30.7.15: Elektronik-Archäologie
Beim Aufräumen einer Schublade fand sich dieses Artefakt. Und ich wurde gefragt: In die Mülltonne? Momentmal, was soll das denn sein? Beim zweiten Blick fiel mir auf, das sieht irgendwie so aus, als hätte ich das selbst gelötet. Vor vielen, vielen Jahren, das sieht man an den Germaniumtransistoren AC151. Batteriefach, Quarzuhr, zwei Transistoren und zwei Widerstände. Und dann wurde es mit klar: Ein Messgerät zur Bestimmung der Kapazität eines Akkus. Das muss eine Auftrags-Bastelarbeit gewesen sein, irgendwann in den 1980er Jahren. Und die Germaniumtransistoren hatte ich in großer Menge, weil ich mal in den Ferien im Bergbau gearbeitet habe, und da waren sie in Grubengas-Warngeräten eingebaut.
Und noch ein Fund aus derselben Schublade: Ein Taschenrechner Privileg 870ESR-E aus den 1970er Jahren. Auch den konnte ich nicht der Mülltonne überlassen. Und zwar wegen des Displays. Jedes Segment besteht aus vier winzigen LEDs. Kleine Linsen vor jeder Ziffer sollten die Anzeige optisch vergrößern. Und ich kann mich noch erinnern, dass ich aus genau so einem Display mal einen Digitalzähler gebaut habe. Ich finde das Display auch heute noch super, weil es so klein ist. Gemultiplext an einem Mikrocontroller, das wär was.
Beim Aufräumen einer Schublade fand sich dieses Artefakt. Und ich wurde gefragt: In die Mülltonne? Momentmal, was soll das denn sein? Beim zweiten Blick fiel mir auf, das sieht irgendwie so aus, als hätte ich das selbst gelötet. Vor vielen, vielen Jahren, das sieht man an den Germaniumtransistoren AC151. Batteriefach, Quarzuhr, zwei Transistoren und zwei Widerstände. Und dann wurde es mit klar: Ein Messgerät zur Bestimmung der Kapazität eines Akkus. Das muss eine Auftrags-Bastelarbeit gewesen sein, irgendwann in den 1980er Jahren. Und die Germaniumtransistoren hatte ich in großer Menge, weil ich mal in den Ferien im Bergbau gearbeitet habe, und da waren sie in Grubengas-Warngeräten eingebaut.
Und noch ein Fund aus derselben Schublade: Ein Taschenrechner Privileg 870ESR-E aus den 1970er Jahren. Auch den konnte ich nicht der Mülltonne überlassen. Und zwar wegen des Displays. Jedes Segment besteht aus vier winzigen LEDs. Kleine Linsen vor jeder Ziffer sollten die Anzeige optisch vergrößern. Und ich kann mich noch erinnern, dass ich aus genau so einem Display mal einen Digitalzähler gebaut habe. Ich finde das Display auch heute noch super, weil es so klein ist. Gemultiplext an einem Mikrocontroller, das wär was.
Immer
noch steht die Frage im Raum: Ist die geringe Zündspannung moderner
Glimmlampen ohne Radioaktivität zu schaffen? Aktive Beimengungen
könnten im Gas oder auf den Elektroden sein. Deshalb habe ich eine
Glimmpampe im Inneren einer Plastiktüte zerbrochen und den Geigerzähler
mit hineingelegt. Die Messung in Stellung Alpha mit offenem Fenster
sollte Gas und Feststoffe überwachen und auch für schwache Betastrahlen
empfindlich sein. Das Ergebnis: Keine messbare Strahlung!
Also
wird die Zündspannung von nur 70 V ganz ohne Radioaktivität erreicht.
Es muss irgendwas mit den Elektroden zu tun haben. Man erkennt ein
unregelmäßig aufgetragenes Metall, vermutlich etwas mit geringer
Elektronen-Austrittsarbeit. Zusätzlich könnte die Rauheit eine Rolle
spielen. Extrem kleine und scharfe Spitzen könnten zu einer lokalen
Erhöhung der Feldstärke und damit zu einer Elektronemission führen.
Literatur: www.amazon.de/Meßentladungsstrecken-Ionenstrecken-Siegfried-Franck/dp/3642471641
Nachtrag von Peter Krüger:
70V Zündspannung: Ich tippe auf den Abstand der beiden Elektroden: https://de.wikipedia.org/wiki/Glimmlampe
Bei handelsüblichen, mit Neon gefüllten Glaskolben mit Eisenelektroden und einem Gasdruck von 1 mbar ergibt sich eine Zündspannung von etwa
100 V. Die konkrete Spannung hängt unter anderem vom Gasdruck, dem Elektrodenmaterial und der Art der Gasfüllung ab. Das Zünden wird durch Zusatz von 0,5 % Argon erleichtert. Und möglicherweise sind die beiden Glimmlampenelektroden galvanisch mit einer Bariumoxydschicht versehen.
