Kondensatoren in Villard-Kaskade

Am Tue, 23 Nov 2004 14:11:31 +0100 hat Marc Schroetel geschrieben:

Soweit ich mich erinnere treffen sich eine Wellenfront und eine gegensinnige (irgendwie reflektierte, deswegen Spule am Ende, welches der Anspeisung entgegengesetzt ist) genau in dem Spalt, wo die Entladung erfolgt. damit erreichst du die extrem kurze Anstiegszeit, die nötig ist um N2 ordentlich anzuregen.

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Martin

Och 2V reichen dicke. Maximal liegt ja die Schwellspannung der Diode an und das duerften nicht mehr als 0.6V sein, eher weniger wenn ich Ga- Dioden nehme.

Hehe, dem kann ich teilweise ganz gut zustimmen :) Aber Elkos mit 630V DC finden sich irgendwie nicht?! Also zumindestens bei Conrad nicht. Bei Reichelt habe ich immerhin einen mit 450V gefunden, was fuer die eine Haelfte ja schonmal reichen wuerde.

Das glaube ich. Das wird auch mein Problem sein, mit dem Kondensator parallell zur Kaskade, der die gesamte Spannung puffern darf...

Woher kriegen?

Hm, ich habe eigentlich in Erinnerung, das sie bei korrekter Handhabung eher toll sind?!

Hier handelt es sich im Prinzip um 2 parallele Kondensatoren. Ein Pol eines jeden Cs ist mit dem anderen verbunden und gleichzeitig mit Masse. Der 2. Pol ist jeweils mit einer von beiden gegenueberliegenden Schienen verbunden. Nun werden die beiden 2. Pole noch ueber eine Spule mitei- nander verbunden und einer der 2. Pole mit +. Das ganze System laedt sich also erstmal langsam auf (langsamer Spannungsanstieg fuer die Spule kein Problem). Danach wird einer der Kondensatoren ueber eine FUnkenstrecke kurzgeschlossen (sobald die Spannung hoch genug ist). Der Impuls ist so schnell, dass er sich erstmal nicht durch die Spule fortpflanzen kann. Dadurch ist die eine Schiene nun voll aufgeladen und die andere ploetzlich auf Masseniveau. Dadurch entsteht zwischen den Schienen sprunghaft ein starkes E-Feld und es leuchtet.

Am Tue, 23 Nov 2004 17:22:58 +0100 hat Marc Schroetel geschrieben:

Ga-Dioden? Ge hat weniger Schwellspannung, aber viel weniger Spannungsfestigkeit - wird aber durch mehr Sperrstrom ausgeglichen :-)

1N4007 ist hier richtig. Wenn du Elkos nimmst/bekommst, dann schau im Datenblatt nach, ob sie's vertragen

Du mußt ja keine Elkos nehmen, aber du kannst, wenn du sie leichter/billiger bekommst, Folie ist besser aber teurer. Du kannst auch 2 Elkos in Serie schalten, die freuen sich dann über hochohmige Parallelwiderstände (zu jedem der beiden) zum Spannunsausgleich. Strom sollte wohl ca. 5..10* der Sperrstrom des Elkos (laut Datenblatt) sein.

Selbst basteln. zB. doppelseitiges Leiterplattenmaterial. Am Rand genug Abstand lassen. Oder die Glasflaschen. Gute Anleitungen im Web, wenn es um Selbstbau von Teslaspulen geht.

Sind teilw. Empfindlich auf Spannungs- und Stromspitzen, früher waren teilw. sogar Serienwiderstände vorgeschrieben.

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Martin

Vergiss es. Lies in der Laser-FAQ wie man so einen Laser baut.

Dort gibt es Bauvorschläge im Dutzend, grosszügig aufgerundet. Für die Entladung hast du höchstens 3 ns Zeit. Das geht _nie_ mit irgendeinem diskreten Aufbau. Die Kondensatoren müssen Teil des Lasers sein, Platten direkt an den Elektroden. Die Laufzeit der Wellenfront im Kondensator ist wichtig. In einer Nanosekunde kommt die Spannung in einer Leiterplatte nur 20cm weit. Der Laserkondensator muss entsprechend geometrisch aufgebaut sein. Induktivitäten für die Funkenstrecke kannst du dir auch nicht leisten. Benutze die Kaskade nur, um den eigentlichen Laserkondensator hochohmig aufzuladen.

