RIM-Baumappe "Stabilisiertes und regelbares Anodenspannungs-Labornetzgerät NE 400"

Ein äußerst vielseitig verwendbares elektronisch stabilisiertes Netzgerät für den Praktiker und zur Stromversorgung von Versuchsschaltungen.





Das regelbare und stabilisierte Universalnetzgerät für Anodenspannungen NE 400 wurde nach neuesten Erkenntnissen der elektronischen Schaltungstechnik unter Berücksichtigung eines optimal wirtsch./techn. Verhältnisses geschaffen. So wurde das Universalnetzgerät in Hybrid-Schaltungstechnik unter Verwendung von Röhren und Transistoren aufgebaut.
Die gesamte Regelelektronik ist mit einer Leiterplatte aufgebaut und der Leistungsteil mit 3 x EL 34 ! reichlich dimensioniert. Daher wird eine maximal entnehmbare Stromentnahme von 200 mA ! bei 125 .......400 V gewährleistet, (siehe Diagramm).




Besonders vorteilhaft ist auch die regelbare, siliziumtransistorisierte Gittervorspannungsversorgung von 0....60 V, die aufgrund einer max. Stromentnahme von 20 mA auch zur Stromversorgung von transistorisierten Vorverstärkerteilen o.a. verwendet werden kann. Zur Vermeidung von Überlastungen der Spannungsquelle 0...60 V ist diese mit einer Strombegrenzung auf ca. 20 mA ausgerüstet. Ausser diesen Spannungs- und Stromentnahmemöglichkeiten verfügt das Universalnetzgerät noch zusätzlich über 4, - 6,3 und 12,6 V Heizspannungen zur Heizstromversorgung der angeschlossenen Prüflinge oder Versuchsschaltungen mit einer maximalen Gesamtbelastungsmöglichkeit von 25 VA.
Die beiden eingebauten Anodenspannungs- und Anodenstromkontrollinstrumente hoher Meßgenauigkeit (KL 1,5) ermöglichen eine einwandfreie Überwachung und Kontrolle der Anodenspannung und Anodenstromentnahme.
Das gesamte Gerät ist verhältnismässig leicht selbst zu bauen und ist mit einer alugebürsteten und eindeutig gekennzeichneten Frontplatte versehen.
Auch dieses Universal-Netzgerät mit seinen techn.Vorzügen entspricht äußerlich dem Design des neuen RIM Meß- und Prüfgerätesystems.

Regelbare Anodenspannung
Prinzip der Regelschaltung :


Die Last wird über einen steuerbaren Widerstand (Längsröhre) an eine feste Gleichspannung angeschlossen. Ein Differenzverstärker (Regelröhre) vergleicht nun die tatsächlich am Lastwiderstand anliegende Spannung mit einer genauen Vergleichsspannung. Ist die Ausgangsspannung zu gross, so wird die Längsröhre zugesteuert, das heisst, sie vergrössert ihren Widerstand und somit fällt am Lastwiderstand eine kleinere Spannung ab. Entgegengesetzt ist ihre Wirkung bei zu kleiner Ausgangsspannung. Es wird also jede Störung, sei es durch Laständerung oder Netzspannungsänderung, sofort ausgeregelt.

Schaltung

NE 400-Schaltung (151.782 kByte)
Aufgrund der großen Datenmenge des Schaltbildes habe ich es hier mit Rücksicht auf die Ladezeit sehr stark verkleinert und komprimiert dargestellt. Mit einem Mausklick kann man es sich in der Originalgröße (151.782 kByte) anzeigen lassen.

