Bau und Inbetriebnahme.
Platinenherstellung.
Alle Teile (bis auf die Leistungstransistoren 2N3055) finden auf einer Europaplatine (16 x 10cm) Platz. Das Platinenlayout für diese Platine können Sie hier herunterladen. Es ist eine Datei für Microsoft-Paint.
Platinenlayout herunterladen:
vorlage_netzteil.bmp  ( Monochrom-Bitmap 11 kB ) |
Am einfachsten drucken Sie es mit einem Laserdrucker direkt auf eine Folie
für den Fotokopierer.
Von der fotobeschichteten Platine (erhältlich im Elektronikhandel) wird
die Schutzfolie entfernt und die ausgedruckte Folie auf die Kupferseite so
aufgelegt, dass die Schrift seitenrichtig zu lesen ist. Danach wird die Platine
belichtet und entwickelt, anschließend mit einem der gängigen
Verfahren geätzt und gebohrt (1mm Bohrer).
Es genügt eine einseitig beschichtete Platine.
Das genaue Verfahren zu beschreiben, würde hier zu weit führen. Wer schon einmal eine Schaltung auf einer Platine gebaut hat, wird das genaue Vorgehen ohnehin kennen.
Detailphotos statt Bestückungsplan.
Auf einen Bestückungsplan verzichte ich, denn die Schaltung ist eigentlich einfach. Stattdessen gibt es hier ein paar kommentierte Detailaufnahmen des Mustergeräts:
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Bereich Eingang: Die Stromversorgung des Geräts kann auf drei verschiedene Arten erfolgen:
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In der Mitte der Platine sind die drei Operationsverstärker für die Generierung des linearen Spannungsanstiegs zu erkennen.
Oben rechts erkennt man die Ansteuerung der Leistungstransistoren. Ganz rechts erkennt man gerade noch die Anschlüsse eines Testwiderstands. Hier wird die Helmholtz-Spule angeschlossen.
Unten rechts erkennt man eine Schaltung, an die man eine Stoppuhr zur
Messung der Anstiegszeit der Stromstärke anschließen kann. Die
Spannung an dem 0,1 Ohm Widerstand (blau, neben der Leuchtdiode) ist der
Stromstärke in der Helmholtz-Spule proportional. Diese Spannung wird mit
zwei einstellbaren Spannungen verglichen, um zu ermitteln, ob die
Stromstärke in der Spule zwischen zwei Werten (im Fenster) darüber
oder darunter liegt. Liegt sie "im Fenster", dann soll die Stoppuhr
laufen.
Diese Schaltung entspricht der, die ich in einem ehemaligen LEU-Heft PH 19
einmal vorgestellt habe.
Diesen Teil kann man bestücken oder auch nicht.
Für weitere Details zu diesem Schaltungsteil
klicken Sie hier.
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Man erkennt die drei übereinander angeordneten
Operationsverstärker vom Typ LM741. Die restlichen Bauelemete sind bezeichnet. Vergessen Sie die beiden Drahtbrücken (neben dem Elektrolytkondensator) nicht! |
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Hier erkennt man die Ansteuerung der beiden Leistungstransistoren 2N3055. Der 10 Ohm / 2 W Widerstand ist stehend eingebaut, alle anderen Widerstände liegend. Ganz rechts oben sind die beiden 0,15 Ohm Schutzwiderstände und unten der 0,1 Ohm Messwiderstand (blau). Die bedruckte Seite aller Transistoren zeigt nach links. An die Anschlussklemmen rechts (hier ist ein Testwiderstand angeschlossen) wird die Helmholtz-Spule angeschlossen. |
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Die beiden Leistungstransistoren 2N3055 werden gemeinsam auf einem nicht
zu klein dimensionierten Kühlkörper montiert. Die Transistoren werden direkt auf das Blech geschraubt (gemeinsamer Kollektor). Achten Sie aber sorgfältig darauf, dass die Basis- und Emitteranschlüsse keinen Kontakt mit dem Kühlblech bekommen. Bohren Sie die Durchführungslöcher großzügig und isolieren gegebenenfalls mit Schrumpfschlauch o.ä. Wer es ganz gut meint, kann auch jedem einzelnen der beiden Transistoren ein eigenes großes Kühlblech spendieren. |
Inbetriebnahme und Test.
Bestücken sie die Bauteile und setzen Sie die IC ein. Schließen Sie aber die Helmholtz-Spule noch nicht an.
Schließen Sie ein Netzgerät aus der Sammlung an den
Elektrolytkondensator (oder den Eingang dort) an. Polung unbedingt
beachten!
Wählen Sie als Spannung ca. 25 Volt.
Prüfung der OV-Kette:
Als erstes überprüfen Sie, ob an Pin 3 des mittleren IC etwa die halbe Betriebsspannung (gemessen gegen den Minuspol der Quelle) anliegt.
Legen Sie danach ein Multimeter zwischen den 10 kOhm Widerstand am Ausgang
von IC 3 und dem Minuspol der Spannungsquelle und testen Sie den
Spannungsanstieg.
(Dazu muss der Schalter und das Potentiometer natürlich angeschlossen
sein!)
Beim Umschalten des Schalters sollte hier die Spannung linear ansteigen oder
abfallen.
Die minimale Spannung wird wohl etwa 2 V betragen, die maximale ca. 20 V.
Prüfung der Ansteuerstufe.
Sind so weit alle Prüfungen zur Zufriedenheit bestanden, dann schließen sie einen großen 100 Ohm Regelwiderstand aus der Sammlung an die Anschlussbuchsen für die Helmholtzspule an. Dieser sollte zunächst auf Maximalwert eingestellt sein. Wenn sie wollen, können Sie auch noch ein Amperemeter mit ihm in Reihe schalten.
Stellen Sie beim Umlegen des Schalters immer noch einen
Stromstärkeanstieg bzw. Stromstärkeabfall am Schiebewiderstand fest,
ist alles in Ordnung.
Anderenfalls haben Sie die Transistoren falsch eingebaut. Es passiert z.B.
besonders leicht, dass die Basis- oder Emitteranschlüsse der
Leistungstransistoren Kontakt mit dem Kühlblech (Kollektor) erhalten.
In diesem Fall sind die Transistoren kurzgeschlossen und am Ausgang stehen
konstante 25 V an.
Nun können Sie den Widerstandswert des Schiebewiderstands bis auf etwa 10 Ohm verkleinern. Sie werden merken, dass ein angeschlossener Transformator oder Netzgerät nun evtl. schon ganz schön "brummt", ein Hinweis auf die abgerufene Leistung.
Prüfen Sie dabei auch alle Bauelemente mit Kühlkörper und alle Leistungswiderstände auf übermäßige Erwärmung.
Nun können Sie statt die Schiebewiderstands die Helmholtz-Spule anschließen und den Stromanstiegstest und Wärmetest wiederholen.
Ist alles ok, dann ist das Gerät einsatzbereit. Wird etwas zu heiß, müssen Sie die Kühlbleche vergrößern oder Widerstände mit noch größerer Leistungsaufnahme wählen.
Ich persönlich dimensioniere lieber etwas großzügiger,
gemäß der alten Elektroniker-Regel:
"Was nicht heiß wird, geht auch nicht kaputt."