Labortagebuch September 2020
Elektronik-Labor Notizen Projekte Labortagebuch
Derzeit beschäftige ich mich mit der Kennlinie und den Funktionen von Lambda-Dioden (Tunneldioden-Ersatzschaltung). Ihre Schaltung (Tagebuch0517) habe ich geringfügig dahingehend modifiziert, dass ich den Emitterwiderstand von 470 Ohm auf 100 Ohm reduziert habe. Die Idee zur Blink- bzw. Blitzschaltung habe ich neben Ihrer Lambda-Diode übrigens aus dem "RCA_Tunnel_Diode-Manual.pdf" (http://w140.com/tekwiki/images/c/c3/RCA_1963_Tunnel_Diode_Manual.pdf, Seite 37) und entsprechend angepasst.
Bei einer Betriebsspannung von rund 2,6 Volt nimmt meine Schaltung einen Strom von ungefähr 8 mA auf, die Bestimmung dieses Stroms ist aber nicht einfach, weil bereits der Innenwiderstand des Messgeräts Auswirkungen auf die Stabilität der Schaltung hat. Verwendet wird eine weiße LED. Sie blinkt nicht, sondern flackert schnell. Das Flackern besteht jedoch aus gerade noch unterscheidbaren Einzelimpulsen. Eventuell lohnt es sich, die Induktvität zu erhöhen, bei einem ersten Test führte das bei mir aber nur zum Versagen der Schaltung. Ich habe im erfolgreichen Experiment übrigens die Sekundärwicklung eines 230V/9V-Transformators als Induktivität genutzt.
Zuerst habe ich eine Schaltung dieser Art auf der Suche nach Informationen über Tunneldioden auf folgender Seite gefunden: https://hackaday.com/2019/05/08/fun-with-negative-resistance-jellybean-transistors/, sie ähnelt Ihrer Schaltung dem Prinzip nach. Herr Dipl.-Ing. Büttner, Berlin, (Homepage: https://www.bastler-beutel.de/) machte mich bei einer an ihn gerichteten Anfrage wegen Tunneldioden u. a. auf den Namen "Lambda-Diode" aufmerksam. Die deutsche Wikipedia hat einen Artikel dazu, allerdings ist der Schaltungsaufbau dort ein wenig anders: https://de.wikipedia.org/wiki/Lambda-Diode (Kennlinienform wie der griechische Buchstabe). Die Idee zu einem AMV mit einer Induktivität stammt aus dem genannten RCA-Handbuch. Ich habe lediglich die ursprüngliche Schaltungsidee von RCA mit einer Tunneldiode auf Ihre Ersatzschaltung mit preisgünstigen Standardbauelementen angewendet, weil ich mal mit einem negativen differentiellen Widerstand experimentieren wollte.
Nachtrag: In der Zwischenhzeit habe ich die ursprüngliche Schaltung dahingehend angepasst, daß der Kondensator und die 1N4148 entfallen können, die weiße LED ist bei einer Betriebsspannung (Ub) von etwa 2...2,5V in Vorwärtsrichtung gepolt und blitzt schnell.
Bei Verkleinerung der Induktivität von 210mH auf nur noch 330µH und gleichzeitiger Verkleinerung von Ub auf etwa 1,8V wird aus dem Blitzen ein kontinuierliches Leuchten: Ich denke, man darf diese Schaltung als Aufwärtswandler bezeichnen, weil eine weiße LED im Bereich von 1,8...2,5V nicht leuchten wird. In beiden Fällen ist Ub aber sehr vorsichtig nach oben anzupassen, weil nur die Widerstände der Induktivitäten und der Innenwiderstand der Spannungsquelle den Strom begrenzen, die LED kann bei bedenkenloser Steigerung von Ub also sehr leicht zerstört werden, ich habe sicherheitshalber bei nur etwa 1,2V begonnen, direkt ins Licht sollte man auch nicht sehen.