Achtung! Wichtiger Hinweis!
Hans Oberbauer, der sich dieses Netzgerät aufgebaut hatte, schrieb mir die folgenden wichtigen Hinweise:

Soeben habe ich das stabilisierte und regelbare Labornetzgerät NE 400 fertiggestellt,und hätte da zwei Änderungsvorschläge, ohne die das Gerät nicht funktioniert.
1) Der Elko C10 am Poti P1 muß entfallen.Wenn man das Poti von hoher Spannung schnell auf Null, dreht leuchtet es kurz auf und es gibt Rauchzeichen, da der Elko genug Energie gespeichert hat um das Poti zu zerstören. Man kann ja den Wert des Elkos C9 auf 10uF erhöhen.
2) Die zweite Änderung betrifft das Poti P2.Man kann sich leicht ausrechnen dass bei höchster einzustellener Spannung durch die Widerstandsreihe R14, P2, R15 ein Strom von 4,7mA fließt. Das entspricht einer Leistung von 1.9W (Angabe im Schaltplan 0.4W).
Der richtige Wert für das Poti P2 ist 250k. Für den Widerstand R15 ist ein Wert um 40k ideal.

Die feste Gleichspannung wird durch einen starken Netztransformator und Siliziumhochspannungsdioden in Spannungsverdopplerschaltung erzeugt und durch die Kondensatoren C15 / 16 und C17 / 18 geglättet.
Als Längsröhre sind 3 Leistungspentoden EL 34 parallel geschaltet. Durch sie fließt der Laststrom und es fällt an ihnen die Differenz-Spannung zwischen fester Gleichspannung und Ausgangsspannung ab. Die Röhren sind also bei maximalem Ausgangsstrom und der kleinsten einstellbaren Ausgangsspannung am höchsten belastet.
Durch eine unabhängige Trafowicklung und getrennte Gleichrichtung und Siebung wird eine konstante Schirmgitterspannung für die Pentoden bereitgestellt. Dadurch erhöht sich der dynamische Innenwiderstand der Röhren stark, wodurch der Brummspannungsanteil im Ausgang auf wenige mV reduziert wird. Eine gleichmässige Lastverteilung über die drei Röhren ist durch die getrennten Schirmgitterwiderstände gewährleistet.

Die Regelung:
Die Vergleichsspannung wird durch eine Zenerdiode D 4 erzeugt. Die Regelröhre ist eine steile Pentode (EF 80). Ihre Kathode liegt an der Vergleichsspannung, ihr Gitter liegt über den Spannungsteiler R 14, R 15 und das Potentiometer P 2 an der Ausgangsspannung. An ihrem Anodenarbeitswiderstand R 8 fällt die Spannung ab, die den Längsröhren über die getrennten Gitterwiderstände R 17 - R 19 als negative Gittervorspannung zugeführt wird. Eine konstante Schirmgitterspannung erhöht die Verstärkung der Regelröhre.
Der Regelkreis funktioniert folgendermaßen:
Vergrößert sich die Ausgangsspannung durch irgend eine Störung, so wird durch den einstellbaren Spannungsteiler das Gitter der Regelröhre positiver. Da ihre Kathode auf festem Potential (Vergleichsspannung) liegt, verkleinert sich ihre negative Gittervorspannung. Die Folge ist ein größerer Anodenstrom und damit ein größerer Spannungsabfall am Anodenwiderstand. Dieser Spannungsabfall liegt als negative Gittervorspannung an den Längsröhren 3 x EL 34. Diese verringern nun ihren Anodenstrom, das heißt also den Strom durch den Verbraucher, wodurch wiederum der Spannungsabfall an diesem kleiner wird und somit die Störung ausgeregelt ist. Die Ausgangsimpedanz wird durch die Kondensatoren C 4 und C 11 für alle Frequenzen unter 5 Ohm gehalten.

Regelbare Gittervorspannung
Eine eigene Transformatorwicklung, Gleichrichtung und Siebung macht die Regelbare Gittervorspannung potentialmäßig unabhängig von der Anodenspannungsversorgung. Die Regelspannung wird durch eine Siebkette und die Zenerdiode D 5 bis zu einer Stromentnahme von 5 mA konstant gehalten. Das Potentiometer P 1 greift die gewünschte Spannung ab. Der nachfolgende Transistor ist als Impedanzwandler geschaltet, um den Spannungsteiler nicht zu belasten.
Die regelbare Gittervorspannung ist durch eine Strombegrenzung gesichert. Erreicht wird das durch den Emitterwiderstand R 12 in Verbindung mit der Siliziumdiode D6. Wird infolge zu hohen Ausgangsstromes der Spannungsabfall an R 12 grösser als die Durchlaßspannung der Diode D 6, dann schließt D 6 die Basisemitterstrecke des Transistors kurz und sperrt ihn so. Die Strombegrenzung wird bei etwa 20 - 30 mA wirksam.
Die regelbare Gittervorspannung ist geeignet zum Betreiben kleiner Transistorschaltung, wie z.B. Transistorvorverstärker usw. und ist damit sehr universell verwendbar.