Nochmals, studiere genau die Bauanleitungen, sonst hast du nichts als Frust und nie einen Laseroutput.

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mfg Rolf Bombach

[snip: hochspannungskaskade bauen]

Bei dieser Anwendung pasieren durchaus Dinge, an die man vorher garnicht denkt. Ein Kondensator parallel zu den Elektroden (über hochohmigen R von einigen MOhm aufgeladen) entlädt sich nicht etwa nur vollständig über die Funkenstrecke sondern schwingt ohne Strombegrenzungswiderstand hübsch, wohl dank der Induktivität der Zuleitungen. Die Durchschlagsspannung war bei mir ca. 6kV, der Kondensator hatte ca. 5nF. Die Resonanzfrequenz betrug ca.

2MHz und der Maximalstrom lag bei ca. 500-1000A, der Messfehler (oszilloskop an 2 paralellen 1Ohm 0,5W-Widerständen) dürfte aber erheblich gewesen sein. Bis zum Abreissen der Schwingungen traten 3-4 Schwingungszüge auf. Das Überschreitet die dI/dT-Grenze der MKS4-Kondensatoren wohl erheblich. Mein Tipp: Mit der Kaskade über hochomigen Widerstand einen möglichst impulsfesten Kondensator aufladen. Über den Widerstandswert lässt sich dann die Entladungsfolgefrequenz recht gut einstellen. Strombegrenzungswiderstände vor die Elektroden! (können notfalls überbrückt werden) Der Kondensator wird zweckmässig durch Reihenschaltung aus 400V-Typen mit je 10 MOhm parallel aufgebaut. Das erzwingt im statischen Fall eine gleichmässige Belastung und sorgt für eine Selbstentladung in vernünftig kurzer Zeit. Die Elektroden selbst entsprechend grossflächig als Kondensator ausbilden wäre eine impulsfeste Alternative. Muss ja vermutlich nicht ewig halten.

Lass mal hören, ob Du es überlebst.. ,-) Gruss Detlef

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Man ersetze das _dot_ in der Email gegen einen Punkt..

Hi!

Ääh - wieso? Der Stickstofflaser hat keine Spiegel, lediglich zwei Plattenkondensatoren, zwischen denen in einer "Rinne" eine Entladung vom einen Ende zum anderen läuft. Diese Entladung muss sich mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen, damit der Lichtpuls, der der Entladung hinterheläuft, frisch angeregten Stickstoff vorfindet und dadurch verstärkt wird. Ist der Lichtpuls einmal durchgelaufen (Länge/c), ist die Sache gegessen, jetzt von der Kaskade weiteren Strom in den Lichtbogen zu pumpen, ist völlig witzlos. Die Kaskade braucht also bloß die Kondensatoren wieder aufzuladen (über einen Widerstand, vielleicht gehts sogar über Konstantstrom).

Gruß, Michael.

Am Tue, 23 Nov 2004 17:28:45 +0100 schrieb Marc Schroetel :

Ja, das ist genau das Prinzip, nur daß in der Bauanleitung, die ich einmal gesehen hatte, Schienen und Kondensatoren durch 2 Stück doppelseitige Leiterplatte realisiert war. Nach der Zeichnung würde ich grob schätzen

15*30 cm und mit ca. 1cm Abstand nebeneinander. Die Spule nur ein paar Windungen Draht.Ist aber leider schon ein paar jahre her und ich weis die URL nicht mehr. Ich fand es mit Google nach "Stickstofflaser" oder ähnlich.

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Martin

Okay, 1N4007 ist auch schoen guenstig. Cs nehme ich dann wahrscheinlich aus der MKS-4 Serie von WIMA.

Hm, dann halbiert sich aber die Kapazitaet. Ist das eigentlich von belang? Ich meine das gleicht sich ja durch die doppelt Spannung wieder aus, aber wie sieht es dabei mit der Energie aus? Koennen 2 in Serie geschalteten Cs die doppelte Energie aufnehmen (beide Cs identisch)?

