Plasmatweeter mbv PL519

kWeet niet in welke sectie dit verhaal het best thuishoort, maar ik denk toch hier omdat de kern van de zaak gelegen is in een HF-oscillator. Eigenlijk een AM-zender.

kBen bezig met het bouwen van een plasmatweeter (ofwel ionofoon) op basis van dit schema. Er staat nu een proefopstelling in een geaarde kooi van faraday zonder het audiodeel (dus alles rondom de BF869 is weggelaten). Doel van de opstelling is vooreerst om het plasmavlammetje te krijgen. Verder informatie heb ik verkregen van bijvoorbeeld dit forum. Daaruit is mij al vrij snel duidelijk geworden welke onderdelen wel en niet kritisch zijn in de schakeling.

De voeding van de opstelling wordt verkregen door gebruik te maken van de netspanning en de spanning te verdubbelen door tweemaal enkelzijdig enkelfazig gelijk te richten zodat er +300V en -300V ontstaat over twee forse elco's. De +300V is dan de +600V ten opzichte van de -300V die hier als massa wordt gebruikt. Het midden van de voeding wordt dan gebruikt als +300 voor de BU208, die de spanning op het schermrooster regelt. De +600 is middels 10nF aan massa gelegd.

De gloeidraad wordt gevoed mbv een ringkerntrafo van 32V + 8V erbijgewikkeld. 15nF over de gloeidraad heen, ivm ontstoring.

De smoorspoel is een 100uH 1A van C****d, die door diverse bouwers is aangeraden. De spoel tussen het vlammetje en de anode is 20 windingen met installatiedraad, doorsnee ca 7 cm, lengte ca 15 cm. De hieruit resulterende zelfinductie moet aardig overeenkomen met de getoonde spoeltjes. De Q van de spoel zou vrij hoog moeten zijn, aangezien de draaddoorsnee 2,5mm2 is.

Voordat ik ben gaan testen heb ik de schakeling opgebouwd zonder de buis en heb overal de gelijkspanningen en wisselspanningen (voor zover aanwezig van het net) gemeten en in orde bevonden. Daarna de buis eringezet, kooi er overheen en aangezet. De buis gloeide en na omhoogdraaien van de potmeter gloeide de anode, hetgeen overeenstemt met bevindingen van anderen als de oscillator niet aanslaat. Om de oscillator aan te laten slaan heb ik mbv meetpen de c en e van BU208 kortgesloten, waarop doorslag ontstond vanuit de teslaspoel naar het eronder liggende gaas (doorslag door isolatie v installatiedraad en twee vuilniszakken) hetgeen er mi op wijst dat de spanning opgeslingerd is geweest tot minimaal enkele kV. Bij een volgende testopstelling heb ik de spoel op een omgekeerde ovenschaal gelegd, evenals de buis en andere delen waarop hoge spanningen zouden komen. Bij het kortsluiten van de CE van de tor zag ik blauwe flitsen in de buis. Hoe dan ook, het plasmavlammetje kwam niet.
Na de test nagegaan of er onderdelen heet waren geworden. Dit gold alleen voor de buis, hetgeen overeenstemt met bevindingen van anderen.

Theoretisch is mij ook nog steeds niet helemaal duidelijk hoe een en ander nu precies functioneert. Op het duitse forum dat ik hierboven heb aangehaald staat veel uitleg, maar het oscillatieprincipe is me nog steeds niet helder. Wel is me duidelijk dat de plasmawolk beschouwd moet worden als een geleider en dat de as van de spoel niet hoeft samen te vallen met de elektrode van de plasmawolk, zoals diverse foto's op het forum ook laten zien. Sommigen noemen de oscillator een TPTG, echter, mij is onduidelijk waar het inductieve element achter het roorster zit. Mij lijkt het meer een Collpits op basis van de parasitaire capaciteiten van de buis, maar geheel duidelijk is het niet. Ook de gelijkspanningsinstelling van het stuurrooster begrijp ik niet. Mijn interpretatie is dat het stuurrooster zich ten opzichte van de kathode als diode gedraagt waardoor met de 10nF een ladingspomp ontstaat die het stuurrooster op een negatieve voorspanning brengt, maar zeker ben ik niet. Ook het vermogen door de 39k is me een raadsel, heb voor de zekerheid maar 10W genomen. Ook kom ik er niet uit hoe nu de hoogfrequente wisselspanning nu precies rond gaat. Gaat die door de 39k of door het stuurrooster?