Auch interessanter Link in dieser Richtung:
www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/kaltk1.htm
Literatur: www.amazon.de/Meßentladungsstrecken-Ionenstrecken-Siegfried-Franck/dp/3642471641
Nachtrag von Peter Krüger:
70V Zündspannung: Ich tippe auf den Abstand der beiden Elektroden: https://de.wikipedia.org/wiki/Glimmlampe
Bei handelsüblichen, mit Neon gefüllten Glaskolben mit Eisenelektroden und einem Gasdruck von 1 mbar ergibt sich eine Zündspannung von etwa
100 V. Die konkrete Spannung hängt unter anderem vom Gasdruck, dem Elektrodenmaterial und der Art der Gasfüllung ab. Das Zünden wird durch Zusatz von 0,5 % Argon erleichtert. Und möglicherweise sind die beiden Glimmlampenelektroden galvanisch mit einer Bariumoxydschicht versehen.
Auch interessanter Link in dieser Richtung:
www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/kaltk1.htm
21.7.15: Glimmlampen als Lichtsensor
Typ 1 ohne Licht, 120 V
Die fortgesetzten Messungen an Glimmlampen haben gezeigt, dass neuere Typen hauptsächlich in zwei Gruppen eingeteilt werden können. Typ 1 wird als Anzeigelämpchen für Netzspannung meist mit angesetztem Vorwiderstand geliefert und hat eine Zündspannung von etwa 120 V. Typ 2 dagegen hat keinen Vorwiderstand, ist wohl für den Einbau in Schaltungen vorgesehen und zündet bereits bei etwa 70 V.
Typ 1, helles Licht, ca. 105 V
Für den Typ 1 wurde eine starke Abhängigkeit der Zündspannung von der Umgebungshelligkeit beobachtet. Man hat den Eindruck, diese Glimmlämpchen brauchen etwas Licht um sicher zu zünden. Selbst bei äußerster Dunkelheit oder Helligkeiten weit unter einem Lux ist noch eine Reaktion auf das schwache Licht messbar. Die Zündspannung scheint logarithmisch mit der Helligkeit zu sinken. Der ganze Bereich bis 100 000 lux verändert die Zündspannung je nach Glimmlampe um 10 V bis 20 V. Vereinzelt wurden noch wesentlich größere Unterschiede entdeckt (Vgl. 8.11.13: Lichtabhängige Zündspannung)
Für den Typ 2 mit geringer Zündspannung wurde nur bei großen Helligkeiten eine Abhängigkeit der Zündspannung festgestellt. Man kann den Eindruck gewinnen, dass schon ohne Licht so viele Ionen vorhanden sind, wie erst bei sehr hellem Licht entstehen würden. Das könnte z.B. an einer radioaktiven Beimengung liegen, die bei früheren Glimmlampen üblich war und heute vielleicht nicht mehr gerne zugegeben wird.
Um die Lichabhängigkeit der Start-Ionisierung und eventuelle Radioaktivität genauer zu untersuchen, habe ich die Glimmlampe wie eine Ionisationskammer an 9 V gelegt und den Strom mit einer Darlington-Schaltung verstärkt. So lassen sich auch noch Ströme im Picoampere-Bereich untersuchen. Wegen der großen Empfindlichkeit des Verstärkers muss alles sorgfältig abgeschirmt werden. Mit dem Einbau in eine Blechdose ging es gut. Ohne die Glimmlampe wurde ein Spannungsabfall von nur 5 mV am Kollektorwiderstand gemessen. Mit der Glimmlampe wurde auch bei absoluter Dunkelheit ein Spannungsabfall von 300 mV festgestellt, der schon bei geringstem Lichteinfall deutlich anstieg. Bei voller Beleuchtung durch eine LED-Lampe ging der Verstärker mit > 8 V bereits in die Begrenzung. Den Dunkelstrom kann man auf 3 pA schätzen, wenn die Stromverstärkung bei diesen kleinen Strömen noch etwa 300-fach beträgt.
Der Versuch wurde zuerst mit der Glimmlampe vom Typ 2 durchgeführt, bei dem ein größerer Ionenstrom vermutet wurde. Dem Ausgangssignal war ein Rauschen in der Größenordnung 1 mV überlagert. Es könnte durch Radioaktivität entstanden sein, was sich allerdings nicht nachweisen ließ. Bei einer äußeren Bestrahlung durch einen Thorium-Glühstrumpf konnte ich Impulse ähnlich wie bei einer Ionisationskammer erkennen, allerdings recht schwach und nicht ganz eindeutig. Das liegt vielleicht daran, dass eine offene Ionisationskammer normalerweise starke Impulse durch Alpha-Teilchen produziert, während hier vermutlich nur Gamma wirksam ist. Und falls das Eigenrauschen durch Strahlung verursacht ist, handelt es sich vermutlich um Betastrahlung geringer Energie. Die sehr vielen Ereignisse geringer Energie lassen sich dann nicht mehr trennen.
Typ 1 ohne Licht, 120 V
Die fortgesetzten Messungen an Glimmlampen haben gezeigt, dass neuere Typen hauptsächlich in zwei Gruppen eingeteilt werden können. Typ 1 wird als Anzeigelämpchen für Netzspannung meist mit angesetztem Vorwiderstand geliefert und hat eine Zündspannung von etwa 120 V. Typ 2 dagegen hat keinen Vorwiderstand, ist wohl für den Einbau in Schaltungen vorgesehen und zündet bereits bei etwa 70 V.
