Bauanleitungen - Für die Werkstatt

Ein Universalnetzteil

Um für Experimente und zum Testen unserer Schaltungen nicht immer auf Batterien angewiesen zu sein, sollten wir uns für unsere Werkstatt ein Universalnetzteil zulegen. Als echte Bastler bauen wir uns das natürlich selbst. Als Blaupause dafür biete ich mein Labornetzteil an, welches ich vor mehr als 30 Jahren gebaut habe und das heute noch funktioniert.
Die Begriffe Spannungsquelle und Stromquelle werden gern im gleichen Zusammenhang genannt. Genaugenommen sind das aber zwei verschiedene Dinge. Eine Spannungsquelle liefert eine stabile Ausgangsspannung, die sich bei Laständerungen am Ausgang nicht ändert. Eine Stromquelle liefert einen konstanten Ausgangsstrom und reguliert die dafür notwendige Spannung. Für unser Labornetzteil ist es wünschenswert, wenn es beide Eigenschaften vereint. Zum Betreiben unserer Schaltungen liefert es eine konstante Spannung. Wird allerdings ein bestimmter Maximalstrom erreicht, lässt es ein weiteres Ansteigen des Stromes nicht mehr zu. Wir verhindern so eventuell, dass bei Fehlern in der Versuchsschaltung die Bauelemente durch zu hohen Strom zerstört werden. Außerdem macht so unserem Netzteil ein Kurzschluss nichts aus.
Ich habe mich damals für ein Netzteil entschieden, das zwei unabhängige Spannungen von 1-30V bei einem maximalen Strom von 1A liefert. Die beschriebene Schaltung ist also komplett zweimal vorhanden.

Schaltbild Labornetzteil

Ein paar Bemerkungen zur Schaltung. Der Netztrafo mit einem M102a-Kern ist selbst gewickelt. Wie man die Wickeldaten berechnet kann man hier noch einmal nachlesen. Die Auswahl der aktiven Bauelemente ist eigentlich recht unkritisch, solange die Grenzwerte für Spannung, Strom und Verlustleistung eingehalten werden. Als Gleichrichter wurde eine Graetzbrücke 3PM1 verwendet. Man kann natürlich genauso auch 4 einzelne Gleichrichterdioden nehmen. Es folgt ein großer Siebkondensator. Bei der Auswahl daran denken, dass er sich mit der Spitzenspannung der Wechselspannung vor der Gleichrichtung auflädt. Bei 40V effektiver Wechselspannung sind das etwa 56,6V! Die Z-Diode SZX21/1 am Eingang des ersten Operationsverstärkers liefert eine Referenzspannung von etwa 0,75V. Da sich Z-Dioden für so geringe Spannungen nicht herstellen lassen, handelt es sich dabei eigentlich um eine normale in Durchlassrichtung betriebene Siliziumdiode. Ich habe dafür einfach die Basis-Emitter-Diode eines Miniplasttransistors verwendet.
Mit einem Drehschalter lässt sich der gewünschte Maximalstrom in 5 Stufen voreinstellen (10mA, 30mA, 100mA, 300mA, 1A). Die Feineinstellung erfolgt mit dem Potentiometer P2. Mit P1 lässt sich die Ausgangsspannung einstellen. Ich habe damals auf genau geeichte Skalen verzichtet und stelle die gewünschten Werte immer vorher mit Hilfe eines Messgerätes ein. Natürlich könnte man auch gleich passende Messinstrumente im Gehäuse integrieren. Die beiden Leistungstransistoren (SU 169 und SD 337) werden zur Wärmeableitung auf Aluminiumkühlkörper geschraubt. Natürlich ist auch beim Gehäuse auf ausreichende Belüftung zu achten. Die Widerstände am Ausgangsschalter müssen, besonders in den hohen Strombereichen, für die dort auftretenden Verlustleistungen ausgelegt sein.

