Labortagebuch Mai 2020
Elektronik-Labor Notizen Projekte Labortagebuch
Die eigentliche Infrarot-Laserdiode ist ein kleiner flacher Kristall. Nur die Laserdiode selbst ist angeschlossen, der dritte Anschluss diente früher mal für eine interne Fotodiode, die aber wohl offenbar nicht mehr gebraucht wird. Die IR-Diode wird also mit einem Konstantstrom betrieben.
Anscheinend ist die Diode noch nicht ganz kaputt. Bei 50 mA und ca. 1,65 V sieht die Kamera das Licht als kleinen rötlichen Punkt. Die Intensität hat aber wohl nicht mehr gereicht, um in dem nichtlinearen Verdopplerkristall grünes Licht zu erzeugen.
Achtung, weil man dieses Licht im nahen Infrarotbereich nur gerade eben noch sehen kann, unterschätzt man die Intensität! Tatsächlich ist dieses Licht extrem gefährlich für die Augen.
Nachtrag von Norbert Renz
Die Laserdiode zum Pumpen hat typ. 808nm Wellenlänge und ist nicht der eigentliche Laser. Der kleine Kristall über der Diode ist der Neodym-YAG Laser der 1064nm Laserlicht erzeugt. Die dunkle Schicht oben drauf könnte dann der KTP-Kristall sein der die Frequenz auf 532nm (Grün) verdoppelt. Die Schicht auf der Linse könnte der Filter sein, der restliches IR-Pump- und Laserlicht wegfiltert und nur noch Grün durchlässt. Der ganze Aufbau ist so simpel, dass der Wirkungsgrad beim Einkoppeln des Pumplichtes sehr schlecht ist. Ev. ist nur die Elektronik defekt und die Pumpdiode etwas zu schwach geworden. Ev. läuft das Teil noch wenn die Pumpleistung etwas erhöht wird. Nicht ohne Steuerelektronik (Netzteil mit Vorwiderstand reicht nicht aus, da die Temperatur stark driftet.) betreiben. Wie die Sache ordentlich aufgebaut wäre, mit besserem Wirkungsgrad, sieht man an der Skizze auf dieser Seite: https://skyandtelescope.org/astronomy-news/observing-news/green-lasers-a-hidden-danger/
Gestern ist mir direkt vor meiner Nase ein Elko zerplatzt. Die Anschlüsse haben sich von den Alufolien und der Papierisolierung getrennt, die Gummidichtung hat sich nach unten über die Anschlüsse geschoben, und die Alukappe ist weggeschossen und wurde bisher noch nicht aufgefunden. Warum passiert sowas, was hab ich denn gemacht? Die Analyse hat folgendes ergeben: Ich wollte 12 V Wechselspannung aus einem Trafo gleichrichten und mit 1000 µF filtern. Allerdings lief das noch ohne Last. Der Trafo hatte im Leerlauf 16 V Wechselspannung. Damit konnte sich der Elko auf eine Spitzenspannung von 22 V aufladen. Er hatte aber nur eine Spannungsfestigkeit von 16 V. Mein Fehler. Dass er aber so schnell und so heftig darauf reagiert, das hat mich überrascht.
Ein kleiner grüner Laserpointer
funktionierte nicht mehr und musste deshalb zerlegt werden. Insgesamt
ist es ein System mit zwei Linsen.
Vor der ersten Linse erkennt man einen rechteckigen Stab, offenbar den Verdoppler-Kristall.
Dahinter befindet sich eine infrarote Laser-Diode, deren unsichtbares Infrarot-Licht durch den Kristall zu grünem Licht wird.
Die eigentliche Infrarot-Laserdiode ist ein kleiner flacher Kristall. Nur die Laserdiode selbst ist angeschlossen, der dritte Anschluss diente früher mal für eine interne Fotodiode, die aber wohl offenbar nicht mehr gebraucht wird. Die IR-Diode wird also mit einem Konstantstrom betrieben.
Anscheinend ist die Diode noch nicht ganz kaputt. Bei 50 mA und ca. 1,65 V sieht die Kamera das Licht als kleinen rötlichen Punkt. Die Intensität hat aber wohl nicht mehr gereicht, um in dem nichtlinearen Verdopplerkristall grünes Licht zu erzeugen.
Achtung, weil man dieses Licht im nahen Infrarotbereich nur gerade eben noch sehen kann, unterschätzt man die Intensität! Tatsächlich ist dieses Licht extrem gefährlich für die Augen.