Een heel verhaal, maar ik hoop dat er een buizenexpert is die mij een beetje uit de brand kan helpen.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Volgens mij heb je alles al goed 'geraden' :).
Ik maak er ook een Colpitts van. Ergens op de spoel moet dus een punt liggen waar bijna geen HF op staat. De HF spanningen op de bovenkant en op de anode staan dan dus in tegenfase.
De afstemming gaat natuurlijk hoofdzakelijk door de parasitaire capaciteiten.
Heb je trouwens een C tussen anode en spoel (zoals de Duitsers) of niet (zoals Alessandro)?

Het rooster wordt idd negatief door de roosterstroom. Dat geeft je trouwens een middel om de mate van oscileren te meten: zet een milliamperemeter in serie met de onderkant van de weerstand (voor het nette even overbruggen met een schijf-C'tje).

Het hele geval lijkt me nogal afhankelijk van het toeval. Als het niet wil, kun je altijd een gewone oscillator bouwen en daarmee met een apart LC netwerkje die plasma ontlading voeden.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ik heb geen C'tje tussen de spoel en de anode. Wat kan ik overigens voor verschillen verwachten als ik die er tussen zet?

Er zwerft overigens nog een variant rond, waarbij de ringvormige elektrode direct voor de spoel zit en de terugkoppeling in plaats van aan de ringvormige elektrode direct achter de spoel zit.

Je spreekt over toeval, aan welke aspecten moet ik dan met name denken? Vochtigheid van de lucht, of zo?

Misschien is het nog niet zo'n gek idee om een afzonderlijk LC-netwerk te maken en dan van buiten aan te laten slingeren. Heb ook al ergens op internet een foto gezien van iemand die een schakeling heeft gemaakt waarie patent op aan wil vragen. Ik kreeg de indruk dat hij de spoel inductief opslingerde. Is ook gelijk galvanische scheiding. Maar dan moet je wel de resonantiefrequentie van dat LC-netwerk en die oscillator zien te matchen.

Frederick E. Terman

Honourable Member

In dit schema (van dat Duitse forum) is de spoel anders dan die van jou. In dit schema is hij ongeveer 2 uH, bij jou ongeveer 10 uH.
http://img355.imageshack.us/img355/21/endstufeqo5.jpg

Met toeval bedoel ik dat je niet weet wat voor frequentie je zult krijgen, omdat je de waarden van de afstemmiddelen niet kent.
En de spanning voor de plasmaelektrode hangt nu juist erg af van de verhoudingen van de capaciteiten, waarvan je de meeste niet weet.
Probeer het eerst nog eens volgens dat Duitse schema, dus met kleinere spoel en met die C van 100 pF; misschien slaat die makkelijker aan.

Met een gesimuleerde EL519 op het holodek blijkt dat spanningspieken tot een paar kV normaal zijn bij inschakelen, of bij opschakelen van de schermspanning.
De roosterstroom zou in de buurt van de 10 mA kunnen komen.
Maar het holodek model van de buis is niet zo goed, dus meer wil ik er niet van zeggen :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Is dit niet gewoon een ozonator?
En ozon is giftig..

:(

Bart Hiddink is Ideetron; electronics and projects, http://www.ideetron.nl. LoRaWAN Nutcase.

Experimenten uit vervlogen tijden leuk! :)

Misschien dat ik binnenkort er ook een ga bouwen.
Buizen en trafo's zat :)

Gr. Bjorn

Op 29 september 2007 13:42:35 schreef bolbuyk:
De gloeidraad wordt gevoed mbv een ringkerntrafo van 32V + 8V erbijgewikkeld. 15nF over de gloeidraad heen, ivm ontstoring.

