RIM-Universal-Netzgerät (1961)


Universal-Netzgeräte sind ein wertvolles Hilfsmittel für den Laboranten, Pädagogen, Techniker und fortgeschrittenen Bastler.


Das RIM-Universal-Netzgerät ist der Nachbau eines in der Funkschau 9/56 beschriebenen, bewährten Gerätes, das sich insbesondere durch seine "stufenlose" elektronische Regelung der Gitter- und Anodenspannungen auszeichnet und die so eingestellten Spannungen unabhängig von Netz-Schwankungen konstant hält.

Ein Freund von mir, der im Besitz der von RIM bezeichneten Funkschau 9/56 ist, wird mir die entsprechenden Seiten kopieren und zusenden - ich werde den kompletten Funkschau-Bauvorschlag, sobald ich ihn habe, hier an diesen RIM-Artikel anhängen. - Die RIM-Beschreibung zu diesem tollen Universal-Netzgerät ist doch eher sehr dürftig ..


Gleichfalls liefert das Netzgerät sämtliche gängigen Heizspannungen.
Ein vielseitiges Stromversorgungsgerät für Institute, Labors, Werkstätten: Das RIM-Universal-Netzgerät.



Mittlerweile habe ich die Funkschau-Seiten mit dem betr. Artikel von meinem Freund (Hallo, Siegfried : Danke !) erhalten. Ich stelle den Funkschau-Artikel hier anschließend in vollständiger Länge vor :


Ein fertiges Netzgerät erspart bei Versuchsarbeiten viel Zeit. Sehr erwünscht ist dabei eine stabilisierte Anodenspannung. Da man mit Glimmstabilisatoren nur starre Spannungswerte erhalt, wurde das hier beschriebene Gerät elektronisch stabilisiert, so daß sich beliebige Spannungen von 125 V bis 350 V einstellen lassen. Die jeweils eingestellte Spannung ist dann bis zur Belastungsgrenze des Gerätes vollkommen konstant.

Schaltungsprinzip
Das an sich bekannte Prinzip der Schaltung ist im folgenden Bild dargestellt.


Zwischen Speisespannung U 1 und Verbraucherspannung U 2 liegt eine Endröhre Rö 1 als regelbarer Vorwiderstand. Macht man ihr Gitter gegenüber der Kathode stark negativ, dann wird der Anodenstrom gedrosselt. Dies wirkt so, als ob man einen großen Widerstand in die Plusleitung eingeschaltet hätte, der die Spannung U 2 am Ausgang herabsetzt.
Die Gittervorspannung für Rö 1 entsteht am Widerstand R 1. Er wird vom Anodenstrom der Röhre 2 durchflossen, die parallel zum Ausgang liegt. Die Hilfsspannung U 3 bleibe zunächst außer Betracht. Röhre 2 erhält eine regelbare Gittervorspannung aus dem Potentiometer R 2. Macht man das Gitter von Rö 2 stärker negativ (Schleifer des Reglers gegen den Minuspol zudrehen), dann verringert sich ihr Anodenstrom, der Spannungsabfall an R 1 wird kleiner und die Röhre Rö 1 mehr geöffnet. Die Ausgangsspannung U 2 steigt also an. Mit Hilfe des wenig belasteten Reglers R 2 erfolgt also die Spannungseinstellung.
Die Stabilisierung kommt folgendermaßen zustande: Die Röhre 2 erhält aus der Spannungsquelle U 3 eine sehr konstante negative Vorspannung. In Reihe damit, aber entgegengesetzt gepolt, liegt die an R 2 abgegriffene Vorspannung U 4. Will sich jetzt die Ausgangsspannung aus irgendeinem Grund ändern, sei es, daß man mehr Strom entnimmt oder daß die Speisespannung vom Lichtnetz her sinkt, dann wird auch die Teilspannung U 4 kleiner. Dadurch überwiegt die negativ gerichtete konstante Spannung U 3. Sie verringert den Anodenstrom von Rö 2 und damit die Vorspannung der Röhre 1. Letztere läßt mehr Strom hindurch und hält dadurch die Ausgangsspannung trotz erhöhter Stromentnahme konstant bzw. gleicht die sinkende Speisespannung wieder aus.
U 3 stellt in dieser Anordnung einen Vergleichs- oder Bezugswert dar, nach dem sich die Regelung einpegelt. Rö 2 kann man als Verstärkerröhre auffassen. Sie verstärkt die winzigen restlichen Spannungsschwankungen der Ausgangsspannung auf genügende Größe, um das Gitter von Röhre 1 zu steuern.
In der Praxis ersetzt man die Batterie U 3 durch eine Glimmstabilisatorröhre. Diese hat also nur die Vergleichsspannung und nicht etwa den Verbraucherstrom zu liefern. Sie ist daher wenig belastet, und es genügt dafür ein kleiner Typ mit möglichst konstanter Brennspannung.