Labornetzteil außen     Labornetzteil innen

Im folgenden eine Stückliste für eine Schaltung inklusive der möglichen Vergleichstypen bei den Halbleitern.

passive Bauelemente aktive Bauelemente
Stückzahl Typ Wert Stückzahl Typ Bezeichnung Vergleichstypen
1 Widerstand 1 Ω, 1 W 1 Graetzbrücke 3PM1 B80R, 4x SY202, 4x BY297
2 Widerstand 1,5 Ω, 1,5 W 1 Z-Diode SZX21/1 ZPY1
1 Widerstand 6,8 Ω, 1 W 2 Z-Diode SZX21/15 ZPY15, BZX85C15V
1 Widerstand 27 Ω, 0,5 W 2 IS (OPV) B761D TAA761A, TCA761A
1 Widerstand 100 Ω 3 Bipolartransistor SC237 BC237
1 Widerstand 2,4 kΩ 1 Bipolartransistor SD337 SF357, BD137
1 Widerstand 3,3 kΩ 1 Leistungstransistor SU169 BU626A, BUX81
1 Widerstand 4,7 kΩ
1 Widerstand 5,1 kΩ
3 Widerstand 12 kΩ
2 Widerstand 24 kΩ
1 Widerstand 47 kΩ
1 Widerstand 120 kΩ
2 Potentiometer 10 kΩ, linear
2 Kondensator 100 pF
2 Elko 10 μF, 25V
1 Elko 4700 μF, 63V
1 Netztrafo primär 230V~
(2x) 40V~
1 Stufenschalter 5 Stellungen



Ein Elektronenstrahloszillograf

Ein weiteres nützliches Gerät für die Elektronikwerkstatt ist ein Oszillograf. Mit ihm können Signalverläufe angezeigt und bei entsprechender Eichung auch Frequenzen und Spannungen gemessen werden. Ein Selbstbau ist auf keinen Fall ein Projekt für Anfänger. Allein schon der Umgang mit hohen Spannungen von ca. 1500V kann für den Laien lebensgefährlich werden! Als Anzeige dient eine 7cm Elektronenstrahlröhre vom Typ B7 S2. Ansonsten ist die Schaltung mit Halbleitern aufgebaut.

Oszillograf in Betrieb     Oszillograf geöffnet

Der Stromlaufplan ist in mehrere Einheiten aufgeteilt. Teil 1 besteht aus der Stromversorgung und der Anzeigeeinheit. Der Netztrafo muß folgende Spannungen liefern: 520V-50mA, 100V/20V-80mA und die Heizspannung für die Röhre 6,3V-400mA. Aus der 100V-Wicklung erzeugen wir Gleichspannungen von +80V und +100V. Die 20V Wechselspannung zapfen wir uns aus der gleichen Wicklung ab, es kann aber auch eine gesonderte Wicklung sein. Nach Gleichrichtung und Stabilisierung wird daraus eine Spannung von -15V. Mit diesen Spannungen versorgen wir die anderen Einheiten des Oszillografen. Aus der 520V Wicklung gewinnen wir durch Gleichrichtung beider Halbwellen eine positive und eine negative Spannung von je 650V! Diese hohen Spannungen werden benötigt, um in der Anzeigeröhre den Elektronenstrahl zu beschleunigen und zu bündeln. Die Kondensatoren im Hochspannungsteil legen wir sicherheitshalber für eine Spannung von 1000V aus. Die Gleichrichterdioden müssen die doppelte Spannung vertragen! Ich habe deshalb damals 2 Dioden mit einer Sperrspannung von je 1000V in Reihe geschaltet. Man kann sie aber auch durch je eine Diode mit 2kV Sperrspannung ersetzen, die heute zu bekommen sind. Über die beiden Potentiometer stellt man die Helligkeit und Schärfe des Elektronenstrahls ein. Die Anschlüsse 4 bis 7 gehen zu den Ablenkeinheiten. An den Buchsen (A) ist es möglich von außen ein Signal zur Helligkeitssteuerung einzuspeisen. Wenn der interne Kippgenerator abgeschaltet ist, kann über die Buchsen (B) ein Ablenksignal für die X-Achse angeschlossen werden.