Heizspannungen
Die Heizspannungen ( 4, 6,3, 12,6 Volt ~) werden von einem eigenen Transformator geliefert, der auch extra abgesichert ist (Gesamtbelastbarkeit max. 25 VA).

AUFBAU
Der Aufbau des Gerätes wird in 3 Stufen vorgenommen:
  1. Bestückung der Leiterplatten
  2. Mechanischer Aufbau
  3. Verdrahtung
1. Bestückung der gedruckten Leiterplatten
Nachdem sämtliche Leiterplatten mit dem Bestückungsplan bedruckt sind und vorgebohrt geliefert werden, bereitet die Bestückung der Leiterplatten keine besonderen Schwierigkeiten, sofern man folgende Ratschläge bei der Ausführung dieser Arbeiten berücksichtigt:
Lötkolben
a) Zur Bestückung der gedruckten Platten benötigt man einen möglichst kleinen Lötkolben, der nicht über 30 Watt haben sollte. Auf keinen Fall Lötfett verwenden, da dieses in gewissem Maße den elektrischen Strom leitet und außerdem die Lötstellen nach einiger Zeit angreift. Als Flußmittel genügt das Kolophonium, welches in der Seele des Lötdrahtes eingebettet ist.
Lötung
Weiterhin sollte beachtet werden, daß die Lötstellen nicht zu heiß werden und möglichst nicht öfters erhitzt werden, da es zu "kalten" Lötstellen kommt und sich die Leiterbahnen von der Isolierplatte lösen. Die Bauteile sollen möglichst in der vorzgezeichneten Lage in die Bohrungen gesteckt werden und in gerader Lage möglichst kurz angelötet werden. Die restlichen Anschlußenden der Bauteile werden dann mit einem Seitenschneider abgezwickt.
Vorsicht! Keine eng beieinanderliegenden Leiterbahnen versehentlich miteinander verlöten!
Die Bauelemente dürfen sich auf der Bestückungsseite nicht berühren.

Bestückungshinweise (Widerstände, Kondensatoren. Halbleiter)
b) Die elektrischen Werte der Widerstände sind meistens durch Farbringe gekennzeichnet. Die Widerstandswerte dieser Widerstände können mit Hilfe des auf der Innenseite des Baumappenumschlages aufgedruckten Farbcodes leicht ermittelt werden. Belastungswerte der Widerstände sind zu berücksichtigen !
c) Auf die Polaritätsangaben der Elektrolytkondensatoren ist besonders zu achten.
d) Bei den Halbleitern ist Vorsicht geboten, dass sie nicht wegen zu kurzer Anschlußdrähte und zu langer Lötzeiten thermisch zerstört werden.

Besonderer Hinweis zur Bestückung der steckbaren Leiterplatte N E 400 R:
Die Zenerdiode ZL 47 wird auf die Leiterplatte aufgeschraubt und anschliessend das überstehende Gewindeende abgefeilt.



Leiterplatte NE 400 N:

Nach Durchführung der Bestückungsarbeiten ist jede einzelne Leiterplatte auf richtige Bestückung und auf Vollständigkeit genauestens zu Überprüfen.

Mechanischer Aufbau
Der Aufbau wird zweckmässigerweise nach folgender Reihenfolge durchgeführt:

1) Montage der Chassisrückseite
a) Kaltgerätesteckdose
b) Sicherungselemente mit Kappe

2) Montage der Chassisoberseite

NE 400-Aufbauplan A (178.072 kByte)
Aufgrund der großen Datenmenge des Schaltbildes habe ich es hier mit Rücksicht auf die Ladezeit sehr stark verkleinert und komprimiert dargestellt. Mit einem Mausklick kann man es sich in der Originalgröße (178.073 kByte) anzeigen lassen.