Typ 1, helles Licht, ca. 105 V
Für den Typ 1 wurde eine starke Abhängigkeit der Zündspannung von der Umgebungshelligkeit beobachtet. Man hat den Eindruck, diese Glimmlämpchen brauchen etwas Licht um sicher zu zünden. Selbst bei äußerster Dunkelheit oder Helligkeiten weit unter einem Lux ist noch eine Reaktion auf das schwache Licht messbar. Die Zündspannung scheint logarithmisch mit der Helligkeit zu sinken. Der ganze Bereich bis 100 000 lux verändert die Zündspannung je nach Glimmlampe um 10 V bis 20 V. Vereinzelt wurden noch wesentlich größere Unterschiede entdeckt (Vgl. 8.11.13: Lichtabhängige Zündspannung)
Für den Typ 2 mit geringer Zündspannung wurde nur bei großen Helligkeiten eine Abhängigkeit der Zündspannung festgestellt. Man kann den Eindruck gewinnen, dass schon ohne Licht so viele Ionen vorhanden sind, wie erst bei sehr hellem Licht entstehen würden. Das könnte z.B. an einer radioaktiven Beimengung liegen, die bei früheren Glimmlampen üblich war und heute vielleicht nicht mehr gerne zugegeben wird.
Um die Lichabhängigkeit der Start-Ionisierung und eventuelle Radioaktivität genauer zu untersuchen, habe ich die Glimmlampe wie eine Ionisationskammer an 9 V gelegt und den Strom mit einer Darlington-Schaltung verstärkt. So lassen sich auch noch Ströme im Picoampere-Bereich untersuchen. Wegen der großen Empfindlichkeit des Verstärkers muss alles sorgfältig abgeschirmt werden. Mit dem Einbau in eine Blechdose ging es gut. Ohne die Glimmlampe wurde ein Spannungsabfall von nur 5 mV am Kollektorwiderstand gemessen. Mit der Glimmlampe wurde auch bei absoluter Dunkelheit ein Spannungsabfall von 300 mV festgestellt, der schon bei geringstem Lichteinfall deutlich anstieg. Bei voller Beleuchtung durch eine LED-Lampe ging der Verstärker mit > 8 V bereits in die Begrenzung. Den Dunkelstrom kann man auf 3 pA schätzen, wenn die Stromverstärkung bei diesen kleinen Strömen noch etwa 300-fach beträgt.
Der Versuch wurde zuerst mit der Glimmlampe vom Typ 2 durchgeführt, bei dem ein größerer Ionenstrom vermutet wurde. Dem Ausgangssignal war ein Rauschen in der Größenordnung 1 mV überlagert. Es könnte durch Radioaktivität entstanden sein, was sich allerdings nicht nachweisen ließ. Bei einer äußeren Bestrahlung durch einen Thorium-Glühstrumpf konnte ich Impulse ähnlich wie bei einer Ionisationskammer erkennen, allerdings recht schwach und nicht ganz eindeutig. Das liegt vielleicht daran, dass eine offene Ionisationskammer normalerweise starke Impulse durch Alpha-Teilchen produziert, während hier vermutlich nur Gamma wirksam ist. Und falls das Eigenrauschen durch Strahlung verursacht ist, handelt es sich vermutlich um Betastrahlung geringer Energie. Die sehr vielen Ereignisse geringer Energie lassen sich dann nicht mehr trennen.
Vergleiche mit Glimmlampen von Typ 1 (hohe Zündspannung) zeigten praktisch die
gleiche Lichtabhängigkeit des Stroms wie die vom Typ 2 (kleine Zündspannung).
Während die Abhängigkeit der Zündspannung vom Licht bei beiden Typen sehr
unterschiedlich ist, verhalten sie sich in Bezug auf ihren Ionenstrom sehr
ähnlich. Bei beiden Typen erkennt man schon vor dem eigentlichen Zünden ein
deutlichen Anstieg des Stroms bis etwa 0,5 µA.
Fazit: Die spannende Frage, ob auch in neuere Glimmlampen immer noch
radioaktive Substanzen eingebaut werden, konnte mit diesen Messungen nicht
beantwortet werden.
20.7.15: Skurriler Fehler in einem Netzteil von Ralf Beesner
Neulich kam ein Freund mit einem defekten alten (unstabilisierten) Schnurnetzteil. Nach Öffnen sahen wir auf den ersten flüchtigen Blick das erwartete Bild: Sicherung, Trafo, vier Gleichrichterdioden (keine 1N4007, sondern größere 3Ampere-Typen) und einen dicken Elko.
Doch, was war das: zwei Dioden waren nur einseitig angelötet, das andere Ende hing jeweils einige mm über der Platine in der Luft.
Alle Dioden mit dem Ohmmeter geprüft, sie waren ok, die ausgelöteten wieder eingelötet, Netzteil in Betrieb genommen - Gleichspannung war nun da, aber zu niedrig. Nach einigen Sekunden begann es "nach Strom zu riechen". Bei der Prüfung, welche Bauteile heiß geworden waren, wackelte eine der frisch eingelöteten Dioden bei Berührung. Sie war so heiß, dass die Anschlussdrähte das Lötzinn geschmolzen hatten. Auch der Elko war recht warm, sah aber völlig unversehrt aus.