Schaltbild Oszillograf Baugruppe 1

Der nächste Baustein ist die X-Ablenkung für unseren Elektronenstrahl. Er besteht aus einem Sägezahngenerator mit variabler Frequenz und der Endstufe für die Ansteuerung der Oszillografenröhre. Mit dem Stufenschalter wird die Ablenkfrequenz grob ausgewählt und kann dann mit dem 500kΩ Potentiometer fein eingestellt werden. Bei der ersten Stufe des Stufenschalters ist der Kippgenerator abgeschaltet und es kann über die Buchsen (D) ein externes Ablenksignal angelegt werden. Damit wir ein stehendes Bild erzeugen können, wird der Kippgenerator über den Signalverstärker synchronisiert (Anschluss 7). Mit dem Taster kann auf externe Synchronisation umgeschaltet werden. Das Signal wird dann über die Buchsen (C) eingespeist. Die Anschlüsse 0 bis 2 gehen zur Stromversorgung (Masse, -15V, +100V). Die Ausgänge 4 und 5 verbinden wir mit den X-Ablenkplatten der Elektronenstrahlröhre. Mit dem 100Ω Potentiometer in der Endstufe wird unser Elektronenstrahl horizontal positioniert.

Schaltbild Oszillograf Baugruppe 2

Die Endstufe der Y-Ablenkung ist ähnlich der für die X-Ablenkung. Sie wird allerdings nur mit +80V betrieben. Die Leitungen 6 und 7 gehen zu den Y-Ablenkplatten der Anzeigeröhre. Mit dem Potentiometer in der Endstufe wird wieder der Elektronenstrahl positioniert, diesmal in der Vertikalen.

Oszillograf offen links     Oszillograf offen rechts

An die Stelle des Kippgenerators tritt der Signal-Vorverstärker. Damit keine Streufelder oder Störsignale aus der Umgebung aufgenommen werden, muss der Vorverstärker abgeschirmt werden. Auch für alle Zuleitungen zu den Bedienelementen und Anschlußbuchsen benutzen wir abgeschirmte Kabel. An die Buchsen (E) kommt das Eingangssignal. Der Schalter am Verstärkereingang dient der stufenweisen Dämpfung des Signales. Mit dem Potentiometer kann die Verstärkung fein reguliert werden.

Schaltbild Oszillograf Baugruppe 2

passive Bauelemente aktive Bauelemente
Stückzahl Typ Wert Stückzahl Typ Bezeichnung Vergleichstypen
1 Widerstand 56 Ω, 0,5W 1 Oszillografenröhre B7 S2
1 Widerstand 150 Ω, 0,5W 1 Gleichrichterdiode SY201 1N4002
1 Widerstand 180 Ω 1 Gleichrichterdiode SY320/4 1N4004, BYV95B
4 Widerstand 470 Ω 4 Gleichrichterdiode SY360/10 1N4007, ½ BY2000DIO
2 Widerstand 560 Ω 1 Z-Diode SZ600/15 Z15, 1N5929BRLG
2 Widerstand 1 kΩ 1 Bipolartransistor GS109 KFY18, МГТ108
1 Widerstand 1,2 kΩ, 0,5W 5 Bipolartransistor SF132 BC107
1 Widerstand 1,6 kΩ, 1W 3 Bipolartransistor SF215 BF254
5 Widerstand 2,2 kΩ 4 Bipolartransistor SF369 SF829, BC141
1 Widerstand 3,3 kΩ
2 Widerstand 4,7 kΩ
2 Widerstand 6,8 kΩ
5 Widerstand 10 kΩ
1 Widerstand 15 kΩ
2 Widerstand 22 kΩ
2 Widerstand 47 kΩ
1 Widerstand 47 kΩ, 0,5W
1 Widerstand 82 kΩ
2 Widerstand 100 kΩ
1 Widerstand 100 kΩ, 0,5W
1 Widerstand 200 kΩ, 0,5W
2 Widerstand 1 MΩ
1 Widerstand 1 MΩ, 0,5W
1 Widerstand 3 MΩ
1 Widerstand 6,8 MΩ, 0,5W
2 Potentiometer 100 Ω, linear
1 Potentiometer 10 kΩ, linear
3 Potentiometer 100 kΩ, linear
1 Potentiometer 250 kΩ, linear
1 Potentiometer 500 kΩ, linear
5 Einstellwiderstand 4,7 kΩ
1 Einstellwiderstand 100 kΩ
1 Kondensator 22 pF
1 Kondensator 47 pF
1 Kondensator 150 pF
2 Kondensator 220 pF
1 Kondensator 470 pF
6 Kondensator 1 nF
1 Kondensator 1,5 nF
1 Kondensator 2,2 nF
1 Kondensator 5,6 nF
2 Kondensator 22 nF
1 Kondensator 68 nF
1 Kondensator 0,1 μF
3 Kondensator 0,1 μF, 1kV
1 Kondensator 0,47 μF
3 Kondensator 0,47 μF, 160V
1 Kondensator 1 μF, 1kV
1 Kondensator 2 μF, 1kV
1 Elko 50 μF, 150V
5 Elko 100 μF, 10V
2 Elko 100 μF, 150V
2 Elko 200 μF, 10V
2 Elko 470 μF, 25V
1 Stufenschalter 4 Stellungen
1 Stufenschalter 9 Stellungen, 2 Ebenen
1 Taster Wechselschalter
1 Netzschalter Ausschalter
1 Netztrafo primär 230V~
520V~ 50mA
20V, 100V~ 80mA
6,3V~ 0,4A