Kan je niet beter een EL519 of EL509 gebruiken?
Die zijn 6.3v @ 2.0A

Gebruik je gewoon een 6V trafootje..

Dit is best een slecht schema. Er is geen enkele reden om aan te nemen dat de oscillatieamplitude ook maar enigszins lineair afhankelijk is van de audiospanning. Erg veel vervorming dus.

Je moet zoiets heel anders opbouwen.

Ten eerste moet je de buis niet als oscillator gebruiken, je moet een aparte instelbare oscillator bouwen (bijv. een RC-osc). Het signaal dat eruit komt kan je gaan PWM'en.

Dat PWM-signaal versterk je, en stop je daarna in een buis, die het op de spoel zet. Niet dat je dat dat erg mooi lineair is, maar het komt wel meer in de buurt. Je kan eventueel de amplitude van de trillingen in de spoel weer tegenkoppelen naar de audio. In dat geval kan je wel behoorlijke kwaliteit leveren.

Ik ben zelf ook ooit bezig geweest met zoiets. Om het elektrisch vermogen klein te houden gebruikte ik een kaars als plasmabron. Er kwam geluid uit. hoogstens een paar mW aan audiovermogen met 10W elektrisch vermogen erin. Maar de kernverzadiging van de trafo was dan ook vrij slecht voor het vermogen.

Ik heb er filmpjes van op het web:
http://media.putfile.com/IMG2007653
http://media.putfile.com/IMG20077
Het zijn beiden filmpjes van +/-20s, maar om de één of andere reden heeft putfile er nogal veel problemen mee om het hele filmpje op internet te zetten.
Op de achtergrond zie je op de scoop het PWM-signaal. Als je de luidsprekers erg hard zet, dan hoor je ook het geluid eruit komen.

Hogepriester in het genootschap der mexicaanse hond. // // Aan 2% van de mensen is 50% van het bezit ; 1% van het bezit is aan 50% van de mensen.
fred101

Golden Member

Dat is echt gaaf, daar heb ik nog nooit van gehoord. Waar komt dat geluid vandaan. Is dat net als het geknetter bij lassen maar dan een soort gemoduleerde vonk. Als ik het niet op dit forum van zweetvoetje las en FET het serieus neemt, zou ik denken dat het 1 april was.
Ik begin te geloven dat ze in de audiotechniek toch ook hele sterke staaltjes uithalen (weet alleen wat van HF). Verbaasde ik me laatst nog over van die hoogspannings-speakers (ben de naam kwijt, zijn een soort lange draden waar heel veel volt op staat, speaker was zo'n 2 meter hoog en heel smal en ik heb nog nooit zo'n mooi geluid gehoord).

Fred

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Je hebt geen flauw idee hoeveel soorten speakers er nog bestaan naast de gangbare, laagohmige dynamische spoel luidspreker.

De plasmatweeter is uitgevonden in de jaren '40. De speaker heeft nooit echt ingang gevonden, omdat er een aantal praktische nadelen zijn die deels met de geluidskwaliteit (zacht, met name in de lage tonen, gesis als bijgeluid) en deels met de veiligheid (elektromagnetische straling, hoogspanning, ozon) te maken hebben. Niettemin is de tweeter in 2 opzichten ideaal:
1. Puntvormige geluidsbron, waardoor theoretisch perfecte stereoweergave te realiseren is.
2. Massaloos 'membraam', waardoor de vervorming theoretisch nihil is.

Het principe is een plasmawolk, opgewekt door een hoogfrekwente oscillator die de spanning dusdanig hoog opslingert dat er een corona-effect ontstaat. Deze plasmawolk kun je moduleren met een willekeurig (muziek)signaal. Zie ook deze site.

Ik vind het principe dusdanig intrigerend en zie er voor de hoge frekwenties ook nog wel een echte toepassing in. Maar het is een stapje voor stapje project, wat mij betreft. Eerst moet ik proberen dat vlammetje te krijgen, daarna kan ik me om lineariteit ed gaan bekommeren (trouwens, voor hoge frekwenties zal dat niet zo'n probleem zijn). Ik wil ze alleen toepassen voor frekwenties vanaf ca 3 a 4 kHz. Daaronder is het sowieso geen doen.

