Bauanleitung Spiralplatinen Ankoppelungsspulen Kugeln Stabantenne

Präsentation zum Thema: "Bauanleitung Spiralplatinen Ankoppelungsspulen Kugeln Stabantenne"—  Präsentation transkript:

1 Bauanleitung Spiralplatinen Ankoppelungsspulen Kugeln Stabantenne
Verstärker Gesamtschaltung Messprotokoll als Beispiel Physikalische Erklärung

2 Bauanleitung Doppel-Spulenherstellung 100 + 80 Windungen 1 Anfang
der PPP 1 Doppel-Spulenherstellung Windungen Ausdrucken der Layouts „spirale tif“ und „spirale tif“ mit einem Laser-drucker auf gutes (stärkeres) Transparentpapier. Es erscheint die Schrift seitenverkehrt. Das Layout wird mit der Druckseite auf die Fotoschicht der Printplatte gelegt und damit wird die Spirale wieder seitenrichtig auf der Platine abgebildet. Platine belichten, entwickeln und ätzen wie üblich. Überprüfung der fertigen Platinen mit einer Lupe hinsichtlich Unterbrechun-gen oder Windungsschlüssen ist erforderlich! Nötigenfalls ausbessern.

3 Bauanleitung Doppel-Spulenherstellung 100 + 80 Windungen 1 Anfang
der PPP 1 Doppel-Spulenherstellung Windungen Die beiden Platinen werden mit Distanzhülsen montiert (8-10mm). In die Platte mit den 100 Windungen wird in der Mitte ein 3mm-Loch gebohrt, in dem eine 3mm-Schraube mit Mutter befestigt wird. Diese Schraube stellt den Kontakt mit der Stabantenne dar. Die Platine mit den 80 Windungen hat in der Mitte eine freie Stelle. Diese dient einerseits dazu, dass es durch die hohe Spannung zwischen Anfang und Ende der oberen Spirale zu keinen Überschlägen zum Mittelstab kommen kann und andererseits kann ein Loch in der Mitte der 80-Windungen-Platine gebohrt werden (6mm), durch das ein Nachziehen der Antennenschraube möglich ist. Es ist auch möglich nur eine Spiralspule mit 100 Windungen zu verwenden. Die Betriebsfrequenz liegt dann um 1 MHz.

4 Bauanleitung Doppel-Spulenherstellung 100 + 80 Windungen 1 Anfang
der PPP 1 Doppel-Spulenherstellung Windungen Eine Leitung zwischen der oberen Platine und der unteren Platine verbindet den oberen Außenanschluss mit dem unteren Mittelanschluss. Zwischen Anfang und Ende einer Spirale treten Spannungen bis 40 kV und manchmal auch mehr auf. Auf die fertig verbundenen Platinen kann zur Sicherheit gegen Überschläge ein Isolierlack aufgesprüht werden. Es ist wichtig die Verbindungsleitung außen so weit wie möglich von der unteren Spirale entfernt zu halten. Es kann auch ein zusätzliches Kunststoffplättchen zwischen der unteren Spirale und dem Verbindungs-draht eingeschoben werden und auch eines zwischen dem mittleren Anschluss der unteren Platine und der Kontaktschraube der oberen Platine (nicht im Bild).

5 Bauanleitung Ankopplungsspulen 2 + 2 Windungen 2 Anfang der PPP
Kunststoffring mit 15 cm Außendurchmesser Litzendraht 1mm² 4 Windungen mit Mittelanzapfung An dem Kunststoffring sind vier Löcher anzubringen, durch die dann die Anschlüsse der Wicklung gezogen werden. Details sind im nächsten Bild ersichtlich.

6 Bauanleitung Ankopplungsspulen 2 + 2 Windungen 2 Anfang der PPP
Die Enden der 4 Windungen werden zur Befestigung zweimal durch den Kunststoff geführt. Die Mittelanzapfung wird so hergestellt, dass ein kleines Stück (5 mm) der Isolation der mittleren Windung mit einem Messer entfernt wird. Der blanke Litzendraht wird verzinnt und an diese Stelle wird ein kurzes Anschluss-Stück (Mittelanzapfung) angelötet.