Fehlerablauf: Der Elko hatte einen Feinschluss bekommen, war aber so niederohmig geworden, dass die meiste Verlustleistung an der Trafowicklung und den Dioden auftrat. Dadurch blieb der Elko äußerlich unversehrt, aber die Dioden wurden so heiß, dass sie sich auslöteten. Da das Netzteil auf dem Kopf gelegen hatte und die Dioden nicht an beiden Enden gleich heiß waren, fielen sie nicht komplett aus der Platine, sondern blieben an einem Anschlussbein hängen. Der Strom war aber dadurch unterbrochen, das Lötzinn erkaltete wieder und die Dioden wurden im einseitig angeschlossenen Zustand fixiert.
Nach Austausch des Elkos funktionierte das Netzteil wieder einwandfrei.
Neulich kam ein Freund mit einem defekten alten (unstabilisierten) Schnurnetzteil. Nach Öffnen sahen wir auf den ersten flüchtigen Blick das erwartete Bild: Sicherung, Trafo, vier Gleichrichterdioden (keine 1N4007, sondern größere 3Ampere-Typen) und einen dicken Elko.
Doch, was war das: zwei Dioden waren nur einseitig angelötet, das andere Ende hing jeweils einige mm über der Platine in der Luft.
Alle Dioden mit dem Ohmmeter geprüft, sie waren ok, die ausgelöteten wieder eingelötet, Netzteil in Betrieb genommen - Gleichspannung war nun da, aber zu niedrig. Nach einigen Sekunden begann es "nach Strom zu riechen". Bei der Prüfung, welche Bauteile heiß geworden waren, wackelte eine der frisch eingelöteten Dioden bei Berührung. Sie war so heiß, dass die Anschlussdrähte das Lötzinn geschmolzen hatten. Auch der Elko war recht warm, sah aber völlig unversehrt aus.
Fehlerablauf: Der Elko hatte einen Feinschluss bekommen, war aber so niederohmig geworden, dass die meiste Verlustleistung an der Trafowicklung und den Dioden auftrat. Dadurch blieb der Elko äußerlich unversehrt, aber die Dioden wurden so heiß, dass sie sich auslöteten. Da das Netzteil auf dem Kopf gelegen hatte und die Dioden nicht an beiden Enden gleich heiß waren, fielen sie nicht komplett aus der Platine, sondern blieben an einem Anschlussbein hängen. Der Strom war aber dadurch unterbrochen, das Lötzinn erkaltete wieder und die Dioden wurden im einseitig angeschlossenen Zustand fixiert.
Nach Austausch des Elkos funktionierte das Netzteil wieder einwandfrei.
17.7.15: Zündspannung von Glimmlampen
Wie verhält sich eine sehr alte Glimmlampe (links), eine neue ähnlicher Bauart (Mitte) und eine kleine Glimmlampe ohne Sockel? Für den Test wurde wieder das Spezial-Netzteil mit 350V/700Vs verwendet. Hier die verbesserte Schaltung, die einige der Sicherheitsbedenken (s.u.) berücksichtigt. Aber Vorsicht! Netzspannung ist lebensgefährlich. Man sollte genau wissen was man tut und vor allem auf gute Isolierung achten.
Bei alten Glimmlampen mit E-10-Sockel aus den 1950er Jahren kennt man das Problem. Irgendwann zünden sie nicht mehr, so auch die alte Lampe (links). Eine verbreitete Theorie besagt, dass sie früher radioaktive Substanzen enthielten, die aber jetzt nicht mehr genügend strahlen. Erst kürzlich wurde ich durch Roger auf dieses Glimmlampen-Handbuch von General Electric aufmerksam: http://www.introni.it/pdf/GE%20Glow%20Lamp%20Manual.pdf Und darin wird das bestätigt. Damals waren die Glimmlampen überwiegend etwas radioaktiv.
Die Messung zeigt es: Die alte Lampe zündet erst bei 300 V und brennt dann bei ca. 200 V. So ist das im normalen Betrieb. Wenn sei aber lange aus war, braucht sie auch schon mal mehr als 450 V um zu starten.
Die neuere Lampe zündet dagegen schon unter 200 V und brennt bei etwa 180 V.
Und die kleine Lampe zündet bereits deutlich unter 100 V.
Dieselbe Messung nochmal mit anderen Einstellungen am Oszi zeigt es genauer. Die kleine Glimmlampe zündet bei knapp über 70 V und brennt bei ca. 52 V. An den Übergängen gibt es Schwingungen, die bei Glimmlampen oft beobachtet werden.
Roger Leifert schrieb mir zum Thema:
Hier weitere Links zu alten Handbüchern bzgl. Glimmlampen:
http://www.electricstuff.co.uk/oldbooks.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Neon_lamp
http://elinux.org/images/4/4c/Dance-ColdCathodeTubes.pdf
Das letzte von J.B. Dance ist wohl eins der Standardbücher zum Thema Kaltkathoden-Anzeigen. Wird öfters auf der Nixie-Mailing-Liste empfohlen.