Gesamtschaltung
Das folgende Bild zeigt die vollständige Schaltung.


Eine Gleichrichterröhre EZ 81 in Zweiwegschaltung liefert die Gleichspannung. Da Ströme bis zu 200 mA entnommen werden können, wird als gesteuerter Widerstand die kräftige Endpentode EL 34 in Triodenschaltung verwendet. Die Steuerröhre Rö 2 ist eine Pentode EF 80. Die Vergleichsspannung erzeugt der hochkonstante Stabilisator Valvo B5 A 2. Er erhält den zum Brennen erforderlichen Querstrom über R 7 = 120 kOhm von der Ausgangsspannung her. Die Schirmgitterspannung von Rö 2 liefert der Spannungsteiler R 1, R 2. Die Festwiderstände R 4 und R 6 begrenzen den Einstellbereich des Spannungsreglers R 5 auf die praktisch nutzbaren Werte. Die Ausgangsspannung wird durch ein Voltmeter kontrolliert, der entnommene Strom durch ein Milliamperemeter angezeigt. Um die Kosten des Gerätes niedrig zu halten, wurden hierbei einfache, aber gut aussehende Dreheiseninstrumente der Firma Neuberger verwendet.
Die Heizspannungen der drei Röhren Rö 1 bis Rö 3 liegen sämtlich auf verschiedenem Potential. Um Isolationsschwierigkeiten zu vermeiden, erhielt jede ihre eigene Heizwicklung. Zu diesem Zweck wurde die auf dem Engel-Netztransformator vorhandene 12,6-V-Wicklung bei ihrer Mittelanzapfung aufgetrennt, so daß sich insgesamt drei Wicklungen zu je 6,3 V ergeben. Da es bei Versuchsschaltungen notwendig werden kann, den Erdpunkt anders zu wählen, ist die gesamte Schaltung erdfrei aufgebaut bzw. nicht mit Masse verbunden.

Zusatzschaltung für Doppelstabilisierung und Heizstromversorgung
Bei der beschriebenen Schaltung läßt sich die Ausgangsspannung nicht unter einen bestimmten Mindestwert herunterregeln. Er ergibt sich aus der Brennspannung des Stabilisators Rö 4 und der mindestens im Vorwiderstand R7 erforderlichen Vorschaltspannung. Diese kleinste einstellbare Spannung beträgt hier etwa 125 V. Für Gittervorspannungen oder für Versuche mit Transistoren werden aber auch kleinere Spannungen benötigt. Deshalb wurde hier die Möglichkeit vorgesehen, mit der bereits stabilisierten Auspangsspannung über R 8 einen weiteren Glimmstabilisator Rö 5 zu betreiben. Er stabilisiert also die Spannung ein zweites Mal und liefert sehr konstant etwa 108 Volt an ein Buchsenpaar. Außerdem kann man an diesen Stabilisator ein Potentiometer R 9, R 10 anschalten und am Regler R 10 Spannungen von 0 bis 50 V abgreifen. Sie sind allerdings infolge des ohmschen Querwiderstandes nicht belastungsunabhängig, aber von der Spannungsseite aus sehr stabil. Damit Rö 5 nicht ständig Strom verbraucht, wird die Glimmröhre durch Schaltkontakte nur dann an die Hauptleitung anpeschlossen, wenn in die entsprechenden Schaltbuchsen Bananenstecker eingeführt wurden.
Diese Zusatzschaltung fur Doppelstabilisierung kann bei sparsamen Aufbau zunächst weggelassen werden.
Da die Heizwicklungen des Netztransformators NT 1 für dre Stabilisierungsschaltung erforderlich sind, wurde ein Heiztranstormator NT 2 vorgesehen, um Heizspannungen für Versuchsschaltungen zu liefern.
Außer dem Hauptnetzschalter ist ein zweiter Schalter "Bereitschaft — Betrieb" vorhanden, mit dem, wie bei Versuchen oft erwünscht, nur die Anodenspannung abgeschaltet wird, während die Heizspannung weiterläuft.
Gibt man diesem Transformator NT 2 eine Anodenwicklung von etwa 200 V, so kann man über einen Selengleichrichter die Zusatzschaltung mit dem Stabilisator Rö 5 selbständig aus diesem Transformator NT 2 betreiben. Der Stabilisator liefert dann nur eine einmalig stabilisierte Spannung, man kann sie aber dann mit der Hauptspannung in Reihe legen oder entgegenschalten und auf diese Weise regelbare Gittervorspannungen und Anodenspannungen entnehmen.

