HF Oszillator (Ionenhochtöner)
Liefert
40 Watt bei 10 - 30 MHz !
Außerdem gibt es noch eine Low Power Version mit einer E(P)L82
Ein
Blick von oben auf den Oszillator. Rechts unten die russische GU
50 Röhre, rechts unten hinter der Röhre die Anschlüsse für
Heiz-, und Anodenspannung. Darüber die Leistungsregelung und Modulation.
Links unten die Resonatorspule bzw. der "Tesla Magnifier". Der Matallbügel
über der Spule dient zur Rückopplung des Signals zur Spule. Er bildet
mit dem Ausgangsdraht einen Kondensator.
Hier
links die Resonatorspule und rechts die Röhre. Gut zu erkennen ist auch
der Metallbügel zur Rückkopllung, der höhenverstellbar ist, um
die Schaltung mit verschiedenen Spulen betreiben zu können.
Zwischen Spule und Röhre kannmann auch den Widerstand und die Spule erkennen,
über die die Versorgungsspannung eingekoppelt wird. Auf der einen Seite
der Spule sind 700 Volt DC und auf der anderen ein paar kV bei 10 - 30 MHz.
Deshalb erwärmt sie sich ziemlich. Die beiden Widerstände links oben
dienen als Strombegrenzung für die Heizung.
Hier
die Vorderseite:
Links die Spannungsversorgung: Oben 13 Volt Heizspannung, unten v.l.n.r. +700V,
+300V, GND
rechts der Poti zum Einstellen der Leistung (Spannung am 2. Gitter), darunter
die Eingangsbuchse zur Modulation des Ausgangssignals.
Rechts
der Leistungsteil, links der Poti zur Leistungsregelung, daneben die Spannungsstabilisierung
und Glättung. Hinter dem grünen Kondensator sitzt ein BU508 zur Leistungsregelung
(Spannung am 2. Gitter von 40 bis 200 Volt). Darunter der weiße Kondensator
zur Einkopplung des Modulationssignal.
Die
Funktionsweise der Schaltung ist nicht leicht zu vertstehen, vor allem wenn
man nicht weis, was Spannungsüberhöhung am Schwingkreis ist. Ich versuche
es kurz zu erklären: Wenn man einen Kondensator und eine Spule in Reihe
schaltet und einen gewisse Resonazfrequenz anlegt, dann steigt der Stromverbrauch
an und die Spannung geht (zumindest theoretisch) ins Unendliche. Die Platten
in der Spule bilden den Kondensator, der zusammen mit der Resonatorspule L2
einen Schwingkreis bildet. Keine Ahnung ob das richtig ist, was ich grade erklärt
habe, ist aber zimlich warscheinlich.
Über L3 und R2 wird die Schaltung mit 500-700 Volt versorgt. Für L3
sollte man eine Siemens 100uH 1A Spule nehmen. Ich weiß nicht warum, aber
ich hatte grad eine da und hab sie verwendet. Den größten Teil der
Schaltung habe ich von Ulrich
Haumann übernommen. C1 entkoppelt das von der Drahtschleife zurückgeführte
Signal. Je näher die Schleife am Ausgang ist, desto höher ist der
Wirkungsgrad, wenn sie jedoch zu nah ist, gibt es einen Lichtbogen. So 1 - 2
cm Abstand ist in Ordnung.
Die 2. Versorgungsspannung dient für das 2. Gitter. Sie wird auf 260 Volt
stabilisiert. Wenn die Spannung für die Röhre nicht größer
ist als 400 Volt, dann kann man die Versorgungsspannungen zusammenlegen. Über
den Poti wird die Gitterspannung von ca. 40 - 200 Volt verstellt. Diese wird
zusätzlich über den Modulationseingang mit einer Wechelspannung moduliert.
GU 50 Röhre braucht mehr G2 Spannung als die PL/EL 519 Röhre. Als
Röhre kann man jede Röhre nehmen die eine Verlustleistung von mehr
als ca. 10W hat, wenn man die Daten der Röhre nicht überschreitet.
Bei 700 Volt Betriebspannung sollte die Röhre 30 Watt schon verkraften.
Mein Oszillator schwingt bei 40 Volt an. Die Leistung ist auf 2 Arten regelbar:
a) Versorgungspannung, b) Gitter 2 Spannung.