Wie messe ich denn am geschicktesten die Kapazitaet eines Eigenbaus? Habe da ein paar lustige Konstruktionen in der Planung, wuerde gerne etwas damit rumexperimentieren. Mein DMM misst allerdings nur ab 0.01µF+

Das war nie anders geplant?! Ueber den Kondensator im Laser habe ich hier noch kein einziges Wort verloren :) Es geht hier ausschliesslich um die Kaskade fuer sich.

Der Widerstand wuerde aber die Impulsfrequenz stark senken und war daher noch kein Teil des Plans. Der Lichtbogen wird wahrscheinlich eh abreissen bevor die Kaskade ganz entladen ist, aber der C im laser ist dann ziemlich low und fordert Nachschub.

Hi!

[zwischen Kaskade und Plattenkondensator]

Die Impulsfrequenz ist ohnehin begrenzt durch den Stickstoff, nach dem Empuls befindet der sich noch in allen möglichen Zuständen und braucht seine Zeit, bis er in den Grundzustand zurückgefunden hat oder ausgetauscht wurde.

Na dann lad ihn doch über eine Induktivität! Dann pumpt die Kaskade mit konstantem Strom und bekommt von der Spannung am Platten- kondensator nix mit.

Gruß, Michael.

Am Wed, 24 Nov 2004 02:01:54 +0100 hat Marc Schroetel geschrieben:

Wenn ja, dann mußt du vorher doppelt so große C's nehmen - so ist die Physik.

Ja, aber eben nicht die 4 fache (gleiche Kapazität und doppelte Spannung wäre 4 fache Energie), die Energiespeicherfähigkeit eines einzelnen Kondensators ändert sich nicht, egal wieviele du dazuschaltest.

Meßbereich oder Auflösung. Einige nF wirst du erwarten können. Was hast du für Meßmittel?

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Martin

Am Wed, 24 Nov 2004 09:23:11 +0100 hat Michael Eggert geschrieben:

Wenn du die Kaskade nicht überdimensionierst, ist ihre Impedanz auch nicht zu vernachlässigen.

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Martin

Sehr schoen, wieder ein Raetsel aus der Welt geschafft. Vielen Dank! Dachte immer, dass bei halber Kapazitaet dann auch nur die halbe Energie reingeht, was ja irgendwie misst ist.

Das ist der Anfang des Messbereichs und die Aufloesung :) Ich habe leider nur ein DMM von Voltcraft im Angebot. Ich bastel mir auch gerne selber was, Kapazitaetsmessgeraet kann man bestimmt oft mal brauchen. Aber wie tun? Einfach mit definierter max. Spannung sowie definiertem Strom laden und dann aus der Zeit die Kapazitaet errechnen?

Marc Schroetel schrieb:

Doch, doch. Mit halber Kapazität hast du nur die halbe Energie (bei gleicher Spannung, wohlgemerkt). Daran führt noch kein Weg vorbei.

Grüsse

--
Michael Redmann
"I don't want ANY spam!" (Monty Python, 1970)

Ja das ist klar. Es geht ja darum, 2 Cs zu kaskadieren um die doppelte Spannung anlegen zu koennen.

Marc Schroetel schrieb:

Deine ursprüngliche Frage war doch: "Koennen 2 in Serie geschaltete Cs die doppelte Energie aufnehmen (beide Cs identisch)?"

Ein C an Spannung U hat Energieinhalt von CUU/2, zwei Cs an jeweils U/2 haben jeweils CUU/8, gemeinsam also CUU/4. Dieses Weniger an Energieinhalt kannst du nur wettmachen, indem die größere Kondensatoren einsetzt (die dann auch nur die halbe Spannung verkraften müssen).

Hoffe, es ist jetzt klarer (oder wir haben vorher aneinander vorbei geredet).

Grüße

--
Michael Redmann
"I don't want ANY spam!" (Monty Python, 1970)

Haben wir :) Wenn ich zwei Cs kaskadiere, koennen sie ja die doppelte Spannung ab. Es ging bei der Frage also darum, durch die Kaskade die Grenzwerte (in dem Fall Spannung) zu erweitern.