Und hier die Vorlage zu meiner projektierten Glimmlampen-Binär-Uhr von einem meiner Helden (Ronald Decker von Philips), von dem ich auch den E1T-Tester und als erster den hyper-genialen PC-gesteuerten “µ-Tracer” (Röhren-Kennlinienschreiber) nachgebaut habe:
http://www.dos4ever.com/ring/ring.html
Sehr informativ für Problem mit den unterschiedlichen Zündspannungen und auch zum Thema Änderung der Zündspannung bei Alterung. (Dort u.a. auch ein Link auf einen Scan eines anderen Buches von J.B. Dance zu finden auf der Download-Seite vom Nixie-Guru Dieter Wächter.) Bei Nixie-Röhren ist bekannt, dass bei langer Lagerung die Zündspannung erst mal stark ansteigt durch Passivierung der Elektrode(n) und dann nach längerem Betrieb mit “Überstrom” durch das Elektronen-Bombardement wieder auf den alten Wert zurückgebracht werden kann (“Regenerierung”). Ein weiteres Problem ist die “Kathodenvergiftung” bei Nixie- und anderen Kaltkathoden-Anzeigen bei unbenutzten Kathoden, wenn z.B. bei Nixie-Röhren ein oder mehrere Ziffern nie oder selten benutzt werden, lagert sich auf denen abgesputtertes Material ab, das die Oberfläche passiviert. Kann meist auch durch Betrieb mit Überstrom wieder rückgängig gemacht werden.
Hinweis zum Vorwiderstand von Peter Krueger
Es geht um die rechte Glimmlampe ohne Sockel: Bei Anschluss an die 230V-Stromversorgung auf keinen Fall den Vorwiderstand 150 k vergessen! Ansonsten fliegt die Wohnungssicherung für die Seckdose raus! Ist mir so vor etwa 30 Jahren passiert. In meinem Fall blieb die Glimmlampe intakt. Ursache: Währen der Kurzschlusszündung bildet sich eine Plasmabogen von nur wenigen Ohm zwischen den beiden Elektroden. Diese Art Sicherungen werden z.B. auch im Telefon als Blitzschutz verwendet. Maximaler Klemmstrom: > 50A über eine Periode von 100ms, entspricht bei 220V-AC und 50Hz 10 Wechselzyklen Klemmleistung: 220V * 50A = 11kW!
--------------
Auch interessant: https://de.wikipedia.org/wiki/Gasableiter
Gasableiter sollten in allen durch Blitzeinschlag gefährdeten Geräten wie z.B. Telefon und TV-Geräten wie externer SAT-Antennen Einspeisung geschützt werden. Falls nicht vorhanden ist ein nachträglicher Schutz empfehlenswert.
Wikipedia, Anwendungen: Blitzschutz an Netzanschlüssen, auch in Überspannungsschutz-Zwischensteckern oder -Steckdosenleisten. Sie führen hier beim Ansprechen zur Auslösung der vorgeordneten Sicherung. Blitz- und Überspannungsschutz bei Telefonen, Modems und Netzwerkkarten Blitzschutz in Antennen-Leitungen (hier besonders aufgrund der geringen Kapazität geeignet)
--------------
https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsschutzschalter
Betr. Schütz, mit Auslösung durch Überstrom mit Elektromagneten: Die Abschaltzeit durch mechanische Auslösung über Elektromagneten und Hebel bis Schalterbetätigung dürfte in etwa bei 100ms liegen.
Wie verhält sich eine sehr alte Glimmlampe (links), eine neue ähnlicher Bauart (Mitte) und eine kleine Glimmlampe ohne Sockel? Für den Test wurde wieder das Spezial-Netzteil mit 350V/700Vs verwendet. Hier die verbesserte Schaltung, die einige der Sicherheitsbedenken (s.u.) berücksichtigt. Aber Vorsicht! Netzspannung ist lebensgefährlich. Man sollte genau wissen was man tut und vor allem auf gute Isolierung achten.
Bei alten Glimmlampen mit E-10-Sockel aus den 1950er Jahren kennt man das Problem. Irgendwann zünden sie nicht mehr, so auch die alte Lampe (links). Eine verbreitete Theorie besagt, dass sie früher radioaktive Substanzen enthielten, die aber jetzt nicht mehr genügend strahlen. Erst kürzlich wurde ich durch Roger auf dieses Glimmlampen-Handbuch von General Electric aufmerksam: http://www.introni.it/pdf/GE%20Glow%20Lamp%20Manual.pdf Und darin wird das bestätigt. Damals waren die Glimmlampen überwiegend etwas radioaktiv.
Die Messung zeigt es: Die alte Lampe zündet erst bei 300 V und brennt dann bei ca. 200 V. So ist das im normalen Betrieb. Wenn sei aber lange aus war, braucht sie auch schon mal mehr als 450 V um zu starten.
Die neuere Lampe zündet dagegen schon unter 200 V und brennt bei etwa 180 V.
Und die kleine Lampe zündet bereits deutlich unter 100 V.
Dieselbe Messung nochmal mit anderen Einstellungen am Oszi zeigt es genauer. Die kleine Glimmlampe zündet bei knapp über 70 V und brennt bei ca. 52 V. An den Übergängen gibt es Schwingungen, die bei Glimmlampen oft beobachtet werden.
Roger Leifert schrieb mir zum Thema:
Hier weitere Links zu alten Handbüchern bzgl. Glimmlampen:
http://www.electricstuff.co.uk/oldbooks.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Neon_lamp
http://elinux.org/images/4/4c/Dance-ColdCathodeTubes.pdf
Das letzte von J.B. Dance ist wohl eins der Standardbücher zum Thema Kaltkathoden-Anzeigen. Wird öfters auf der Nixie-Mailing-Liste empfohlen.