Nachtrag von Norbert Renz
Die Laserdiode zum Pumpen hat typ. 808nm Wellenlänge und ist nicht der eigentliche Laser. Der kleine Kristall über der Diode ist der Neodym-YAG Laser der 1064nm Laserlicht erzeugt. Die dunkle Schicht oben drauf könnte dann der KTP-Kristall sein der die Frequenz auf 532nm (Grün) verdoppelt. Die Schicht auf der Linse könnte der Filter sein, der restliches IR-Pump- und Laserlicht wegfiltert und nur noch Grün durchlässt. Der ganze Aufbau ist so simpel, dass der Wirkungsgrad beim Einkoppeln des Pumplichtes sehr schlecht ist. Ev. ist nur die Elektronik defekt und die Pumpdiode etwas zu schwach geworden. Ev. läuft das Teil noch wenn die Pumpleistung etwas erhöht wird. Nicht ohne Steuerelektronik (Netzteil mit Vorwiderstand reicht nicht aus, da die Temperatur stark driftet.) betreiben. Wie die Sache ordentlich aufgebaut wäre, mit besserem Wirkungsgrad, sieht man an der Skizze auf dieser Seite: https://skyandtelescope.org/astronomy-news/observing-news/green-lasers-a-hidden-danger/
7.5.20: Defekter Elko im Steckernetzteil
Beim Aufräumen ist mir dieses defekte Steckernetzteil wieder in die Hände gefallen. Auffällig ist der ausgebeulte Siebelko am Ausgang. Ganz vorsichtig habe ich mein Netzteil an die primären Elkos gelegt und bis auf 60 V eingestellt. Das Oszilloskop zeigte kurze Serien von Schwingungen am Trafo, aber keine dauerhafte Ausgangsspannung. Dann habe ich an den Ausgang einen zusätzlichen Elko mit 1000 µF und einen Lastwiderstand mit 39 Ohm angeschlossen. Nun funktioniert es wieder, und zwar bis herab auf eine Eingangsspannung von 40 V.
In dem ganzen Netzteil sehe ich keinen Leistungstransistor, sondern nur ein achtbeiniges IC der chinesischen Firma Axelite mit der Bezeichnung AX2535. Offensichtlich befindet sich darin der Schalttransistor. Ein Datenblatt ist schnell gefunden. Es zeigt im Wesentlichen die Schaltung dieses Netzteils. Laut Datenblatt hat es einen Weichanlauf. Und es regelt die Ausgangsspannung mit einer Hilfswicklung, die die Verhältnisse am Ausgang widerspielt. Damit hat das IC offensichtlich erkannt, dass er Ausgangselko hochohmig geworden war und deshalb abgeschaltet. Hut ab, eine gute Regelung. Und ich weiß jetzt, dass der eigentliche Fehler der defekte Ausgangselko war. Dies ist üblicherweise ein Schwachpunkt bei Netzteilen, weil große Impulsströme den Elko stark belasten. Hier braucht man einen temperatur- und impulsfesten Elko, aber an der Stelle wird oft gespart.
Beim Aufräumen ist mir dieses defekte Steckernetzteil wieder in die Hände gefallen. Auffällig ist der ausgebeulte Siebelko am Ausgang. Ganz vorsichtig habe ich mein Netzteil an die primären Elkos gelegt und bis auf 60 V eingestellt. Das Oszilloskop zeigte kurze Serien von Schwingungen am Trafo, aber keine dauerhafte Ausgangsspannung. Dann habe ich an den Ausgang einen zusätzlichen Elko mit 1000 µF und einen Lastwiderstand mit 39 Ohm angeschlossen. Nun funktioniert es wieder, und zwar bis herab auf eine Eingangsspannung von 40 V.
In dem ganzen Netzteil sehe ich keinen Leistungstransistor, sondern nur ein achtbeiniges IC der chinesischen Firma Axelite mit der Bezeichnung AX2535. Offensichtlich befindet sich darin der Schalttransistor. Ein Datenblatt ist schnell gefunden. Es zeigt im Wesentlichen die Schaltung dieses Netzteils. Laut Datenblatt hat es einen Weichanlauf. Und es regelt die Ausgangsspannung mit einer Hilfswicklung, die die Verhältnisse am Ausgang widerspielt. Damit hat das IC offensichtlich erkannt, dass er Ausgangselko hochohmig geworden war und deshalb abgeschaltet. Hut ab, eine gute Regelung. Und ich weiß jetzt, dass der eigentliche Fehler der defekte Ausgangselko war. Dies ist üblicherweise ein Schwachpunkt bei Netzteilen, weil große Impulsströme den Elko stark belasten. Hier braucht man einen temperatur- und impulsfesten Elko, aber an der Stelle wird oft gespart.
Nachtag von René Wukasch
: Manchmal staune ich, wie lange Elkos halten. Die allerbesten sind mit
100.000 Betriebsstunden angegeben. Mein Humax-Festplattenreceiver läuft
immerhin seit Dezember 2009 24/7/365 und meine selbstgebaute Digitaluhr
mit U125D seit Ende der 80-er Jahre!
Ein interessanter Fachaufsatz zu Elkos: https://www.emea.lambda.tdk.com/de/KB/Was-Sie-%C3%BCber-die-Lebensdauer-von-Stromversorgungen-wissen-sollten.pdf
Ein interessanter Fachaufsatz zu Elkos: https://www.emea.lambda.tdk.com/de/KB/Was-Sie-%C3%BCber-die-Lebensdauer-von-Stromversorgungen-wissen-sollten.pdf
Gestern ist mir direkt vor meiner Nase ein Elko zerplatzt. Die Anschlüsse haben sich von den Alufolien und der Papierisolierung getrennt, die Gummidichtung hat sich nach unten über die Anschlüsse geschoben, und die Alukappe ist weggeschossen und wurde bisher noch nicht aufgefunden. Warum passiert sowas, was hab ich denn gemacht? Die Analyse hat folgendes ergeben: Ich wollte 12 V Wechselspannung aus einem Trafo gleichrichten und mit 1000 µF filtern. Allerdings lief das noch ohne Last. Der Trafo hatte im Leerlauf 16 V Wechselspannung. Damit konnte sich der Elko auf eine Spitzenspannung von 22 V aufladen. Er hatte aber nur eine Spannungsfestigkeit von 16 V. Mein Fehler. Dass er aber so schnell und so heftig darauf reagiert, das hat mich überrascht.