Die stabilisierenden Eigenschaften
Um die Eigenschaften der Schaltung zu untersuchen, wurde die Kurvenschar (im folgenden Bild) aufgenommen.


Mit dem Regler R 5 wurde jeweils eine Ausgangsspannung von 125, 150, 200, 250, 300, 350 und 400 V im Leerlauf eingestellt. Die Ausgangsklemmen wurden dann mit einem kräftigen Regelwiderstand belastet und der jeweils fließende Strom gemessen. Aus der Kurve ergibt sich, daß trotz steigender Belastung die Spannung jeweils bis zu einer bestimmten Grenze vollständig konstant bleibt. Man erhält wie bei einer Endröhre eine Art Leistungsparabel.
Diese Grenze ergibt sich allein durch die Leistungsfähigkeit des eigentlichen Netzteiles, also des Netztransformators und der Gleichrichterröhre. Je kleiner die eingestellte Ausgangsspannung ist, desto größere Ströme kann man also entnehmen, ohne daß die Spannung zusammenbricht. Die höchste praktisch brauchbare Ausgangsspannung liegt bei etwa 350 V. Sie bleibt ungefähr noch bis zu Belastungsströmen von 25 mA konstant.
Bei der kleinsten Ausgangsspannung von 125 V können weit über 200 mA entnommen werden, ohne daß die Spannung sich ändert.
Um die Abhängigkeit von Netzspannungsschwankungen zu prüfen, wurden die Kurven des folgenden Diagrammes aufgenommen.


Für Kurve A wurden bei 220 V Netzspannung eine Ausgangsspannung von 250 V bei einem Belastungsstrom von 60 mA eingestellt. Bei Netzspannungsschwankungen von 200 bis 250 V bleibt diese Ausgangsspannung praktisch konstant, ja es ist sogar eine gewisse "Überkumpensation" vorhanden. Bei steigender Netzspannung fällt die Ausgangsspannung um ca. 1,5 V.
Kurve B gilt für eine Normal-Belastung von 250 V, 80 mA. Diese Kurve kippt allerdings bei -10 % Netzspannung bereits stärker ab, nämlich um ca. – 4 %. Dies liegt daran, daß man hier bereits dicht an der Leistungsgrenze des Netzteiles arbeitet. Wenn der Transformator bei niedrigen Netzspannungen nicht genügend Wechselspannung an den Gleichrichter mehr liefert, kann auch die elektronische Stabilisierung keine höhere Spannung herbeizaubern.
Das Rezept für größere stabilisierte Leistung lautet also: Stärkerer Netztransformator, stärkere Gleichrichterrohre (etwa Typ GZ 34) und zwei Röhren EL 34 parallel. Der eigentliche Steuerteil mit EF 80 und 85 A 2 kann dabei unverändert übernommen werden. Mit der angegebenen Bestückung können jedoch bereits Versuchsschaltungen mit einer starken Endpentode, z. B. der EL 84, vollkommen stabil betrieben werden.
Das Netzgerät regelt naturgemäß auch die vom Netzbrummen herrührenden Änderungen der Ausgangsspannungen elektronisch aus. Die Brummspannung ist deshalb ohne Siebdrosseln bereits ungewöhnlich niedrig.
Sie beträgt weniger als ein Volt. Die Kapazitäten C 1 und C 5 sind nicht kritisch und genügen vollauf zur restlichen Siebung.
Die Kondensatoren C 3 und C 4 bewirken eine Brummkompensation. Diese Kapazitätswerte sind deshalb auf +/- 20 % einzuhalten.
Da an den Niederspannungsklemmen 0 bis 50 V nicht mehr der niedrige Innenwiderstand der Stabilisierungsschaltung wirksam ist, wurden sie durch einen weiteren Elektrolytkondensator C 6 wechselspannungsmäßig überbrückt.

Mechanischer Aufbau
Der mechanische Aufbau des Gerätes ist vollkommen unkritisch. Lediglich das Gehäuse muß genügend groß und gut belüftet sein, damit nicht infolge Eigenerwärmung Kondensatoren Schaden leiden. Beim Modell wurde ein Standard-Aufbaukasten Größe 2 der Firma J. Breitenstein GmbH verwendet. Die gesamte Schaltung einschließlich der Instrumente und der Anschlußklemmen läßt sich dabei sehr gut auf dem chassisartigen Einschub unterbringen. Die beiden folgenden Bilder zeigen die Anordnung der Einzelteile.




Das folgende Bild zeigt die Verdrahtung,


- und das nächste Bild die Chassis-Rückansicht.


Das letzte Bild zeigt das Äußere des Gehauses.


Das Netzgerat M 565 hat sich bereits als sehr zweckmäßige Einrichtung im Labor bewährt.

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