28.9.20: Farbwechsel-Solarlampe
Neuere Solarlampen verwenden oft Dünnfilm-Solarzellen, die nach einigen Monaten vermutlich wegen eindringender Feuchtigkeit den Geist aufgeben. Aber die kleinen auflöteten Akkus und die Elektronik sind zu interessant, um sie wegzuwerfen. Nun wollte ich diese kleine Akkuleuchte für eine Farbwechsel-LED nutzen. Dazu musste ich am Ausgang des Spannungsreglers statt der weißen LED einen Gleichrichter (1N4148) mit Siebkondensator (100 nF) einbauen. Die Farbwechsel-LED läuft zuverlässig an dieser gewandelten Spannung. Der Akku hat konstant 1,2 V. Der Spannungswandler passt sich der momentanen Belastung an. Am Ladekondensator und der Farbwechsel-LED liegen Spannungen zwischen 2 V und 6 V.
Neuere Solarlampen verwenden oft Dünnfilm-Solarzellen, die nach einigen Monaten vermutlich wegen eindringender Feuchtigkeit den Geist aufgeben. Aber die kleinen auflöteten Akkus und die Elektronik sind zu interessant, um sie wegzuwerfen. Nun wollte ich diese kleine Akkuleuchte für eine Farbwechsel-LED nutzen. Dazu musste ich am Ausgang des Spannungsreglers statt der weißen LED einen Gleichrichter (1N4148) mit Siebkondensator (100 nF) einbauen. Die Farbwechsel-LED läuft zuverlässig an dieser gewandelten Spannung. Der Akku hat konstant 1,2 V. Der Spannungswandler passt sich der momentanen Belastung an. Am Ladekondensator und der Farbwechsel-LED liegen Spannungen zwischen 2 V und 6 V.
17.9.20: Funkuhr mit zwei Motoren
Eine Funkuhr mit Funktionsstörungen wollte sich immer wieder neu stellen, schaffte es aber nicht. Mir war aufgefallen, dass beim Schnelllauf der Sekundenzeiger unabhängig von den anderen beiden Zeigern bewegt wurde. Da habe ich gleich mein Interesse angemeldet. Wenn diese Uhr mal vollständig aufgegeben wird, muss ich nachschauen, wie das gemacht wird. Jetzt war es soweit, die Uhr durfte zerlegt werden. Innen finde ich ein Uhrwerk mit zwei Motoren. Einer ist nur für den Sekundenzeiger zuständig.
Die Platine hat wie üblich zwei Quarze, einen mit 77,5 kHz. Eine Lichtschranke sorgt wieder für die Erkennung der Zeigerstellung. Aber diesmal gibt es zwei Motoranschlüsse. Die Ferritantenne hat noch eine kleine Platine, die nur einen Kondensator trägt. Vermutlich wurde die Antenne vor dem Zusammenbau individuell abgeglichen.
Eine Funkuhr mit Funktionsstörungen wollte sich immer wieder neu stellen, schaffte es aber nicht. Mir war aufgefallen, dass beim Schnelllauf der Sekundenzeiger unabhängig von den anderen beiden Zeigern bewegt wurde. Da habe ich gleich mein Interesse angemeldet. Wenn diese Uhr mal vollständig aufgegeben wird, muss ich nachschauen, wie das gemacht wird. Jetzt war es soweit, die Uhr durfte zerlegt werden. Innen finde ich ein Uhrwerk mit zwei Motoren. Einer ist nur für den Sekundenzeiger zuständig.
Die Platine hat wie üblich zwei Quarze, einen mit 77,5 kHz. Eine Lichtschranke sorgt wieder für die Erkennung der Zeigerstellung. Aber diesmal gibt es zwei Motoranschlüsse. Die Ferritantenne hat noch eine kleine Platine, die nur einen Kondensator trägt. Vermutlich wurde die Antenne vor dem Zusammenbau individuell abgeglichen.
Derzeit beschäftige ich mich mit der Kennlinie und den Funktionen von Lambda-Dioden (Tunneldioden-Ersatzschaltung). Ihre Schaltung (Tagebuch0517) habe ich geringfügig dahingehend modifiziert, dass ich den Emitterwiderstand von 470 Ohm auf 100 Ohm reduziert habe. Die Idee zur Blink- bzw. Blitzschaltung habe ich neben Ihrer Lambda-Diode übrigens aus dem "RCA_Tunnel_Diode-Manual.pdf" (http://w140.com/tekwiki/images/c/c3/RCA_1963_Tunnel_Diode_Manual.pdf, Seite 37) und entsprechend angepasst.