Donderdagavond maar eens een 100pF-condensatortje halen en een dezer dagen een kleinere spoel wikkelen (ik heb het nog ns nagerekend, FET heeft gelijk). Dan ga ik weer een poging wagen ;-)

Frederick E. Terman

Honourable Member

In de eerste helft van de vorige eeuw sloeg eens de bliksem in in de antenne van de zender van Droitwich.
Dat gebeurt wel meer, maar de bliksem sloeg van de antenne af op de grond en bleef een paar seconden lang bestaan, gevoed door het vermogen van de zender
(toen 800 kW; ze hadden de 4 Marconi units à 200 kW parallel werkend. Tegenwoordig gebruiken ze er maar 2, met 1 reserve, en de laatste voor reserveonderdelen...)

De meters lange vonk werd gemoduleerd met de AM modulatie van de zender op 200 kHz.
Zo'n tien seconden lang was er dus prachtige en zeer luide muziek te horen over de veengronden van Wychbold. Door het enorme volume van de plasmasliert werd ook het laag goed weergegeven.
Daarna verwaaide de vonk.

Jammer genoeg konden alleen een paar technici en een enkele schaapsherder er van genieten.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 2 oktober 2007 10:00:56 schreef Frederick E. Terman:
Zo'n tien seconden lang was er dus prachtige en zeer luide muziek.

Nou hetzelfde fenomeen heb ik ook mogen meemaken toek ik ooit eens een 30 cm lange antenne middels een dikke 'verlengspoel' in resonantie bracht, gevoed door een kortegolf AM zender.
Nadat de meervoudige ontlading (of hoe noem je zoiets) van een cm of tien op gang was gebracht met een schroevendraaier/tang bleef deze zich vervolgens (naar de omringende lucht) zelf in stand houden, met als resultaat een pracht van een plasma luidspreker. :-)

Frederick E. Terman

Honourable Member

Maar dat is eigenlijk precies wat @bolbuyk wil maken. Volgens mij komen jullie daar samen wel uit! :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Na een aantal pogingen moet ik tot nu toe constateren dat het me niet lukt om het plasmawolkje eruit te krijgen. De spoel is nu ongeveer 2uH en een condensator van 270pF geplaatst tussen spoel en anode. Bij een latere poging zag ik blauwe flitsen in de buis als ik de c en e kortsloot van de grote tor (om de plasmawolk te ontsteken). Later heb ik de elektrode voor het terugkoppelen van de plasmawolk wat dichter om de sproeielektrode gebogen (afstand slechts 1 a 2 mm). Bij een poging vervolgens rook ik op enig moment wel een vrij sterke ozonlucht, maar zag verder geen verschijnselen. Vervolgens de buis gepakt en even mee gerammeld. Toen hoorde ik heel zachtjes iets rammelen. Van alle pennen doorgemeten of er sprake was van kortsluiting, maar nergens het geval (behalve die pennen die aan elkaar verbonden zijn).

Moet ik nu constateren dat mijn PL519 bezweken is? Hoe zou dat eventueel te testen zijn?

Frederick E. Terman

Honourable Member

Als hij oscilleert, heb je roosterstroom. Dat kun je in de massaaansluiting van de roosterweerstand meten, verwacht een aantal milliamperes.
Ook kun je de roosterspanning proberen te meten. Bij oscillatie is die tientallen volts negatief. Wel meten via een hoogohmig weerstandje vlakbij het rooster (dus niet eerst je meetsnoer eraan en pas bij de meter het weeerstandje :))

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Bij oscillatie zou je ook met een simpel spanningszoekertje met condensatortje in serie het ding moeten zien oplichten.

Hogepriester in het genootschap der mexicaanse hond. // // Aan 2% van de mensen is 50% van het bezit ; 1% van het bezit is aan 50% van de mensen.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Ja nou! Alleen al als-tie in de buurt komt!

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org