Und hier die Vorlage zu meiner projektierten Glimmlampen-Binär-Uhr von einem meiner Helden (Ronald Decker von Philips), von dem ich auch den E1T-Tester und als erster den hyper-genialen PC-gesteuerten “µ-Tracer” (Röhren-Kennlinienschreiber) nachgebaut habe:
http://www.dos4ever.com/ring/ring.html
Sehr informativ für Problem mit den unterschiedlichen Zündspannungen und auch zum Thema Änderung der Zündspannung bei Alterung. (Dort u.a. auch ein Link auf einen Scan eines anderen Buches von J.B. Dance zu finden auf der Download-Seite vom Nixie-Guru Dieter Wächter.) Bei Nixie-Röhren ist bekannt, dass bei langer Lagerung die Zündspannung erst mal stark ansteigt durch Passivierung der Elektrode(n) und dann nach längerem Betrieb mit “Überstrom” durch das Elektronen-Bombardement wieder auf den alten Wert zurückgebracht werden kann (“Regenerierung”). Ein weiteres Problem ist die “Kathodenvergiftung” bei Nixie- und anderen Kaltkathoden-Anzeigen bei unbenutzten Kathoden, wenn z.B. bei Nixie-Röhren ein oder mehrere Ziffern nie oder selten benutzt werden, lagert sich auf denen abgesputtertes Material ab, das die Oberfläche passiviert. Kann meist auch durch Betrieb mit Überstrom wieder rückgängig gemacht werden.
Hinweis zum Vorwiderstand von Peter Krueger
Es geht um die rechte Glimmlampe ohne Sockel: Bei Anschluss an die 230V-Stromversorgung auf keinen Fall den Vorwiderstand 150 k vergessen! Ansonsten fliegt die Wohnungssicherung für die Seckdose raus! Ist mir so vor etwa 30 Jahren passiert. In meinem Fall blieb die Glimmlampe intakt. Ursache: Währen der Kurzschlusszündung bildet sich eine Plasmabogen von nur wenigen Ohm zwischen den beiden Elektroden. Diese Art Sicherungen werden z.B. auch im Telefon als Blitzschutz verwendet. Maximaler Klemmstrom: > 50A über eine Periode von 100ms, entspricht bei 220V-AC und 50Hz 10 Wechselzyklen Klemmleistung: 220V * 50A = 11kW!
--------------
Auch interessant: https://de.wikipedia.org/wiki/Gasableiter
Gasableiter sollten in allen durch Blitzeinschlag gefährdeten Geräten wie z.B. Telefon und TV-Geräten wie externer SAT-Antennen Einspeisung geschützt werden. Falls nicht vorhanden ist ein nachträglicher Schutz empfehlenswert.
Wikipedia, Anwendungen: Blitzschutz an Netzanschlüssen, auch in Überspannungsschutz-Zwischensteckern oder -Steckdosenleisten. Sie führen hier beim Ansprechen zur Auslösung der vorgeordneten Sicherung. Blitz- und Überspannungsschutz bei Telefonen, Modems und Netzwerkkarten Blitzschutz in Antennen-Leitungen (hier besonders aufgrund der geringen Kapazität geeignet)
--------------
https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsschutzschalter
Betr. Schütz, mit Auslösung durch Überstrom mit Elektromagneten: Die Abschaltzeit durch mechanische Auslösung über Elektromagneten und Hebel bis Schalterbetätigung dürfte in etwa bei 100ms liegen.
16.7.15: Messung von Dioden-Sperrspannungen
Manchmal braucht man ein paar Volt mehr, z.B. um zu messen, welche Sperrspannung eine Diode verkraftet. Dazu habe ich mir ein spezielles Netzgerät gebaut, im Gehäuse eines alten Steckerladegeräts und mit nur einem Anschlussdraht. Es handelt sich um einen Einweggleichrichter mit Ladeelko und einen Schutzwiderstand mit insgesamt 5 MOhm. Je nach Polarität in der Steckdose erhält man eine Leerlauf-Gleichspannung von 350 V oder diese Gleichspannung überlagert mit 230 V Wechselspannung, also ein Signal zwischen 0 V und 700 V in der Spitze. Dank des Schutzwiderstands kann nichts passieren und man hat bei Bedarf sogar sowas wie eine Konstantstromquelle mit 70 µA oder bis 140 µA in der Spitze.
Es hat sich gezeigt, dass ich das Signal direkt mit der 1 : 10-Spitze des Oszis ansehen darf. Dort ist der Innenwiderstand 10 MOhm, sodass die Spannung auf 2/3 einbricht. Die Spitze reicht jetzt bis 450 V.
Dies ist eine Messung an einer Diode 1N4148 in Sperrrichtung. 100 V soll sie können, aber erst bei 150 V erkennt man den ersten Durchbruch. Eine wunderschöne 150-V-Zenerdiode!
Und dies war die Überraschung des Tages: Eine grüne Standard-LED brachte es auf knapp 200 V! Mir war zwar schon mal aufgefallen, dass eine grüne LED einen extrem kleinen Sperrstrom auch noch bei 40 V hat. Aber 200 V hätte ich nicht vermutet.
Nachtrag zur elektrischen Sicherheit von Ralf Beener
Die Schaltung ist eine pfiffige Idee, aber mir sind 2 1/2 Sachen dazu eingefallen:
- Ich habe auch so ein altes Hameg-Oszilloskop. Bei dem ist Masse mit dem Schutzleiter verbunden. Bei potentialfreien Geräten wird man keine saubere Gleichspannung angezeigt bekommen, weil das Bezugspotential fehlt.