Bei einer Betriebsspannung von rund 2,6 Volt nimmt meine Schaltung einen Strom von ungefähr 8 mA auf, die Bestimmung dieses Stroms ist aber nicht einfach, weil bereits der Innenwiderstand des Messgeräts Auswirkungen auf die Stabilität der Schaltung hat. Verwendet wird eine weiße LED. Sie blinkt nicht, sondern flackert schnell. Das Flackern besteht jedoch aus gerade noch unterscheidbaren Einzelimpulsen. Eventuell lohnt es sich, die Induktvität zu erhöhen, bei einem ersten Test führte das bei mir aber nur zum Versagen der Schaltung. Ich habe im erfolgreichen Experiment übrigens die Sekundärwicklung eines 230V/9V-Transformators als Induktivität genutzt.
Zuerst habe ich eine Schaltung dieser Art auf der Suche nach Informationen über Tunneldioden auf folgender Seite gefunden: https://hackaday.com/2019/05/08/fun-with-negative-resistance-jellybean-transistors/, sie ähnelt Ihrer Schaltung dem Prinzip nach. Herr Dipl.-Ing. Büttner, Berlin, (Homepage: https://www.bastler-beutel.de/) machte mich bei einer an ihn gerichteten Anfrage wegen Tunneldioden u. a. auf den Namen "Lambda-Diode" aufmerksam. Die deutsche Wikipedia hat einen Artikel dazu, allerdings ist der Schaltungsaufbau dort ein wenig anders: https://de.wikipedia.org/wiki/Lambda-Diode (Kennlinienform wie der griechische Buchstabe). Die Idee zu einem AMV mit einer Induktivität stammt aus dem genannten RCA-Handbuch. Ich habe lediglich die ursprüngliche Schaltungsidee von RCA mit einer Tunneldiode auf Ihre Ersatzschaltung mit preisgünstigen Standardbauelementen angewendet, weil ich mal mit einem negativen differentiellen Widerstand experimentieren wollte.
Nachtrag: In der Zwischenhzeit habe ich die ursprüngliche Schaltung dahingehend angepasst, daß der Kondensator und die 1N4148 entfallen können, die weiße LED ist bei einer Betriebsspannung (Ub) von etwa 2...2,5V in Vorwärtsrichtung gepolt und blitzt schnell.
Bei Verkleinerung der Induktivität von 210mH auf nur noch 330µH und gleichzeitiger Verkleinerung von Ub auf etwa 1,8V wird aus dem Blitzen ein kontinuierliches Leuchten: Ich denke, man darf diese Schaltung als Aufwärtswandler bezeichnen, weil eine weiße LED im Bereich von 1,8...2,5V nicht leuchten wird. In beiden Fällen ist Ub aber sehr vorsichtig nach oben anzupassen, weil nur die Widerstände der Induktivitäten und der Innenwiderstand der Spannungsquelle den Strom begrenzen, die LED kann bei bedenkenloser Steigerung von Ub also sehr leicht zerstört werden, ich habe sicherheitshalber bei nur etwa 1,2V begonnen, direkt ins Licht sollte man auch nicht sehen.
Hier das vereinfachte Schaltbild eines
Audiooszillators mit der Lambda-Diode, die Spannung muß natürlich für
jede der Schaltungen mit der Lambda-Diode individuell angepasst werden.
Es wäre schön, wenn meine Versuche Anstoß zu zahlreichen weiteren
Experimenten geben würden, das Phänomen des negativen differentiellen
Widerstands ist interessant und mit einer einmal fest aufgebauten
Lambda-Diode lassen sich schnell verschiedene Schaltungen aufbauen.
3.9.20: Ein defektes Digital-Oszilloskop von Peter Krüger
Mein Oszi TDS2024 wurde 2002 gekauft und arbeitete bis vor etwa 3 Monaten noch fehlerfrei, hat aber seitdem Startprobleme nach dem Einschalten.
