Bei vielen Händlern, u.a. Pollin, gibt es für nicht ein mal 5 Euro
elektronische Fliegenklatschen zu kaufen. Die Geräte sehen aus wie
kleine Tennisschläger. Die "Bespannunng" besteht aus drei
Metallgittern, die als Sandwich elektrisch voneinander isoliert
montiert sind. Erwischt man damit eine Fliege, kommt sie zwischen die
Gitter und wird durch Hochspannung getötet.
Nachdem ich im Netz gelesen hatte, dass die Geräte sich "tunen" lassen
durch Einbau eines größeren Ladekondensators, habe ich mir mal
neugierdehalber so ein Gerät gekauft.
Ich habe das Ding mal zerlegt, im Inneren finden sich nur eine Handvoll
Bauteile auf einer Platine: ein Sperrschwinger mit Trafo, zwei Dioden,
ein Ladekondensator, ein Entladewiderstand, eine LED als
Betriebsanzeige und ein Taster. Betrieben wird das Ganze mit zwei
AA-Batterien, also 3 Volt Eingangsspannung. Der Transistor ist ein
8050SS, offenbar ein China-NPN-Transistor.
Mit dem Oszi nachgemessen: der Sperrschwinger arbeitet auf ca. 11 kHz.
Nun interessiert natürlich noch die erzielbare Spannung. Direkt mit dem
Multimeter messen ergibt falsche Messwerte: bei der geringen Leistung
und den hohen Spannungen belastet der Innenwiderstand des Multimeters
den Generator schon beträchtlich. Man merkt das daran, dass die
gemessene Spannung am Ladekondensator nach Abschalten des Generators
sehr schnell zusammenbricht. Ein Freund hat mir einen
1-Gigaohm-Widerstand geschenkt, mit dem ist eine unverfälschte Messung
möglich. Mein Fluke 87V hat laut Datenblatt einen Innenwiderstand von
10 Megaohm. Schalte ich den 1-Gigaohm-Widerstand bei der Messung vor
die Messspitze, dann ergibt sich mit dem Innenwiderstand des
Multimeters zusammen ein Spannungsteiler. Die reale Spannung am Gitter
und die gemessene Spannung am Multimeter verhalten sich dann so
zueinander:
Ureal / Umess = (1000 Megaohm + 10 Megaohm) / 10 Megaohm
und damit
Ureal = Umess * 101
Das Multimeter zeigt also rund 1/100 der eigentlichen Spannung an. Bei
meiner Fliegenklatsche steigt die Spannung am Multimeter nach einigen
Sekunden auf 6,5V an. Am Gitter liegen also 650 Volt - das ist schon
enttäuschend wenig. Der verbaute Ladekondensator hat den Aufdruck
"223J 2000V", also 22 nF. Das ist ebenfalls relativ wenig, laut
Netzrecherche liegen die üblichen Werte bei 47 nF. Nur mit einem Tausch
des Kondensators ist es hier also zum "aufbohren" des Geräts nicht
getan.
Laut Aufkleber kann das Gerät "max. 45 uC" liefern - eigenartig, dass
die Ladungsmenge angegeben wird, ich hätte eher einen Engeriewert in mJ
erwartet.
Was liefert das Gerät tatsächlich? Da ja nun die Ladespannung und der Kondensatorwert bekannt sind, kann man nachrechnen.
Q = C * U = 22 nF * 650 V = 14 uC
"Maxmimal 45uC" ist also schon richtig, aber auch etwas optimistisch.
Die maximale Energiemenge ist im Originalzustand
W = 0.5 * C * U² = 4,6 mJ
Mit 650 V ist hier nicht viel zu holen, die Spannung muss ja den
Chitinpanzer der Insekten durchschlagen. Zudem geht die Spannung in
Energiemenge quadratisch ein, eine Steigerung der Spannung bringt also
ziemlich viel.
Abhilfe muss her.