- Elektrische Sicherheit: Wie hoch ist eigentlich die Durchbruchsspannung von Widerständen? ;-) Ich habe mal bei Reichelt zwei Datenblätter runtergeladen, für Metallschichtwiderstände und Kohlewiderstände. Die kleinen 1/4 W-Typen sind für so hohe Spannungen nicht mehr spezifiziert. Man sollte dann wirklich gezielt mehrere hintereinanderschalten, um die Spannung aufzuteilen (also nicht nur, um auf 5 MOhm zu kommen). Sauberer wäre es jedoch, wirklich spannungsfeste zu verwenden
- Im Foto ist zwar erkennbar, dass du in Reihe mit der Diode einen Strombegrenzungswiderstand vorgesehen hast, der auch als Sicherung fungiert, wenn der Elko mal hochgeht, aber besser wäre da eine Feinsicherung, von der man weiß, dass sie im Fehlerfall wirklich sauber trennt.
PS: ich habe als Jugendlicher bzw. junger Erwachsener einige üble Sachen gebaut (Motto: wozu eine Gerätesicherung, wo es doch die große Haushaltssicherung gibt - und dann noch irgendwelche Kondensatoren für 400V Gleichspannung und ohne VDE-Zeichen direkt an 230V), bis mal tatsächlich ein kleiner Printtrafo hochgegangen ist und glücklicherweise die Haushaltssicherung ausgelöst hat. Erst da dämmerte es mir, dass Bauteile auch mal kaputtgehen können und man mit sowas einen schönen Wohnungsbrand auslösen kann.
Inzwischen bin ich da wohl etwas paranoid - aber man weiß nicht, welchen Kenntnisstand die Leute haben, die deine Schaltung nachbauen, aber man sollte immer vom ungünstigsten Fall ausgehen und darum erklären, worauf es ankommt.
Antwort: Asche über mein Haupt, die Schaltung ist wirklich nicht sicher. Man muss höllisch aufpassen wenn man sowas macht. Besonders wegen der Spannungsfestigkeit der Widerstände. Noch ein Schwachpunkt: Man sollte einen zusätzlichen Entladewiderstand über den Elko legen, auch das habe ich leider versäumt. Und die Strafe kam auf dem Fuß: Als ich das Foto der Platine machen wollte war der Elko noch geladen und ich habe ihn unvorsichtig angefasst. Das hat ordentlich wehgetan!
Manchmal braucht man ein paar Volt mehr, z.B. um zu messen, welche Sperrspannung eine Diode verkraftet. Dazu habe ich mir ein spezielles Netzgerät gebaut, im Gehäuse eines alten Steckerladegeräts und mit nur einem Anschlussdraht. Es handelt sich um einen Einweggleichrichter mit Ladeelko und einen Schutzwiderstand mit insgesamt 5 MOhm. Je nach Polarität in der Steckdose erhält man eine Leerlauf-Gleichspannung von 350 V oder diese Gleichspannung überlagert mit 230 V Wechselspannung, also ein Signal zwischen 0 V und 700 V in der Spitze. Dank des Schutzwiderstands kann nichts passieren und man hat bei Bedarf sogar sowas wie eine Konstantstromquelle mit 70 µA oder bis 140 µA in der Spitze.
Es hat sich gezeigt, dass ich das Signal direkt mit der 1 : 10-Spitze des Oszis ansehen darf. Dort ist der Innenwiderstand 10 MOhm, sodass die Spannung auf 2/3 einbricht. Die Spitze reicht jetzt bis 450 V.
Dies ist eine Messung an einer Diode 1N4148 in Sperrrichtung. 100 V soll sie können, aber erst bei 150 V erkennt man den ersten Durchbruch. Eine wunderschöne 150-V-Zenerdiode!
Und dies war die Überraschung des Tages: Eine grüne Standard-LED brachte es auf knapp 200 V! Mir war zwar schon mal aufgefallen, dass eine grüne LED einen extrem kleinen Sperrstrom auch noch bei 40 V hat. Aber 200 V hätte ich nicht vermutet.
Nachtrag zur elektrischen Sicherheit von Ralf Beener
Die Schaltung ist eine pfiffige Idee, aber mir sind 2 1/2 Sachen dazu eingefallen:
- Ich habe auch so ein altes Hameg-Oszilloskop. Bei dem ist Masse mit dem Schutzleiter verbunden. Bei potentialfreien Geräten wird man keine saubere Gleichspannung angezeigt bekommen, weil das Bezugspotential fehlt.
- Elektrische Sicherheit: Wie hoch ist eigentlich die Durchbruchsspannung von Widerständen? ;-) Ich habe mal bei Reichelt zwei Datenblätter runtergeladen, für Metallschichtwiderstände und Kohlewiderstände. Die kleinen 1/4 W-Typen sind für so hohe Spannungen nicht mehr spezifiziert. Man sollte dann wirklich gezielt mehrere hintereinanderschalten, um die Spannung aufzuteilen (also nicht nur, um auf 5 MOhm zu kommen). Sauberer wäre es jedoch, wirklich spannungsfeste zu verwenden
- Im Foto ist zwar erkennbar, dass du in Reihe mit der Diode einen Strombegrenzungswiderstand vorgesehen hast, der auch als Sicherung fungiert, wenn der Elko mal hochgeht, aber besser wäre da eine Feinsicherung, von der man weiß, dass sie im Fehlerfall wirklich sauber trennt.
