e in Australia, l’AWA (non l’AWV) nel 1924 iniziò a fabbricare valvole sotto licenza. Fra i tipi costruiti vi era la AWA 101A e la AWA 101X, che fornivano alla ‘01A sia la base UV che quella UX.

La popolarità della UX 201A attrasse inevitabilmente altri costruttori. Fra essi, la RCA era quella che controllava tutti i brevetti significativi per le valvole e inizialmente non era disponibile ad autorizzare altri fabbricanti.

Ma questa era l’era classica della proibizione in America, con la popolare attività clandestina dello spaccio delle bevande alcoliche e non passò molto tempo prima che la produzione clandestina di ‘01A divenne realtà. Piccole attrezzature con frequenti spostamenti degli impianti e nomi delle marche cambiati, tennero gli investigatori dell’RCA in attività. Alla fine però, la RCA fu obbligata a rilasciare le licenze di fabbricazione. Il numero di marche utilizzate è incredibile. Lo studioso americano di storia delle valvole, Brother Patrik Down, ha compilato un registro con i nomi dei diversi marchi per la ‘01A e nelle note del febbraio 1990 ne segnalò ben 451 !.

Molte di queste valvole risultavano di aspetto diverso rispetto a quelle del modello standard RCA. Alcune, a cui venne data una forma cilindrica di fantasia e il vetro colorato, generalmente in blu, divennero molto popolari.

Come avvenne già con le valvole AWA, alcuni costruttori sovente fecero variazioni della loro denominazione. L’Arcturus, la maggiore utilizzatrice del vetro blu, denominò la sua versione 101A mentre in Olanda la Philips fece la C509. Le valvole Cunningham, sebbene vi fosse l’autorizzazione dell’RCA, vennero denominate CX301A. Per il loro sviluppo, l’utilizzo e l’immagazzinamento fu comunque sempre fatto riferimento al modello ‘01A.

Discendenza

Durante la seconda metà del 1920 vennero studiati vari sistemi per utilizzare, come alimentazione dei ricevitori, la rete in corrente alternata. Erano già disponibili durante il 1925, dei triodi a riscaldamento indiretto, come quelli della Mc Culloch, con i filamenti collegati alla sommità dell’involucro e con caratteristiche molto vicine a quelle della ‘01A.

Il triodo UX226 fu la prima valvola di impiego generale dell’RCA alimentata dalla rete, usato per la prima volta nel 1927; era comunque a riscaldamento diretto. Esso era, in pratica, una UX221A con un grosso filamento rivestito di ossido, alimentato a 1,5 V/1,05 A, la cui inerzia termica e la bassa tensione minimizzava il ronzio della rete.

Suo compagno fu una valvola rivelatrice a riscaldamento indiretto, la robusta UZ227, con base a 5 piedini, anche lei con caratteristiche molto simili a quelle della ‘01A.

Fu circa in questo periodo che l’RCA abbandonò l’utilizzo dei filamenti di tungsteno puro nelle valvole destinate ai nuovi progetti di ricevitori e di piccoli trasmettitori, mentre il tungsteno venne, e lo è ancora oggi, usato nelle grosse valvole di potenza.

Nonostante la ‘01A fosse popolare in Australia e in Nuova Zelanda, le batterie per auto, a quei tempi, non risultavano facilmente reperibili. La Philips, costretta all’alternativa delle batterie a secco, realizzò la A409 e la A609 che richiedevano solo il 25% della corrente di filamento.

La popolarità che ebbero queste valvole non mancò di essere notata dall’RCA che si assunse l’inusuale incarico di costruire una nuova valvola destinata solamente all’esportazione. Questa era l’equivalente RCA 221 con filamento a ossido, alimentato a 5 V/60 mA. Una versione con corrente di filamento di 125 mA venne denominata UX201B. Questa corrente risultava compatibile con quella delle rettificatrici con contenuto gassoso o da quella, introdotta da poco sul mercato, denominata UX280, mentre la UX201B venne destinata ai ricevitori con i filamenti delle valvole collegati in serie, alimentati da una rettificatrice connessa alla rete di alimentazione.

 Ultime modifiche

Conformandosi alla consuetudine generale, coincidente con le proprie realizzazioni, l’RCA tolse, nel 1930, i prefissi alfabetici dalle sigle delle valvole. Nell’anno seguente anche il primo numero delle sigle venne omesso, quindi la UX201A finalmente divenne la 01A.

Nel corso del 1932 vi fu più di una modifica. Venne introdotto il famigliare restringimento della sommità del bulbo in modo che potesse sostenere un collare di mica per dare una migliore rigidità agli elettrodi. Questo involucro, denominato “ST” venne adoperato praticamente per tutte le valvole riceventi che precedentemente usavano il bulbo “S” a forma di pera rovesciata. Un eccezione fu la 00A, che succedeva alla UV200 – un ragionevole motivo che ebbe origine da una modesta richiesta e che rappresentò una grande scoperta al tempo della modifica.

Durante la sua movimentata carriera, la 01A subì alcune notevoli modifiche e l’ultima pensata fu quella di poter assegnare, a ciascuna variante, un numero diverso di identificazione. Fortunatamente per gli storici, l’idea venne rapidamente accantonata e non se ne fece più nulla.

Benché la fabbricazione cessasse nel 1940, la 01A rimase sul mercato per ancora molti anni ed è ancora disponibile in buon numero, negli US, per il restauro delle radio d’epoca.

Postilla

Sebbene la 01A avesse ottenuto un generale notevole successo, l’RCA la utilizzò raramente nei ricevitori di sua produzione e in essi preferì usare la piccola  ed economica 199.