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Lichtbögen auf der Jakobsleiter
Hochspannende Experimente
Elektrische Funken sind für viele beunruhigend bis beängstigend, für andere aber faszinierend und attraktiv. Wer sich vor einigen Kilovolt nicht fürchtet und mit Sachverstand ans Werk geht, der kann mit der hier vorgestellten Schaltung interessante Versuche machen.
Ein schönes Beispiel für einen Versuch ist die Jakobsleiter. Ein elektrischer Lichtbogen zwischen zwei senkrecht angeordneten Leitern (zum Beispiel Drähten) erzeugt bei genügend Energie warme Luft und dadurch ausreichend Konvektion, um zu bewirken, dass der Lichtbogen nach oben wandert. Lässt man die beiden Leiter nach oben auseinander streben (längliche V-Form), wird die angelegte Spannung bei einem bestimmten Abstand nicht mehr ausreichen, um den Lichtbogen aufrecht zu erhalten. Nach dem Verlöschen des Lichtbogens wird er von unten erneut beginnen.
Wir verwenden einen elektronischen Spannungswandler, um eine passende Hochspannung zu erzeugen. Wir haben uns dabei bewusst für Gleichspannung entschieden, weil ein Lichtbogen mit Gleichspannung eine schöne blaue Farbe aufweist (bei Wechselspannung ist der Lichtbogen weiß).
Ein schönes Beispiel für einen Versuch ist die Jakobsleiter. Ein elektrischer Lichtbogen zwischen zwei senkrecht angeordneten Leitern (zum Beispiel Drähten) erzeugt bei genügend Energie warme Luft und dadurch ausreichend Konvektion, um zu bewirken, dass der Lichtbogen nach oben wandert. Lässt man die beiden Leiter nach oben auseinander streben (längliche V-Form), wird die angelegte Spannung bei einem bestimmten Abstand nicht mehr ausreichen, um den Lichtbogen aufrecht zu erhalten. Nach dem Verlöschen des Lichtbogens wird er von unten erneut beginnen.
Wir verwenden einen elektronischen Spannungswandler, um eine passende Hochspannung zu erzeugen. Wir haben uns dabei bewusst für Gleichspannung entschieden, weil ein Lichtbogen mit Gleichspannung eine schöne blaue Farbe aufweist (bei Wechselspannung ist der Lichtbogen weiß).
Material
Gerber-Datei
Die zu diesem Projekt gehörende Platine steht als Gerber-Datei exklusiv allen GOLD- und GREEN-Mitgliedern zum sofortigen Download zur Verfügung. Mit Gerber-Daten können Sie Platinen selber herstellen oder sie bei einem Platinenhersteller in Auftrag geben.
Elektor empfiehlt den zuverlässigen PCB-Service von Eurocircuits oder von AISLER.
Gerber-Dateien unterliegen der Creative Commons-Lizenz. Creative Commons bietet Urhebern die Möglichkeit, dass ihre Werke frei genutzt und verbreitet werden.
Platine
Stückliste
Hauptschaltung
Widerstände:
R1 = 12 k
R2,R4 = 12
R3,R5 = 33
R6 = 47 /5 W
R7,R8 = 330 /10 W
R9 = 6k8
R10 = 470 /5 W
P1 = 25 k Poti
Kondensatoren:
C1 = 150 p
C2,C4 = 10 µ/63 V stehend
C3,C5 = 100 n keramisch.
C6 = 100 µ/25 V stehend
C7 = 1 n/400 V MKT
C8 = 4µ7/100 V MKT, Raster 27,5 mm
C9 = 100 n/100 V MKT
C10,C11 = 1000 µ/100 V stehend, Durchmesser 18 mm max.