PS: ich habe als Jugendlicher bzw. junger Erwachsener einige üble Sachen gebaut (Motto: wozu eine Gerätesicherung, wo es doch die große Haushaltssicherung gibt - und dann noch irgendwelche Kondensatoren für 400V Gleichspannung und ohne VDE-Zeichen direkt an 230V), bis mal tatsächlich ein kleiner Printtrafo hochgegangen ist und glücklicherweise die Haushaltssicherung ausgelöst hat. Erst da dämmerte es mir, dass Bauteile auch mal kaputtgehen können und man mit sowas einen schönen Wohnungsbrand auslösen kann.
Inzwischen bin ich da wohl etwas paranoid - aber man weiß nicht, welchen Kenntnisstand die Leute haben, die deine Schaltung nachbauen, aber man sollte immer vom ungünstigsten Fall ausgehen und darum erklären, worauf es ankommt.
Antwort: Asche über mein Haupt, die Schaltung ist wirklich nicht sicher. Man muss höllisch aufpassen wenn man sowas macht. Besonders wegen der Spannungsfestigkeit der Widerstände. Noch ein Schwachpunkt: Man sollte einen zusätzlichen Entladewiderstand über den Elko legen, auch das habe ich leider versäumt. Und die Strafe kam auf dem Fuß: Als ich das Foto der Platine machen wollte war der Elko noch geladen und ich habe ihn unvorsichtig angefasst. Das hat ordentlich wehgetan!
2.7.15: DCDC-Wandler 70 V aus 3 V von Urs Graubner
Für die NV-Röhren-Abteilung hier ein kleines Netzteil, das aus einer 3 Volt Batterie genügend Anodenspannung für ein Audion usw. erzeugt. Ähnlich wie beim "Pikkolo" kann damit eine Heizbatterie für die Anodenspannung verwendet werden. Man kommt mit 3 Transistoren, einer Spule und Kleinteilen aus und erhält eine sauber gesiebte Betriebsspannung, die auch für Kopfhörerbetrieb geeignet ist.
Das besondere ist die Möglichkeit, bei Betrieb im Kurzwellenband mit einer Pentode die Schirmgitterspannung aus einer Zwischenstufe der Kaskade zu entnehmen, der noch eine Art Sägezahnspannung überlagert ist. Bei der Abzweigung "sg" sind es unter 1 V~ , bei den anderen Zwischenstufen sind es über 10 V~ mit der die Schirmgitterspannung über ein Poti und einen Kondensator moduliert werden kann, um damit die Pendelschwingungen zu induzieren. Ob die Frequenz für einen Pendler passt, kann ich nicht sagen. Hier müßte also in der Praxis ausprobiert werden, ob damit ein Pendler gebaut werden kann. Bisher alles nur Theorie und Simulation.
Hier noch eine Schaltung für solche, die nur eine (!) Monozelle NC-Akku oder Zink-Kohle-Batterie) als Versorgung für Heizung und Anodenspannung von Batterieröhren haben. Für ein Audion mit einer D-Röhre sollte es für Kopfhörer-Empfang reichen. Die sog. "simple-switcher" können bei 1.5 V nicht mehr mithalten, aber mit separaten Bauteilen ist das noch möglich. Wegen der Heizung liegt Masse an Plus.
Für die NV-Röhren-Abteilung hier ein kleines Netzteil, das aus einer 3 Volt Batterie genügend Anodenspannung für ein Audion usw. erzeugt. Ähnlich wie beim "Pikkolo" kann damit eine Heizbatterie für die Anodenspannung verwendet werden. Man kommt mit 3 Transistoren, einer Spule und Kleinteilen aus und erhält eine sauber gesiebte Betriebsspannung, die auch für Kopfhörerbetrieb geeignet ist.
Das besondere ist die Möglichkeit, bei Betrieb im Kurzwellenband mit einer Pentode die Schirmgitterspannung aus einer Zwischenstufe der Kaskade zu entnehmen, der noch eine Art Sägezahnspannung überlagert ist. Bei der Abzweigung "sg" sind es unter 1 V~ , bei den anderen Zwischenstufen sind es über 10 V~ mit der die Schirmgitterspannung über ein Poti und einen Kondensator moduliert werden kann, um damit die Pendelschwingungen zu induzieren. Ob die Frequenz für einen Pendler passt, kann ich nicht sagen. Hier müßte also in der Praxis ausprobiert werden, ob damit ein Pendler gebaut werden kann. Bisher alles nur Theorie und Simulation.
Hier noch eine Schaltung für solche, die nur eine (!) Monozelle NC-Akku oder Zink-Kohle-Batterie) als Versorgung für Heizung und Anodenspannung von Batterieröhren haben. Für ein Audion mit einer D-Röhre sollte es für Kopfhörer-Empfang reichen. Die sog. "simple-switcher" können bei 1.5 V nicht mehr mithalten, aber mit separaten Bauteilen ist das noch möglich. Wegen der Heizung liegt Masse an Plus.