NE 400-Aufbauplan B (167.414 kByte)
Aufgrund der großen Datenmenge des Schaltbildes habe ich es hier mit Rücksicht auf die Ladezeit sehr stark verkleinert und komprimiert dargestellt. Mit einem Mausklick kann man es sich in der Originalgröße (167.414 kByte) anzeigen lassen.

NE 400-Aufbauplan C (134.799 kByte)
Aufgrund der großen Datenmenge des Schaltbildes habe ich es hier mit Rücksicht auf die Ladezeit sehr stark verkleinert und komprimiert dargestellt. Mit einem Mausklick kann man es sich in der Originalgröße (134.799 kByte) anzeigen lassen.

a) Befestigung des Haltewinkels für die Leistungsröhren (3 x EL 34) und die keramischen Röhrenfassungen entsprechend der Zeichnung (bei falscher Montage ragen die Röhren über das Chassis hinaus).



b) Einsetzen der Gummidurchführung.
c) Einschrauben der Steckleiste und der Halteschiene für die Leiterplatte NE 400 R.
Auf der Chassisunterseite wird dabei eine Lötöse mit befestigt.

3) Die Leiterplatte NE 400 N wird mit Zylinderkopfschrauben M 3 x 12 und 3 mm Abstandsrollen auf die Chassisunterseite geschraubt. Um zu verhindern, dass die Lötstellen das Chassis berühren, wird eine Isolierplatte zwischen Abstandsrollen und Chassis mit angeschraubt (siehe Detailskizze).
Mit einer Zylinderkopfschraube M 3 x 8 wird die Lötöse für die Geräteerde (Chassis) befestigt. Bitte Netzanschlüsse an der Kaltgerätedose mit Schutzader nicht vertauschen, sonst Lebensgefahr!

4) Montage der Frontseite
Auflegen der Frontplatte und Befestigung derselben durch Einsetzen und Festschrauben der Potentiometer P 1, P 2 und der Buchsen. Bei der Montage der Buchsen sind jeweils Lötösen mit unterzulegen. Außerdem wird noch der Netzschalter und das Kontrollämpchen eingeschraubt.
Um das Verkratzen der Frontplatte zu verhindern, ist zu empfehlen, beim Einbau der Potentiometer und des Schalters zuerst die Sechskantschraube bis zum Anschlag aufzuschrauben, dann die Bauteile lagerichtig einzusetzen, die Rändelmutter gerade so weit aufzuschrauben, bis sie voll auf dem Gewinde sitzt und dann von innen die Sechskantmutter gegen das Chassis zu schrauben.
Nun werden die schwarzen Rahmchen der Meßinstrumente von außen her eingesetzt und die 4 Laschen umgebogen. Von innen werden die Meßwerke eingeschoben (Strommesser links, Spannungsmesser rechts) und ebenfalls durch Einbiegen der Blechlaschen festgehalten.