Um die Spannung zu erhöhen, habe ich die originale
Gleichrichterschaltung entfernt und die Sekundärseite des Trafos mit
einer einstufigen Kaskadenschaltung verbunden, der sog.
Greinacher-Schaltung. https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsverdoppler
Das Schaltungsprinzip ist aus alten Fernsehgeräten bekannt, dort wurde
es verwendet, um die 25 kV für Bildröhre zu
erzeugen. Wir brauchen hier nicht ganz so viel Spannung, daher reicht
eine Stufe, die die Spannung von 650 V auf ca. 1300 V verdoppeln sollte.
Als Dioden habe ich die 1000V-Type 1N4007 verwendet, als ersten
Kondensator zwei parallel geschaltete 10 nF FKC-3-Kondensatoren mit 1kV
Spannungsfestigkeit, da die gerade zur Hand waren. Natürlich geht hier
auch ein 22 nF MKP-Kondensator. Als zweiten Kondensator und
Ladekondensator habe ich einen MKP 1600V 220nF verwendet. Für den
ersten Kondensator reicht übrigens eine Spannungsfestigkeit von 1000 V,
der zweite Kondensator muss mindestens 2 x 650 V = 1300V (entsprechend
2x der Spitzenspannung am Trafoausgang) aushalten.
Den Entladewiderstand von 5,1 Megaohm am Ausgang habe ich weggelassen,
da er die Spannung nur unnötig belastet und damit verringert. Nachteil:
das Gitter entlädt sich deutlich langsamer, hier muss man also
vorsichtig sein.
Nach dem Umbau liegen am Gitter (wieder gemessen mit Hilfe des
Gigaohm-Widerstands) nun 1300 V an, genau wie es sein soll. Die
Leitungen und die Isolation des Gitters scheinen noch auszureichen, es
waren keine Durchschläge feststellbar. Damit zusammen mit dem
220nF-Kondensator alles wieder ins Gehäuse passt, musste ich die
Platine etwas versetzen und dazu den Taster auslöten, und mit Drähten
verlängert in seiner ursprünglichen Position anbringen. Auch die LED
habe ich etwas versetzt montiert, sie kam "eine Hausnummer weiter",
dort war offenbar in der Spritzgussform bereits eine zweite
LED-Aufnahme vorgesehen, aber nicht ganz durchgebohrt. Ein 3mm-Bohrer
löste das Problem. Oben im folgenden Bild ist oben auch der
1-Gigaohm-Widerstand zu sehen.
Nach dem Umbau hat die Fliegenklatsche jetzt folgende Daten:
Q = C * U = 220 nF * 1300 V = 286 uC
W = 0.5 * C * U² = 0,5 * 220 nF * (1300 V)² = 186 mJ
Mit dem Umbau hat sich also die Spannung verdoppelt und die
Energiemenge ver-40-facht. Getroffene Insekten sterben nun mit einem
kleinen Knall (Kommentar Freundin: "Männer..."). Die Fliegenklatsche
hat sich damit einen kleinen gelben Hochspannungs-Warnaufkleber
verdient - das Gerät sollte nicht in Kinderhände geraten.
Leider habe ich nach der Fertigstellung festgestellt, dass es gar nicht
so leicht ist, mit dem Gerät Fliegen zu treffen, ohne
Haushaltsgegenstände unnötig in Mitleidenschaft zu ziehen. Wie Dietrich
Drahtlos es sagen würde:
Das zentrale Problem Wird leicht übersehn.
UF4007, ein Hinweis von PeterKrüger
Ich benutze für SwitchMode-Booster Design nur noch die
Gleicrichterdioden von Typ: "UF4007" mit einer ReverseRecoveryTime von
75ns, ergeben eine deutlich höheren Ausgangsspannung bei gleichzeitig
geringeren GesamtStromverbrauch. Siehe Info Google search article: "A
standard rectifier diode like 1N4007 has a typical reverse recovery
time of 30 μs, but an ultrafast version UF4007 has Trr = 75 ns, which
is about 500 times faster."