7 Bauanleitung Kugelherstellung 3 Anfang der PPP
In einfache Kunststoffkugeln mit Hals (Rosenkugeln, 6 cm und 10 cm) aus dem Bastelgeschäft wird eine blanke 4 mm Buchse mit beiden Muttern heiß (180° bis 250°, mit Lötkolben erhitzt) eingepresst. Der Abstand der Muttern sollte etwa 6-10 mm betragen, sodass beide Muttern im Kugelhals gut eingepresst sind.

8 Bauanleitung Kugelherstellung 3 Anfang der PPP
Ein blanker Cu-Draht (1,5 mm²) wird ebenfalls an einem Ende heiß eingepresst und nach dem Auskühlen eng und im Uhrzeigersinn um den Kugelhals gewickelt. Das Ende wird dann um die blanke Buchse gewickelt und diese wird anschließend mit einer Rundzange an die eingepressten Muttern angezogen, bis der blanke Cu-Draht festgeklemmt ist.

9 Bauanleitung Kugelherstellung 3 Anfang der PPP
Dieser beidseitig befestigte Cu-Draht kann noch mit einem Heißkleber bei dem Buchsenanschluss gesichert werden. Wichtig ist, dass die Cu-Spirale am Kugelhals blank bleibt, damit mit der nachfolgend aufgetragenen Leitlackschicht ein guter und großflächiger Kontakt möglich ist.

10 Bauanleitung Kugelherstellung 3 Anfang der PPP
Mit dem EMV-Spray wird die Kugel von unten her unter steter Drehung besprüht, wobei zu beachten ist, dass unten eine ausreichende Verbindung zu dem Cu-Draht und damit zur Buchse hergestellt wird (mehrere Schichten auftragen). Nach dem Trocknen ist die Oberfläche matt.

11 Bauanleitung Stabantenne 4 Anfang der PPP
Die Stabantenne ist eine Teleskopantenne, die zusam-mengeschoben etwa 20 cm lang ist. Sie besteht aus 8 Segmenten und die gesamte Länge beträgt 95 cm. Der Fuß der Stabantenne hat eine Bohrung mit einem M3-Gewinde, mit dem er auf die M3-Schraube im Zentrum der 100- Windungen-Spirale geschraubt werden kann.

12 Bauanleitung Anfang der PPP 5 Verstärker

13 Bauanleitung Verstärker 5 Anfang der PPP 2 St. MOSFET APT501LVR
1 St. HF-Transistor SD1446 2 St. Widerstand 0,47 Ohm 4W 1St. Widerstand 1 Ohm 4W 1 St. Widerstand 2,7 kOhm ¼ Watt 1 St. Einstellregler 500 Ohm 1 St. Kondensator 22 nF 63V 2 St. Kondensator 47 nF 63V 2 St. Kondensator 330 nF 100V 2 St. Sicherungshalter (für 10A, 3A SI-flink) 1 St. BNC-Buchse 2 St. 3-fach-Printschraubklemmen 5 St. blanke 4mm-Buchsen 1 St. Ringkern, Durchmesser 2 cm, Höhe 8 mm Litzendraht 1 mm² für Wicklung 5 Verstärker

14 Bauanleitung Anfang der PPP 5 Verstärker - Bestückungsplan

15 Bauanleitung Anfang der PPP 6 Gesamtschaltung

16 Bauanleitung Messprotokoll als Beispiel 7 Anfang der PPP zurück Sender
Sender Synchronleitung Ku Abst. Verstärker Gen nach Sender vor Empfänger DC-HF U= I= P= f Phi Uosz I~ U~ P~ η V A W kHz Uss A~ % cm 29,5 2,6 76,7 748 35,09 1,754 61,55 80,24 10 94 2,7 79,65 776 77,27 75 2,5 73,75 810 33,33 58,46 79,27 55 1,8 53,1 895 17,54 1,316 23,08 43,47 33 3,8 112,1 880 26,32 1,579 41,56 37,07 15 846 29,39 46,41 60,5 6 780 815 30,7 53,85 73,01 keine 1 1079 8,772 0,877 7,693 26,08 20 0,8 3,509 45 0,6 2,632