Ein Dipmeter

Zum Abgleichen von HF-Schwingkreisen und Filtern ist ein Frequenzmesser nötig. Mit 6 verschiedenen aufsteckbaren Spulen werden verschiedene Frequenzbereiche festgelegt. Über die Spule wird der Schwingkreis des Frequenzmessers mit der Spule des auszumessenen Schwingkreises induktiv gekoppelt. Das beschriebene Gerät hat 3 Betriebsarten. Beim Messen der Frequenz eines externen Oszillators arbeitet unser Gerät passiv als Absorptionsfrequenzmesser. Stimmen die Frequenzen beider Schwingkreise überein, entzieht das Dipmeter dem Oszillatorschwingkreis ein Maximum an Energie. Wir stimmen unser Dipmeter also auf maximalen Ausschlag des Messgerätes ab. Um passive Schwingkreise ausmessen zu können, arbeitet das Dipmeter aktiv als Sender. Bei Resonanz wird jetzt unserem Oszillator die maximale Energie entzogen. Der Abgleich erfolgt nach dem kleinsten Instrumentenausschlag. In Betriebsart 3 kann dem HF-Signal ein Tonsignal aufmoduliert werden und unser Gerät arbeitet als Prüfsender.

Dipmeter außen     Dipmeter geöffnet

Die Spannungsquelle für das Messinstrument ist eine Monozelle. Als Spannungsversorgung für die restliche Schaltung kann eine 9V-Batterie oder ein externes Netzteil dienen. In den oberen beiden Messbereichen ab 15MHz wird dem Drehkondensator ein Festkondensator in Reihe geschaltet, um seine Gesamtkapazität zu verringern. Durch die anderen 4 Spulen wird dieser Kondensator überbrückt.

Schaltbild Dipmeter

passive Bauelemente aktive Bauelemente
Stückzahl Typ Wert Stückzahl Typ Bezeichnung Vergleichstypen
1 Widerstand 1,8 kΩ 1 Diode SAY10 1N4448
1 Widerstand 4,7 Ω 1 Feldeffekttransistor SM103 LND150, DN2530N3-G
1 Widerstand 15 kΩ 1 Bipolartransistor GC100 AC122
1 Widerstand 1 MΩ 4 Bipolartransistor MП20 AC122
1 Potentiometer 10 kΩ
1 Einstellwiderstand 2,5 kΩ
1 Kondensator 100 pF
1 Kondensator 1 nF
2 Kondensator 10 nF
1 Kondensator 15 nF
1 Kondensator 100 nF
1 Drehkondensator 500 pF
2 Schiebeschalter Ein / Aus
1 Übertrager lt. Schaltplan
1 Drehspulinstrument 3 mA


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