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Ein überaus faszinierender Bereich der Elektronik ist das Experimentieren mit Hochspannung. Mit sehr geringem Aufwand können leicht Spannungen von mehreren 10kV erzeugt werden, mit denen sich eine Reihe interessanter Effekte studieren lassen.
Hier zuerst der Schaltplan für einen einfachen Hochspannungserzuger. Er eiget sich z.B. als Marderschreck, Weidezaungerät (bei niedrigen Frequenzen, C4 ca 20uF) oder als kräftiger Hochspannungsgenerator (C4 ca 0.1uF)
Das Prinzip:
Eine Spule wird von einem Strom durchflossen. wird dieser Strom schnell abgeschaltet, so erzeugt die Spule eine hohe Induktionsspannung. Über eine Sekundärspule wird diese Spannung weiter hochtransformiert, so dass im Abschaltmoment eine Spannung von mehreren 10kV entsteht. Das An / Abschalten der Spule wird durch einen Mosfet erledigt, welcher durch einen NE556 Timer angesteuert wird. Der erste Timer erzeugt dabei einen Takt ( je nach Kondensator C4 von < 1Hz bis zu einigen 100Hz, der zweite Timer erzeugt bei jedem Takt ein definiertes Rechtecksignal von bestimmter Länge. Die Energie sowie die Frequenz des Funkens kann hiermit in weiten Grenzen eingestellt werden.
Zur Hochspannungeerzeugung wird eine Zündspule oder ein kleiner Vergossener Transformator an die Klemmen X2 angeschlossen. Gute Erfahrungen habe ich mit einem Gerth 421.09 Transformator gemacht, Funken bis ca 1 cm (ca 10kV) waren kein Problem. Bei zu hoher Betriebsspannung (>15V) hat sich er Trafo jedoch mit einem internen Überschlag verabschiedet. Um eine Zerstörung des Mosfets durch Spannungsspitzen zu vermeiden, ist eine Schutzbeschaltung aus D2 / D3 vorgesehen. D2 ist dabei eine 100V Z-Diode. Sehr gute Ergebnisse liefert an dieser Stelle auch ein Varistor (300V), wie er in Netzteilen zum Überspannungsschutz verwendet wird.
Bei manchen Frequenzen kommt es zu hochfrequenten Resonanzen, welche auf die Ansteuerschaltung zurückwirken, so dass die Funkenbildung nicht mehr sauber auftritt. Diesen Effekt konnte ich durch einen kleinen Kondensator von 300pF bis 10nF parallel zur Zündspule effektiv unterdrücken.
Die Schaltung wird mit ca 12-15 Volt betrieben, wobei die Diode D1 und C7 dafür sorgen, dass der Taktgenerator von Schwankungen der Versorgungsspannun abgekoppelt werden.
Als Anhaltspunkt leuchtet die LED im Takt der erzeugten Hochspannung kurz auf.
Mit einer alten KFZ-Zündspule (gabs für 1 € bei Ebay) erzeugt diese Schaltung Funken von mehreren cm Länge (4-5 cm), was ca 40kV entspricht. Diese Funken sind sehr energiereich.
Mit zwei dünnen Drähten läst sich auch eine Jacobs Ladder (Jakobsleiter)aufbauen, die Funken steigen an den Hörnern hoch und erzeugen einen ziemlichen Lärm dabei!
Bei zwei dünnen Drähten im Abstand von ca 5mm beginnt einer davon hell aufzuglühen und schmilzt dann kugelförmig.
Die erzeugte Hochspannung ist also sehr energiereich.
Bitte beachten Sie, dass diese hohen Spannungen sehr gefährlich sein können. Besondere Vorsicht ist deshalb angebracht!
Layout (klicken für hochaufgelöstes Layout)