5) Einsetzen der Trafos
Nach Zeichnung werden die beiden Transformatoren lagerichtig angeschraubt unter Verwendung von 4 Zylinderkopfschrauben M 5 x 70 für Trafo NE 400 spez. und 4 Zylinderkopfschrauben M 3 x 8 für Trafo BV 43631 NE 400.
6) Nochmalige Aufbaukontrolle anhand der Pläne und Detailskizzen.
3. Die Verdrahtung
Bei der Durchführung der Verdrahtungsarbeit sind folgende Punkte zu berücksichtigen:
Verdrahtungshinweise
1) Die Verdrahtung muss sehr sorgfältig und vollständig vorgenommen werden. Fehlende Leitungen können bei der Inbetriebnahme zur Zerstörung von Bauelementen oder Instrumenten führen.
2) Richtig und sauber verlöten! Keine kalten Lötstellen!
3) Anschluß und Lage der verschiedenen Leitungen und Erdung der abgeschirmten Leitungen sind genauestens nach Plan einzuhalten.
4) Leitungen; die hohe Spannungen führen sind aus gut isoliertem Schaltdraht herzustellen. Die Verdrahtung soll möglichst vielfarbig sein, um ihre Kontrolle zu erleichtern (besonders wichtig für Service).
Abgeschirmte Leitungen
Beim Abisolieren darf die Kupferseele nicht beschädigt werden, da die Drähte sonst leicht abreißen.
5) An den Lötösen der Steckerleiste, der Röhrenfassungen und des Netzschalters ist
besonders darauf zu achten, dass durch überstehende Drahtenden oder zu große Zinnasen keine Kurzschlüsse erzeugt werden.
Die Reihenfolge, in der die Verdrahtung vorgenommen wird ist unwesentlich, sie sollte nur insofern systematisch vorgenommen werden, sodaß Punkt 1 auf alle Fälle erfüllt ist.

III. INBETRIEBNAHME
Vor der Inbetriebnahme des Gerätes erweist sich eine genaue Überprüfung der bestückten Leiterplatten und der vorgenommenen Verdrahtung als kosten- und zeitsparend, denn Schalt- oder Bestückungsfehler können zur Zerstörung , vor allem von Elektrolytkondensatoren, Halbleiter und Meßinstrumenten führen.
Es ist nun folgendermaßen vorzugehen:
1. Steckplatte NE 400 R einsetzen,
2. Die 3 Röhren EL 34 und die Röhre EF 80 einstecken.
3. Netzsicherung mit 1 A mtr., Anodenspannungssicherung mit 0,25 A mtr. und Heizspannungssicherung mit 0,125 A tr. bestücken.
Das Gerät ist nun betriebsfertig, es muss nur noch das Netzkabel in den Stecker am Gerät und eine Schukosteckdose gesteckt werden, nachdem die einwandfreie elektrische Erdung des Gerätes überprüft wurde.
Es empfiehlt sich noch, die im Schaltplan angegebenen Spannungen mittels eines Vielfachmessgerätes (Ri > 20 k W) zu überprüfen.
Nach abschließender Prüfung wird alles zusammengebaut und jede einzelne bestückte Leiterplatte verschwindet im Gehäuse. Was sich bis jetzt klar strukturiert gezeigt hat - zumindest für die Fachleute - wird versteckt und erscheint für den Laien als rätselhafte Box mit ein paar Knöpfen zum Drehen und ein paar Zeigern, die ausschlagen. Doch selbst für denjenigen, der das Netzgerät nach dieser Anleitung nachgebaut hat, ist es manchmal erstaunlich, was man mit ein bisschen Löten alles machen kann.

Bei geöffnetem Gerät ist im eingeschalteten Zustand höchste Vorsicht geboten, da im Gerät Spannungen über 600 V vorkommen!
Auch bei abgeschaltetem Gerät bleibt die hohe Spannung an den Elektrolytkondensatoren bestehen. Also: Vor Arbeiten am offenen Gerät Netzstecker ziehen und Elektrolytkondensatoren über Widerstände entladen.(Entladung durch Kurzschluss mittels Schraubenzieher verringert ihre Lebensdauer !).
Bei der Aufstellung des Gerätes ist auf ausreichende Kühlung zu achten, das heisst, es soll nicht eng eingebaut werden.