Fehlerbeschreibung:
Gerät wird eingeschaltet
1) nach etwa einer Minute schaltet das Oszi ab, auch die Status-LED sind dunkel
2) oder: der Bildschirm leuchtet nur noch weiß, die Status-LED bleiben an
Bei jedem zweiten oder auch dritten Einschalten des Oszi erfolgt wieder ein normaler, fehlerfreier Start. Im Falle eines fehlerfreien Starts funktioniert das Oszi über Stunden fehlerfrei! Hatte jemand schon ein vergleichbares Problem oder weiß jemand Rat?
Dank an die vielen Leser, die wertvolle Tipps geschrieben haben! Ich habe alle an Peter Krüger weiter geleitet. Die meisten Hinweise betrafen die Stromversorgung, wobei der häufigste Fehler ausgetrocknete Elkos sind. Außerdem sollte die Li-Batterie im Gerät überprüft werden. Auf der Herstellerwebseite kann man das Servicemanual herunterladen (https://www.tek.com/oscilloscope/tds1000-manual).
Hubert, OE3FHA, schrieb: Ich habe kürzlich ein Philips PM3055 Scope repariert welches fleißig im Einsatz war, nach Prüfung und Austausch von 19! (neunzehn) Elkos im Netzteil die allesamt seltsame Werte bezüglich ESR oder der Kapazität hatten ( ein Elko mit 33µF hatte sogar abstruse gemessene 99,9µF und 140 Ohm ESR) funktioniert das Scope wieder einwandfrei. Kein Halbleiter defekt, nur Elkos.
Peter Krüger: Vielen Dank an Sie & Ihre Leserschaft für die großartige Hilfe! Ich werde jetzt erst einmal auf Vorschlag von Hubert Freisinger & den anderen Beiträgen die Elkos prüfen!
Erfolgsmeldung von Peter Krüger: Im Grunde war es nur über die Jahre eine kaltgewordene Lötstelle!! Habe es repariert & bin jetzt wieder glücklich!
Mein Oszi TDS2024 wurde 2002 gekauft und arbeitete bis vor etwa 3 Monaten noch fehlerfrei, hat aber seitdem Startprobleme nach dem Einschalten.
Fehlerbeschreibung:
Gerät wird eingeschaltet
1) nach etwa einer Minute schaltet das Oszi ab, auch die Status-LED sind dunkel
2) oder: der Bildschirm leuchtet nur noch weiß, die Status-LED bleiben an
Bei jedem zweiten oder auch dritten Einschalten des Oszi erfolgt wieder ein normaler, fehlerfreier Start. Im Falle eines fehlerfreien Starts funktioniert das Oszi über Stunden fehlerfrei! Hatte jemand schon ein vergleichbares Problem oder weiß jemand Rat?
Dank an die vielen Leser, die wertvolle Tipps geschrieben haben! Ich habe alle an Peter Krüger weiter geleitet. Die meisten Hinweise betrafen die Stromversorgung, wobei der häufigste Fehler ausgetrocknete Elkos sind. Außerdem sollte die Li-Batterie im Gerät überprüft werden. Auf der Herstellerwebseite kann man das Servicemanual herunterladen (https://www.tek.com/oscilloscope/tds1000-manual).
Hubert, OE3FHA, schrieb: Ich habe kürzlich ein Philips PM3055 Scope repariert welches fleißig im Einsatz war, nach Prüfung und Austausch von 19! (neunzehn) Elkos im Netzteil die allesamt seltsame Werte bezüglich ESR oder der Kapazität hatten ( ein Elko mit 33µF hatte sogar abstruse gemessene 99,9µF und 140 Ohm ESR) funktioniert das Scope wieder einwandfrei. Kein Halbleiter defekt, nur Elkos.
Peter Krüger: Vielen Dank an Sie & Ihre Leserschaft für die großartige Hilfe! Ich werde jetzt erst einmal auf Vorschlag von Hubert Freisinger & den anderen Beiträgen die Elkos prüfen!
Erfolgsmeldung von Peter Krüger: Im Grunde war es nur über die Jahre eine kaltgewordene Lötstelle!! Habe es repariert & bin jetzt wieder glücklich!