17 Bauanleitung Messprotokoll, Erläuterung 7 Anfang der PPP
Der Wirkungsgrad der Übertragung, Spalte CD-HF, wurde als Verhältnis der aufgenommenen Gleichstromleistung des HF-Verstärkers zur tatsächlichen HF-Leistung an den Glühlampen gemessen. Der HF-Strom wurde mit einem Zangenmesswandler an einem Oszilloskop und die Spannung an den Glühlampen wurde ebenfalls mit dem Oszilloskop gemessen. Da Strom und Spannung in Phase sind, konnte als Leistung das Produkt beider Werte errechnet werden. Der Wirkungsgrad des Verstärkers geht mindernd in den Gesamt-wirkungsgrad ein. Am Eingang zu der Sende-Ankopplungsspule wäre auch eine HF-Leistungsmessung ideal, aber auf Grund der komplizierten Kurvenform und Phasenlage von Strom und Spannung, war uns das nicht möglich.

18 Bauanleitung Physikalische Erklärung 8 Anfang der PPP
In unseren bisherigen Versuchen gingen wir von dem Teslaexperiment aus, bei dem eine Energieübertragung in Colorado Springs mit 10 kW auf eine Entfernung von 42 km durchgeführt wurde. Die Frequenz wird zwischen 100 und 400 kHz vermutet. Sender und Empfänger waren einseitig geerdet, sodass eine Energieübertragung zwischen Kugeln stattgefunden haben muss.

19 Bauanleitung Physikalische Erklärung 8 Anfang der PPP
Prof. K. Meyl (Schwenningen) wies auch bei seinen Experimenten auf dieses vermutete Prinzip hin. Bei einem Kongress im Juni 2007 in Wien wurden mit nebenstehender Schaltung Leistungen bis einige 100 Watt übertragen. Durch den Kongressteilnehmer Ing. Chmela wurde auf eine inter-essante Funktionsvariante hinge-wiesen.

20 Bauanleitung Physikalische Erklärung 8 Anfang der PPP
Ing. Chmela meinte, dass die Über-tragung einerseits durch die Verbindungsleitung stattfindet und dass andererseits die beiden Kugeln als Kondensator zur Erde zu betrachten seien. Es wäre somit ein geschlossener Stromkreis über die Erde. Im Herbst wurden dann entsprechende Versuche durchgeführt und die Betrach-tungsweise von Ing. Chmela konnte als richtig bestätigt werden. Somit werden keine elektromagnetischen Wellen erzeugt oder abgestrahlt und die Energieübertragung erfolgt über die Verbindungsleitung und den Strom der durch diese fließt (keine elektromagnetischen Welle entlang der Leitung).

21 Bauanleitung Physikalische Erklärung 8 Anfang der PPP
Die obenstehende Schaltung ist vertikal gespiegelt, da es in der Elektrotechnik üblich ist, das Erdpotenzial unten in Schaltungen zu zeichnen. Die unteren Kondensatoren entsprechen der Kugelkapazität zur Erde. In der praktischen Ausführung wurde ein Platten-Luft-Kondensator hergestellt, die obere Platte ist direkt mit dem Schutzleiter der Steckdose verbunden.

22 Bauanleitung Physikalische Erklärung 8 Anfang der PPP
Diese Schaltung zeigt zwei in Serie geschaltene Serienresonanzkreise, bei denen der Resonanzstrom in der Verbindungsleitung fließt. Daher ist erklärbar, warum bei unseren Versuchen ein relativ hoher Strom in dieser Verbindungs-leitung gemessen wurde. Zum Messprotokoll Beim Messprotokoll wurde ein Strom von 3,5 A gemessen, bei dem wir vermuteten, dass die Messung mit der Stromzange aufgrund von unbekannten magnetischen Effekten einen zu hohen Wert ergebe und dass der wirkliche Strom (Elektronenstrom) wesentlich kleiner wäre.