Stückliste Universal-Netzgerät NE 400

1 Gehäuse N E 400
1 Frontplatte N E 400
1 Netztrafo N E 400 Sp.
1 Heiztrafo B V 43 631 - NE 400
1 Netzschalter 2-pol. Nr. 76 200
1 Befestigungswinkel für 3 EL 34
2 Potentiometer 25 kOhm lin. 0,4 W
3 Sicherungshalter Nr. 19466 mit Kappe-Wickmann
1 Sicherung 1 A mtr.
1 Sicherung 125 mA mtr.
1 Sicherung 250 mA tr.
1 Lämpchenfassung Rafi R 2157, S 2, rot
1 Stecklämpchen 6V 40 mA
4 Polklemmen PKI 10 A blau
2 Polklemmen PKI 10 A rot
2 Polklemmen PKI 10 A schwarz
2 Telefonbuchsen.blank RC 07
2 Rändelmuttern M 10, vernickelt
2 Knöpfe Mentor 507.611
1 Meßinstrument RuD 75, 250 mA
1 Meßinstrument RuD 75, 400 V
1 Steckleiste 22-polig, Nr. 09-0027-0022
1 Leiterplatte NE 400 R
1 Leiterplatte NE 400 N
1 Isolierplatte für NE 400 N, 130 x 110 x 1 mm
3 keram. Oktalröhrenfassungen (8-polig)
1 Kaltgeräteeinbaustecker
1 Kaltgeräteanschlußkabel
4 Abstandsrollen 3 x 5 mm
8 Beilagscheiben 3,2 mm
1 Zahnscheibe 3 mm für Chassisschutzerdung
2 Lötfahnen 3 mm, 1-polig
8 Lötfahnen 4 mm, 1-polig
15 Lötstifte
1 Steckkartenstütze für Leiterplatte (Führungsschiene N 100/12,5)
1 Gummidurchführung 10 mm
17 Zylinderkopfschrauben M 3 x 8
4 Zylinderkopfschrauben M 3 x 12
4 Zylinderkopfschrauben M 5 x 70
22 Muttern M 3
1 Mutter M 4
4 Muttern M 5
2 Kondensatoren 4,7 nF 630 V (Wima Durolit)

NE 400 N
3 Dioden BYY 91
6 Rollelkos 50 uF 500 / 550 V
1 Widerstand 1 kOhm, 6 W
3 Widerstände 100 Ohm 1/8 W - 1/2 W

NE 400 R
1 Diode BY 250
1 Zenerdiode ZL 47
1 Zenerdiode ZM 68
1 Diode ZE 1,5
1 Transistor BP 117 oder BP 110 (ß>100)
1 Kühlstern TO 5
1 Antiwärmescheibe TO 5
1 Widerstand 36 Ohm 1/8 - 1/2 W
3 Widerstände 100 Ohm 1/8 - 1/2 W
3 Widerstände 1 kOhm 1/8 - 1/2 W
1 Widerstand 2,2 kOhm 1/8 - 1/2 W
2 Widerstände 3,9 kOhm 1/8 - 1/2 W
1 Widerstand 56 kOhm 1/8 - 1/2 W
1 Widerstand 150 kOhm 1/8- 1/2 W
1 Widerstand 1 MOhm 1/8 - 1/2 W
1 Widerstand 2 MOhm 1/8 - 1/2 W
1 Widerstand 5 kOhm 1 W
1 Wid erstand 8,2 kOhm 1 W
2 Widerstände 100 kOhm 1 W
1 Widerstand 680 Ohm 2 W
1 Widerstand 1 kOhm 2 W
2 Widerstände 2 kOhm 2 W
1 Kondensator 0,1 µF 630 V MKS
1 Kondensator 0,27 µF 250 V MKH
2 Elkos 5 µF 70 V
1 Rollelko 2 x 32 µF /500 V
1 Rollelko 2 x 50 µF /350 V
1 Rollelko 8 µF /350 V
1 Noval Röhrenfassung für gedruckte Schaltung (9-polig)
1 Röhre EP 80
3 Röhren EL 34
3 m Lötzinn
10 m Schaltdraht 0,8 mm in 4 Farben
1 m abgeschirmtes Diodenkabel 2-polig
Die sofortige Kontrolle aller Teile lt. Stückliste auf Vollzähligkeit und einwandfreie Beschaffenheit bei Erhalt der Ware erspart Zeitverlust und Verärgerung. Bei Reklamationen bitte den beiliegenden Kontrollzettel mit einreichen !

TECHNISCHE ÄNDERUNGEN OHNE VORANMELDUNG VORBEHALTEN !

RIM electronic GmbH.

November 1969

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