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Ein Sonntag mit Röhre und Oszi
#1
Hallo zusammen,

Den Sonntag Nachmittag vor zwei oder drei Wochen habe ich mich mit meiner Frau zusammen an den Basteltisch gesetzt, weil sie mich neulich gefragt hat, wozu der lustige kleine Apparat mit dem Bildschirm und den vielen Knöpfen denn gut sei, der die ganze Zeit im Regal steht und beim Staubwischen hindert.

   


Natürlich weiß meine Frau ganz genau, was ein digitales Speicheroszilloskop ist. Es war eher der Wink mit dem Zaunpfahl, dass ich auf meinen Basteltisch gefälligst mal aufräumen sollte. Womit sie, zugegeben, Recht hatte.

Darum habe ich versucht, ihr das Oszilloskop mal im Detail zu demonstrieren. Ich habe es eingeschaltet, einen Tastkopf angeschlossen, und dann eine möglichst interessante Spannungsquelle gesucht. Ja, was sollte ich ihr am Oszi vorführen ? Gleichspannung aus der Batterie ? Öde! 50 Hz aus dem Trafo? Langweilig wie eine Dauerwerbesendung. Man kann die Frequenz und die Wellenform ja nicht beeinflussen.

Also haben wir gemeinsam einen einfachen Oszillator gebastelt. Dazu habe ich einen Kasten voller verschiedener Bauelemente, die auf einem Steckbrettchen montiert sind: Widerstände und Kondensatoren unterschiedlicher Größe, eine Röhrenfassung. Da geht das ganz schnell und ohne Löten.

Als erstes habe ich die dicke Spule genommen, die ich verwende, um ab und zu meine Werkzeuge zu entmagnetisieren. Die klemme ich normalerweise an 12 V aus dem Trafo, und dann wird ein Schraubenzieher nach dem anderen kurz hineingehalten. Für ein paar Ampere ist die Spule jedenfalls immer gut. Ein Schwingkreis läßt sich damit gewiss auch einrichten.

   

Dann habe ich mir Gedanken über eine Oszillatorschaltung gemacht. Natürlich musste es eine mit Röhren sein, sagte meine Frau. Nun, das kann bei dieser kräftigen Spule keine ganz kleine Röhre sein. Außerdem wollte ich ja gern etwas spektakuläres dimensionieren. Eine EL 84 - welcher Radiobastlker kennt diese Endpentode nicht - ist in meiner Bastelschublade immer griffbereit. Damit haben wir dann anfangen zu stöpseln und zu verdrahten.

   

Nächstes Problem: eine Spule ohne Mittelabgriff, wie soll ich da die Rückkopplung hinkriegen ? Antwort: kapazitiver Dreipunkt-Oszillator! Schön, das klingt gut. Die Rückkopplungsspannung wird durch einen kapazitiven Spannungsteiler erzeugt. Doch leider muss man auch hier irgendwo mit einer weiteren Spule den Anodenstrom in den Schwingkreis einspeisen, sonst wird das nichts. Eine zweite Drosselspule vergleichbarer Dimension habe ich aber nicht hier herumliegen.

Nun es gibt doch eine Lösung. Man kann mit einer einzigen Spule einen Oszillator bauen, auch wenn die Spule keinen Mittelabgriff hat. Hier der Schaltplan:

   

Eine EL84 in Gitterbasis-Schaltung. Sieht man nicht alle Tage, aber funktioniert ganz prima. Lief auf Anhieb. Wir haben dann mit dem Oszilloskop an Kathode und Gitter gemessen und versucht, den Oszillator auf möglichst hohe Wechselspannungen an der Anode zu optimieren (bei bestmöglicher Konstanz unter Last, siehe das Schraubenzieher-Experiment unten) und mehrfach die Widerstände an der Kathode und am Schirmgitter. Bei 235 Ohm beziehungsweise ungefähr 12 Kiloohm war der Oszillator dann perfekt. Ich mußte sogar meinen 1:100-Hochspannungstastkopf auspacken, um die Anodenspannung überhaupt noch ganz auf den Schirm des Oszis zu bekommen.


   

Oben: die Anodenspannung, mit 200 V pro Teilung.
Unten: die Gitterspannung, gemessen am 1-Kiloohm-Schutzwiderstand, den ich dem Steuergitter der schon etwas betagten EL 84 vorsichtshalber gegönnt habe. Die negativen Spitzen zeigen an, dass ein Gittertrom von maximal 16 mA fließt.

Also 600 Volt Anodenspannung in der Spitze. Frequenz: 5,5 Kilohertz. Es pfeift höllisch (was an dem 0,68-µF-Papierkondensator an der Kathode lag). Ich habe einen Schraubenzieher genommen und in die Spule gesteckt, um zu zeigen, dass sich die Frequenz ändert. Das tat sie zwar, aber der Schraubenzieher war nach einer Minute glühend heiß. Meine Frau war begeistert. Einen Induktionsherd, meinte sie, könnten wir uns auch mal für die Küche anschaffen.

Auch das Frequenzspektrum haben wir uns von Oszilloskop zeigen lassen. Es besitzt einen FFT-Modul, der das per Knopfdruck erledigt:

   

Die Frequenzachse hat 2,5 kHz pro Teilung. Man erkennt gut den hohen Peak bei der Grundfrequenzvon 5,5 kHz und, etwa 37 dB darunter, die erste Harmonische bei 11 kHz. Die vertikale Auflösung des Spektrums ist 10 dB pro Teilung.

Die Bedeutung der Peaks in einem Fourierspektrum ist meiner Frau selbstverständlich sonnenklar. Sie zeigen die wichtigen Dinge an, die regelmäßig und unausweichlich stattfinden. Der Rest dazwischen ist nur unwesentliches Rauschen. Ein Beispiel: Hochzeitstag haben wir exakt einmal im Jahr. Das sind 3,169 x 10^-8 Hz, denn ein Jahr hat 31.557.600 Sekunden. Schwiegermama kommt zweimal im Jahr. Die Erste Oberwelle hat also 6,338 x 10^-8 Hz. Puh!

Ein erfolgreicher und spannender Nachmittag war es. Es hat mal wieder richtig Spaß gemacht einfach drauflos zu basteln.

Grüße

Hans Martin
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#2
Sehr schön beschrieben. Und wie die Frau gleich auf ein neues Induktionsherd kommt, Klasse! Big Grin
Gruß!
Ivan
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#3
Witziger Bericht, macht Lust auf basteln!
Gruß,
Uli
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