Eine VTTC mit der GU81
Vorwort:
VTTC, auf Englisch Vacuum Tube Tesla Coil, heisst übersetzt Vakuumröhren-Teslaspule und bezeichnet eine Art von Teslaspulen, die mit Röhren angesteuert werden. Der Aufbau einer solchen Spule ist sehr einfach und bringt sehr schöne Ergebnisse, benötigt aber eine feine Abstimmung des Schwingkreises, die sich am bequemsten mit einer anzapfbaren Primärspule realisieren lässt.
Die Spannungsversorgung:
Ein Mikrowellentrafo (2kVAC) mit 1350W Leistung speist einen Spannungsverdoppler mit drei parallel geschalteten Mikrowellenkondensatoren mit je 1uF 2,1kV. Die Diode des Verdopplers ist ausgelegt für 12kV.
Der Oszillator:
Die Schaltung ist ein Meissner Oszillator mit der bekannten russischen Senderöhre GU81M. Es ist eine Pentode mit 750W Anodenverlustleistung, die bis zu einer Frequenz von 50MHz arbeiten kann. Die Primärspule besteht aus 50 Windungen 1,5mm2 Installationsdraht und hat ebenso viele Anzapfungen, damit die Frequenz des Primärkreises genau gewählt werden kann. Ein 5nF 20kV Hochspannungskondensator vervollständigt den Schwingkreis. Der Primärkreis muss sehr exakt abgestimmt werden, damit Primär- und Sekundär genau dieselbe Frequenz haben und alles einwandfrei schwingen kann.
Unterhalb der Primärspule befindet sich die Rückkopplungswicklung, ebenfalls aus 1.5mm2 Installationsdraht, die zusammen mit der Primärspule den Oszillator zum Schwingen bringt.
Zwischen Anode und Primärspule befindet sich eine so genannte UKW-Falle bestehend aus einem 50Ohm 10W Widerstand umwickelt mit 8 Windungen 1mm2 Kupferlackdraht. Wie es ihr Name bereits sagt, verhindert sie parasitäre Nebenschwingungen im UKW-Band (88-108MHz).
Die Heizung:
Für die Heizung der Röhre ist ein 120W Trafo zuständig, er liefert 12V bei 10 Ampère. Die GU81M verlangt eigentlich 12,6V für die geheizte Kathode, die in zwei 6,3V Heizungen aufgeteilt ist. Die Mittelanzapfung der Heizung ist mit der Masse/Erde verbunden. Drei Keramik-Kondensatoren halten die HF-Störungen vom Netz fern.
Damit die Lebensdauer der Röhre noch etwas verlängert wird, habe ich ein "Low Start Up" für die Heizung der Röhre eingebaut. Dieser besteht aus zwei parallel geschaltete, gut gekühlte 4,7Ohm 10W Widerstände, die seriell zur Heizung angeschlossen sind, was einen gesamten ohmschen Wert von 2,35Ohm bei einer Leistung von 20W ergibt. Während einer Minute, lässt man den Strom durch die Widerstände fliessen damit die Heizung langsam aufheizt und schwach bleibt. Danach überbrückt man die Widerstände, wartet ca. 30 Sekunden und schaltet die Hochspannung ein. Der Spass kann beginnen...
Die Sekundärspule:
Die Sekundärspule ist auf einem 60cm x 11cm Polypropylen Rohr (PP) gewickelt und hat ungefähr 1600 Windungen 0.3mm2 Kupferlackdraht. Sie ist auf einer Höhe von 48cm bewickelt und hat somit eine Resonanzfrequenz von 229kHz.
Nach 5 Stunden Wickeln ohne Pausen musste das Ganze noch fixiert werden. Ich habe mich für Acryl-Klarlack zum aufstreichen aus dem Baumarkt entschieden. Das war eine gute Wahl, denn es hat sich seit dem weder etwas verschoben noch verändert trotz grossen Temperaturunterschieden.
Der Fusspunkt der Sekundärspule ist geerdet, damit sich das gesamte Potential über die Entladungsspitze entladen kann. Die HF-Entladung verbreitet sich in der Luft ohne "richtigen" Gegenpol, da dieser eigentlich die Erde und Umgebung ist.
Zum Betrieb:
Wenn die VTTC optimal auf Resonanzfrequenz abgestimmt ist, gibt es 30-40cm lange Streamer, die man ohne Gefahr mit einem Metallgegenstand oder sogar mit der Hand berühren kann. Die Frequenz ist so hoch, dass man nichts davon merkt. Man fühlt höchstens ein kleines "stechen", wenn man direkt mit der Hand einen Streamer berührt. Der Strom ist ausserdem völlig harmlos, er liegt ungefähr im Bereich von 1-2mA.
Das Ergebnis:
Die Streamerform einer VTTC ist ganz speziell. Sie entsteht durch das 50Hz Unterbrechen des Spannungsverdopplers (Halbgleichrichtung).
Auf dem unteren Bild schlagen die Streamer teilweise in die oben hängende Aluminiumfolie, die geerdet ist.
Nach einigen Minuten Betrieb ist der Anodenkörper der Röhre schon ziemlich heiss...
Ein 220VAC 14-15W Lüfter sorgt für die Kühlung der Röhre.
Mit Hochfrequenz lässt sich die Energie frei in der Luft übertragen. Diese kleine Neonlampe leuchtet schon bei 1m Entfernung der VTTC.
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