23 Bauanleitung Physikalische Erklärung 8 Anfang der PPP
Zur genauen Bestimmung des Stromes wurde in die Verbindungsleitung ein Ohmscher Widerstand (R2) mit 38,2 Ohm eingeschaltet und ein zweiter, gleich großer Widerstand (R1), wurde mit variabler Gleichspannung (U=) betrieben. Mittels Wärmebildkamera wurden die Temperaturen (äquivalent zu den Verlustleistungen) der Widerstände gemessen. P=I² x R, wenn R und P gleich sind, muss auch I gleich groß sein.

24 Bauanleitung Physikalische Erklärung 8 Anfang der PPP
Die Gleichspannungsquelle (U=) wurde so geregelt, dass die Temperatur beider Widerstände und somit auch die Verlustleistung gleich groß waren. Somit musste auch der eingestellte Gleichstrom gleich groß mit dem HF-Strom in der Verbindungsleitung sein. Mit der Messzange wurde nun der HF-Strom an mehreren Stellen (M1, M2, M3) gemessen und er war an allen Stellen gleich groß (Messfehler maximal 6%). Der HF-Strom ist hoch und es gibt keine unbekannten magnetischen Effekte.

25 Bauanleitung Physikalische Erklärung Serienresonanzkreis 8 Anfang
der PPP Physikalische Erklärung Serienresonanzkreis 8 In Resonanzkreisen ist der Wechselwiderstand des Kondensators und der Induktivität gleich groß. Die Spannungen sind auch gleich groß, jedoch entgegengesetzt. Da der Strom nur vom Widerstand der Leitungen begrenzt ist und dieser sehr klein im Verhältnis zu den Wechselstromwiderständen ist, fließt ein relativ großer Strom (bis zu 6A). Die Spannung an den Wechselstromwiderständen ist bei den Versuchen einige Volt. Von den Kugeln aus entsteht im unmittelbaren Nahbereich ein elektrisches (kein elektromagnetisches) Feld zur Erde, in dem z.B.: das Gas in Leuchtstofflampen zum Leuchten angeregt wird.

26 Bauanleitung Physikalische Erklärung - Experimente erlaubt? 8 Anfang
der PPP Physikalische Erklärung - Experimente erlaubt? 8 Gesetzliche Bestimmungen in Österreich: Telekommunikationsgesetzt 2003 §3 Begriffsbestimmungen 6. "Funkanlage" ein Erzeugnis oder ein wesentlicher Bauteil davon, der in dem für terrestrische/satellitengestützte Funkkommunikation zugewiesenen Spektrum durch Ausstrahlung und/oder Empfang von Funkwellen kommunizieren kann; als Funkanlagen gelten auch elektrische Einrichtungen, deren Zweck es ist, mittels Funkwellen Funkkommunikation zu verhindern. ( Gesetzliche Bestimmungen in Deutschland: Telekommunikationsgesetzt 2004 (erg. 2007) § 3 Begriffsbestimmungen 9."Frequenznutzung" jede gewollte Aussendung oder Abstrahlung elektromagnetischer Wellen zwischen 9 kHz und GHz zur Nutzung durch Funkdienste und andere Anwendungen elektromagnetischer Wellen. Frequenznutzung im Sinne dieses Gesetzes ist auch die Führung elektromagnetischer Wellen in und längs von Leitern, für die keine Freizügigkeit nach § 53 Abs. 2 Satz 3 gegeben ist. ( Nachdem bei den Versuchen KEINE elektromagnetischen Wellen (Funkwellen) entstehen oder abgestrahlt werden, gibt es KEINE gesetzlichen Hindernisse!

27 Bauanleitung Schlussbemerkung 8 Anfang der PPP
Wenn beim Nachbau Probleme auftreten sollten, so können Sie gerne mit uns Kontakt aufnehmen. Wir sind natürlich auch an Ihren Forschungsergebnissen und Erkennt-nissen interessiert und bitten Sie uns diese wenn möglich zu übermitteln. Ein Erfahrungsaustausch wäre allen eine Hilfe. HTL-Wels Fischergasse Wels