Die Resonatorspule besteht aus 10 bis 100 Windungen mit mindestens 0.5 mm Cu
Draht. Bei dünnerem Draht wird die Spule heiß. Induktivität
10-100uH. Ich habe 2 Spulen getestet, die je etwa 55uH hatten. Beide funktionieren
problemlos. Der Ausgang der Spule sollte massiv ausgeführt sein, da ein
Lichtbogen sehr heiß ist und sonst den Lack vom Draht, und dann den Draht
selbst verbrennt.
Bei vielen
funtioniert die Schaltung nicht richtig, deshalb hier ein paar Tips:
a) Schwingt die Schaltung überhaupt ? Eine Glimmlampe an die Spule gehalten
(nicht mit der Hand anfassen, nur Isoliert !) zeigt HF an
b) Schwingt die Schaltung, schlecht, oder nur manchmal, dann kann es an der
Rückkopllung oder an der Spulengröße liegen. Eine GU50 benötigt
eine größere Spule als eine PL519.
c) Schwingt die Schaltung garnicht, dann sind die Spannungen und die Schaltung
zu überprüfen. Vielleicht ist auch die Spule zu groß bzw. zu
klein. Ansonsten ist die Schaltung relativ leicht zum schwingen zu bringen,
nur einen guten Wirkungsgrad zu erzielen ist schwer....
Ich
habe eine 40 Watt Glühlampe an den Ausgang des Oszillators angeschlossen.
Der eine Kontakt der Glühlampe (der kleine an der Unterseite des Sockels,
nicht das Gewinde) ist mit dem Ausgang verbunden. Der andere Kontakt ist offen.
Anders herum funktioniert es nicht, da das Alugewinde eine zu hohe Kapazität
hat.
Wenn
ich den Oszillator einschalte beginnt die Lampe zu leuchten, mit nur einem Anschluß
verbunden !
Hier
nochmal ein Bild mit höherer Leistung. Wenn ich schräg von oben in
die Glühlampe schaue, kann ich eine lilafarbene Flamme aus dem Glühdraht
aufsteigen sehen.
Bei
all den Versuchen sollte man nicht vergessen, dass es sich hier um einen nicht
abgeschirmten Funksender handelt !! Dann kann sowas schon mal passieren, wenn
man eine elektronische Kamera nicht besonders abschirmt ! Danach hab ich sie
in Aluminiumfolie eingewickelt und speziell abgeschirmte Kabel verwendet, was
ganz gut funktioniert hat. Dann wurde das Bild nur noch ganz leicht heller.
Für
einen Ionenhochtöner benötigt man eine Flamme, die sich nach der Musik
vergößert und verkleinert. Dies erzeugt dann einen Ton. Hier
mal ein kleines Video von der Flamme ohne Modulation (910kB). Hier
gibt es eine kleinere Version (260kB). Mit Rechtsklick, speichern unter... müsste
es funktionieren.
Die Flamme zündet nur bei manchen Röhren alleine, (bei meiner GU50
leider nicht immer) hier muß ich die Flamme erst mit einem Schraubenzieher
erst aus der Spitze herausziehen. Die Flamme kann man leicht ausblasen. Sie
ist nicht nur an der Spitze, sondern auch an der Seite stabil.
Bei diesen hohen Frequenzen beginnen alle Gasentladungslampen (Neonröhren, Glimmlampen...) zu leuchten. Bei einer Glühlampe habe ich das Gas noch nicht zum leuchten gebracht, was an den zu langen Leitungen und an den zu großen Metallflächen (Fassung) liegt. Viele Materialien beginnen bei diesen Frequenzen zu leiten; z.B. kann man Glas schmelzen. Selbst der Keramikkörper auf den die Spule gewickelt ist, leitet.
Ich habe mir auch noch eine Low Power Schaltung gebaut. leider ist Mitlerweile die Röhre durchgegangen.
Diese Schaltung ist bis auf die Spule abgeschirmt, was auch einfach möglich ist. Die Frequenz beträgt bei meiner Schaltung mit 22 Windungen mit 4cm Durchmesser etwa 23MHz. Die Stromaufnahme beträgt bei 160V am 2.Gitter etwa 25 - 30mA. Die Anoden sowie die Heizspannung wird von einem von einem Trafo aus einem alten Röhrenradio geliefert. Der Trafo liefert 6V 2A und 250V 75mA, was eine Gesamtleistung von etwa 30W ergibt. Die Anodenspannung beträgt 350V im Leerlauf und 340V unter Vollast. Der HF Teil braucht dann etwa 10W.
Die
Schaltung ist ziemlich identisch mit der normalen Version. Nur die Betriebsspannung
ist um einiges kleiner. Wenn die Röhre richtig heiß ist, dann zündet
auch hier eine kleine Flamme an der Spitze.