1.9.20: Kondensator-Resonanz
In der Bastelkiste lag dieser ältere Entstörkondensator mit 0,1 µF und allen wichtigen Zertifikaten. Was mir ins Auge sprang, war die Angabe einer Resonanzfrequenz Fo = 3,6 MHz. Das hat mich neugierig gemacht, und ich wollte wissen, ob ich das messtechnisch nachvollziehen kann. Deshalb habe ich 100 Ohm in Reihe geschaltet und die HF-Spannung mit dem Spectrum Analyzer im Bereich bis 10 MHz gemessen.
Tatsächlich konnte ich eine Serienresonanz bei ca. 3 MHz sehen. Offensichtlich hat die aufgewickelte Folie eine Induktivität, die effektiv in Reihe zur Kapazität liegt. Bei einer Kapazität von 100 nF müsste die Induktivität bei ca. 25 nH liegen, um die beobachtete Resonanz zu erklären. Die eigentliche Wicklung hat sicherlich viel mehr Induktivität, wenn man zwischen Anfang und Ende messen könnte. Aber es geht ja hier um zwei Folien, die über die ganze Strecke nah beieinander liegen. In Reihe liegt offensichtlich nur diese sehr kleine Induktivität.
Im Resonanzpunkt bei ca. 3 MHz wird das Signal um 60 dB gedämpft. Daraus ergibt sich ein Resonanzwiderstand von 0,1 Ohm. Der kapazitive Widerstand allein liegt nahe 3 MHz noch bei 0,4 Ohm. Bei dieser Frequenz ist die Wirkung also durch die Serienresonanz verbessert. Dafür wird die Dämpfung aber bei höheren Frequenzen deutlich schlechter. Wenn man etwas bei höheren Frequenzen abblocken will, ist es oft sinnvoll, kleiner Kondensatoren mit z.B. 10 nF zu nehmen, weil die Serien-Resonanz dann viel höher liegt. Außerdem hat man mit keramischen Vielschichtkondensatoren weniger Induktivität und eine höhere Resonanzfrequenz.
In der Bastelkiste lag dieser ältere Entstörkondensator mit 0,1 µF und allen wichtigen Zertifikaten. Was mir ins Auge sprang, war die Angabe einer Resonanzfrequenz Fo = 3,6 MHz. Das hat mich neugierig gemacht, und ich wollte wissen, ob ich das messtechnisch nachvollziehen kann. Deshalb habe ich 100 Ohm in Reihe geschaltet und die HF-Spannung mit dem Spectrum Analyzer im Bereich bis 10 MHz gemessen.
Tatsächlich konnte ich eine Serienresonanz bei ca. 3 MHz sehen. Offensichtlich hat die aufgewickelte Folie eine Induktivität, die effektiv in Reihe zur Kapazität liegt. Bei einer Kapazität von 100 nF müsste die Induktivität bei ca. 25 nH liegen, um die beobachtete Resonanz zu erklären. Die eigentliche Wicklung hat sicherlich viel mehr Induktivität, wenn man zwischen Anfang und Ende messen könnte. Aber es geht ja hier um zwei Folien, die über die ganze Strecke nah beieinander liegen. In Reihe liegt offensichtlich nur diese sehr kleine Induktivität.
Im Resonanzpunkt bei ca. 3 MHz wird das Signal um 60 dB gedämpft. Daraus ergibt sich ein Resonanzwiderstand von 0,1 Ohm. Der kapazitive Widerstand allein liegt nahe 3 MHz noch bei 0,4 Ohm. Bei dieser Frequenz ist die Wirkung also durch die Serienresonanz verbessert. Dafür wird die Dämpfung aber bei höheren Frequenzen deutlich schlechter. Wenn man etwas bei höheren Frequenzen abblocken will, ist es oft sinnvoll, kleiner Kondensatoren mit z.B. 10 nF zu nehmen, weil die Serien-Resonanz dann viel höher liegt. Außerdem hat man mit keramischen Vielschichtkondensatoren weniger Induktivität und eine höhere Resonanzfrequenz.