C12...C15 = 47 n/250 V MKT
Spulen:
L1 = 10 µH
Halbleiter:
D1,D2 = BY448
D3 = 10 V/1W3
D4 = 15 V/1W3
D5 = low-current LED
D6 = 1N4004
D7...D10 = BY329-1000
T1,T3 = BC337
T2,T4 = BC327
T5,T6 = IRF640 (oder IRFB260N)
IC1 = 4047
IC2 = 78L09
Außerdem: K1...K4 = 2-polige Platinen-Steckverbindung, Raster 5 mm
K5,K6 = 2-poliger Platinen-Steckverbindung, Raster 7,5 mm
TR1 = 2 x Kern B64290-L82-X830 (N30, 50 x 20 mm)*, z.B. Epcos (Schuricht Katalog Nr.: 330603), 2 x 12 Wdg. 0,8 mm CuL primär (? 2 x 1,5 m), 2 x 75 Wdg. 0,5 mm CuL sekundär (? 2 x 8 m) F1 = 5A/T + Platinen-Sicherungshalter
F2 = 1A/T + Platinen-Sicherungshalter
2 x Kühlblech SK129 63,5 STS Fischer (63,5 mm hoch, 4,5 K/W)
Netztrafo sec. 2 x 30 V/225 VA, z.B. Amplimo 68017
Platine 050192-1 lieferbar über ThePCBShop
Kaskadenplatine
Kondensatoren:
C1...C20 = 5600 p/2000 V Panasonic (High Voltage Disk Capacitor (Y5P) ECK3D562KBP), Digi-Key-Bestellnr. P9574-ND
Halbleiter:
D1...D20 = DSA 1-18D (1800 V/7 A) IXYS, Digi-Key Bestellnr. DSA1-18D-ND
Außerdem:
Platine 050192-2 lieferbar über ThePCBShop
Widerstände:
R1 = 12 k
R2,R4 = 12
R3,R5 = 33
R6 = 47 /5 W
R7,R8 = 330 /10 W
R9 = 6k8
R10 = 470 /5 W
P1 = 25 k Poti
Kondensatoren:
C1 = 150 p
C2,C4 = 10 µ/63 V stehend
C3,C5 = 100 n keramisch.
C6 = 100 µ/25 V stehend
C7 = 1 n/400 V MKT
C8 = 4µ7/100 V MKT, Raster 27,5 mm
C9 = 100 n/100 V MKT
C10,C11 = 1000 µ/100 V stehend, Durchmesser 18 mm max.
C12...C15 = 47 n/250 V MKT
Spulen:
L1 = 10 µH
Halbleiter:
D1,D2 = BY448
D3 = 10 V/1W3
D4 = 15 V/1W3
D5 = low-current LED
D6 = 1N4004
D7...D10 = BY329-1000
T1,T3 = BC337
T2,T4 = BC327
T5,T6 = IRF640 (oder IRFB260N)
IC1 = 4047
IC2 = 78L09
Außerdem: K1...K4 = 2-polige Platinen-Steckverbindung, Raster 5 mm
K5,K6 = 2-poliger Platinen-Steckverbindung, Raster 7,5 mm
TR1 = 2 x Kern B64290-L82-X830 (N30, 50 x 20 mm)*, z.B. Epcos (Schuricht Katalog Nr.: 330603), 2 x 12 Wdg. 0,8 mm CuL primär (? 2 x 1,5 m), 2 x 75 Wdg. 0,5 mm CuL sekundär (? 2 x 8 m) F1 = 5A/T + Platinen-Sicherungshalter
F2 = 1A/T + Platinen-Sicherungshalter
2 x Kühlblech SK129 63,5 STS Fischer (63,5 mm hoch, 4,5 K/W)
Netztrafo sec. 2 x 30 V/225 VA, z.B. Amplimo 68017
Platine 050192-1 lieferbar über ThePCBShop
Kaskadenplatine
Kondensatoren:
C1...C20 = 5600 p/2000 V Panasonic (High Voltage Disk Capacitor (Y5P) ECK3D562KBP), Digi-Key-Bestellnr. P9574-ND
Halbleiter:
D1...D20 = DSA 1-18D (1800 V/7 A) IXYS, Digi-Key Bestellnr. DSA1-18D-ND
Außerdem:
Platine 050192-2 lieferbar über ThePCBShop
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