Oui mais pourquoi ?

Oui pourquoi les tubes à vide sachant que cette technologie est délaissée par 95% des amateurs ? Tout simplement parce que je me suis intéressé au problème possédant encore et avec bonheur des appareils munis de tubes.
Et puis, cela permet de plonger dans un domaine très intéressant, celui de la prédiction de fiabilité des équipements.

La source d'information

Nos amis les militaires et plus particulièrement, nos amis militaires américains ont manifestement de l'argent et du temps à consacrer à la chose. Ils éditent pour l'industrie un manuel intitulé : Military Handbook for Reliability Prediction of Electronic Equipment et référencé MIL-HDBK-217 F. Cette publication émane du fameux DOD, Department of Defense et est basé sur les travaux effectués par le Reliability Analysis Center et le Rome Laboratory (Griffiss AFB NY). Comme il s'agit d'un ouvrage tombé dans le domaine public, on le trouve également sur Internet, moyennant un téléchargement d'une vingtaine de MO. Ce livre présente les modèles de taux de pannes d'une grande variété de composants utilisés dans les équipements électroniques, cela va de la simple résistance aux tubes de radars embarqués.   Si l'aventure vous tente, vous pourrez le télécharger à cette adresse, ADSL fortement recommandé

Revenons aux tubes :

Le MIL-HDBK-217 F précise pour tous les composants les taux de défaillance par million d'heures de fonctionnement. Pour le cas de tubes, l'équation est la suivante :

(Equation 1)

avec :
 lp = taux de défaillance  / 10⁶ heures
 lb = taux de base de défaut par composant
 pL = facteur d'apprentissage
 pE = facteur  d'environnement

Bien évidemment cette équation est applicable uniquement aux tubes à vide, et uniquement à eux. Reportez-vous au manuel cité plus haut pour d'autres types de composants. Examinons les termes de cette équation.

•  lp indique le taux de défauts par million d'heures de fonctionnement. Connaissant ce taux, nous pourrons facilement en déduire le MTBF (Mean Time Between Failures) ou en français , le temps moyen écoulé entre deux pannes et qui vaut l'inverse du taux de défaillance. On suppose ce taux constant.
  

• lb est le taux de base de défaillance habituellement exprimé par un modèle reliant l'influence des efforts électriques et de température sur le composant. Pour les tubes de réception, triodes, tétrodes, penthodes, ce coefficient vaut 5. A titre indicatif pour les tubes d'émission pour des puissances < 200 kW et fréquence d'utilisation < 200 MHz, ce coefficient peut aller de 75 à 100.
  

• pL est le facteur d'apprentissage. Il s'agit du temps mesuré en années depuis l'introduction du composant. On imagine qu'un composant fabriqué depuis de nombreuses années a vu ses défauts corrigés tandis qu'un composant juste introduit reste à déverminer.
  
  

  Durée	Facteur
  <10 ans	10
  2 ans	2,3
  >3 ans	1

   

• pE est le facteur d'environnement car en fonction de l'exploitation du tube, ce dernier va subir des contraintes différentes. Je n'ai pas tout reporté dans le tableau ci-dessous, il y a 14 classes d'environnement définies, juste quelques exemples significatif.
  
  

  Environnement	Symbole	Description
  Sol bénin	GB	installations fixes, température et humidité contrôlées, accès aisés pour la maintenance, laboratoires, équipements de test, électronique médicale, complexes civil et militaires, silos de missiles.
  Sol fixe	GF	Installations à environnement modérement contrôlé telles que racks avec ventilation d'air, installations de contrôle aérien et de communication.
  Sol mobile	GM	Equipements installé sur des véhicules et transportés manuellement comme les les équipements logistiques de missiles tactiques, les moyens de communication mobiles.
  Naval, protégé	NS	Inclus les équipements "sur table" sur les batiments de surface et les équipemenst installés dans les sous-marins.
  Aviation, voilures tournantes	ARW	Equipements installés sur hélicoptères incluant équipements intérieurs et extérieurs tels que désignateurs laser, équipements de communication, système d'armes.

Avec de telles valeurs, on pourrait penser que tout va bien dans le meilleur des mondes, or le modèle MTBF a  plusieurs défauts qui font penser qu'il est souvent irréaliste.
Dans les chiffres ci-dessus, les experts et les puristes objecteront que le modèle MIL HDBK 217 n'est plus au gout du jour et qu'on lui préfère des modèles comme le HRD5, le CNET93 (cocorico), le RDB, le FMEA/FMCA et tant d'autres. La difficulté pour un amateur est toujours de se procurer les données, le MIL HDBK 217 se trouve partout sur Internet.

D'autre part le cycle de vie d'un tube comme de beaucoup de composants et systèmes suit une courbe connue sous le nom de courbe de Bathtub ou courbe en baignoire en français, courbe que vous pouvez observer ci-contre. On assiste au début de fonctionnement à quelques défauts, puis vient la période la plus longue de fonctionnement normal précédent la période de fin de vie durant laquelle le nombre de défauts croît. A cette lecture d'ailleurs, nous devrions être incités à faire fonctionner intensivement toutes nos nouvelles acquisitions neuves de manière à détecter les défauts prématurés pendant la période de garantie HI!.

Eh bien les tubes à vide sont robustes et offrent de nombreuses heures de fonctionnement si tant est qu'on les utilise conformément aux spécifications édictées par le constructeur. Un utilisateur soigneux et attentif pourra de plus, par ses connaissances et le soin qu'il apportera à son matériel prolonger la durée de vie de ces composants magiques.