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Philips und der „König der Experimentierkästen“

Da ich aus gesundheitlichen Problemen zurzeit kaum mobil bin und nahezuden ganzen Tag nur herumliege, habe ich auch jeden Tag einwenig Zeit, hier wieder ein paar Zeilen zu tippen und wieder ein bisschen gesammeltes Material für den Blog aufzubereiten. Schon längere Zeit habe ich vor über das folgende Objekt zu bloggen:

Bildröhreneinheit aus EE2007

Elektronische Schwingungen sichtbar machen, ihren Fortlauf beobachten und daraus Schlüsse ziehen – das sind Arbeitsabläufe, die jedem fortgeschrittenen „Jung-Elektroniker“ neue, interessante Perspektiven eröffnen. Die dafür nötigen Geräte lassen sich mit der reichhaltigen Ausstattung dieses Kastens selbstständig zusammenbauen.: über 150 elektronische Einzelteile, wie z.b. Oszillografenrohr, 29 Transistoren und Dioden, 79 Widerstände, 10 Potentiometer, 37 Kondensatoren usw. Ein besonderer Vorteil dieser Ausstattung: die Bildröhreneinheit wurde in ein durchsichtiges Gehäuse eingeschweißt, so dass ihre Schaltung genau zu erkennen ist. Das Anleitungsbuch gibt allgemeinverständliche Arbeitshilfen und macht auf einfache Weise mit der Oszillografen-, Digital- und Radartechnik vertraut. Mit diesem Kasten kann sich jeder „Jung-Elektroniker“ einen Wunschtraum erfüllen: den Bau eines Oszillographen – sowie 100 elektronische Geräte und Schaltungen.

EE2007 Version aus dem Jahr 1974

Dies ist der originale Covertext des Philips Elektronikbaukasten EE2007 aus dem Jahr 1974. Er war der Nachfolger des EE1007. Im Jahr 1983 gab es eine neue Auflage des EE2007. Erkennbar ist das am farbigen Aufdruck der Schachtel. Die 74er Version war in roter Farbe bedruckt und die 83er Version in schwarzer Farbe. Aber eines hatten beide Versionen gemeinsam: Sie waren zur damaligen Zeit ein nicht erfüllbarer Wunschtraum. Die Preise beliefen sich auf ca. 2100 bis 3000 Schillinge. Ein absolut nicht erfüllbarer Jugendtraum. Doch so in etwa 40 Jahre später lies sich der Traum, die Bildröhreneinheit zu besitzen und die Sammlung zu ergänzen, erfüllen. Diese Baukästen sind jetzt nur mehr sehr selten und je nach Zustand zu Preisen von 300 bis 700 Euro im Netz zu finden. Als geduldiger Beobachter der diversen Flohmarkt- und Gebrauchtwarenplattformen hatte ich nach langer Zeit das Glück relativ günstig einen 2007er zu ergattern.

Doch was konnte man damit nun anfangen? Der EE2007 ist eine Ergänzung zu den Kästen EE2003, EE2000, EE2000GK, EE3003. Der EE2008 ist zur vollständigen Realisierung der in der Anleitung enthaltenen Beispielschaltungen ebenfalls notwendig.
(Information aus der website: https://norbert.old.no/kits/ee2000/ee2007.html)

Die umfangreichen Beispiele aus dem Handbuch sind hier angeführt:

Oszillografische Untersuchungen an Dioden und Transistorschaltungen
Die Zeitablenkung, Oszillograf mit umschaltbarer Zeitablenkung, Wechselspannungsformen, Diode als Gleichrichter, Zweiwegegleichrichtung, Brücken- oder Graetzgleichrichtung, Wirkungsweise von Siebschaltungen, Transistor als Verstärker, Verstärker und Gegenkopplung, Verstärker in Kollektorschaltung, Phasenumkehrstufe

Der Transistor als Schwingungserzeuger
Allgemeines über Oszillatoren, R-C-Oszillator, Rechteckgenerator, Sägezahngenerator

Digitaltechnik
Einführung in die Digitaltechnik, Transistor als Schalter, Astabiler Multivibrator, Monostabiler Multivibrator, Bistabiler Multivibrator, Schmitt-Trigger, UND Schaltung, ODER Schaltung, NICHT (NOT) Schaltung, NAND Schaltung, NOR-Schaltung, UND und ODER Schaltung in der Impulstechnik, Digitales Knobeln, Zähler bis 4, Dreiklang mit Pause, Elektronischer Kuckuck, Ein-Aus-Schalter, Tast-Ein-Aus-Schalter, Metronom

Verschiedene Anwendungsgebiete der Oszillografentechnik
Kreisablenkung, Einzelteilprüfgerät, Diodenkennlinienschreiber, Transistorkennlinienschreiber, Kapazitäts- und Widerstandsmessbrücke, Sprachanalysator, Künstlicher Horizont, Radarprinzip

Fernsehtechnik
Bildabtastung, Erzeugung eines elektronischen Rasters, Das Fernsehsignal, Die drahtlose Bildübertragung, Blockschaltbild des Fernsehbild- und Tonempfängers

Verschiedene Schaltungen
Spannungsstabilisator, Gleichspannungswandler, Treppenspannungsgenerator, Stufentongenerator, Leuchtfeuer, Metallsuchgerät, Universalverstärker, Universalverstärker als Sinusgenerator, Universalverstärker als Nadelimpulsgenerator, Universalverstärker als Blinklicht, Universalverstärker als Zeitschalter, Universalverstärker als Plattenspielerverstärker, Universalverstärker als Diodenempfänger, Universalverstärker als MW-Reflex-Empfänger

Die Bildröhreneinheit im Detail. Ansicht von oben
Die Bildröhreneinheit im Detail. Seitenansicht
Sockelbeschaltung

Die Bildröhreneinheit besteht aus einem transparenten Kunststoffgehäuse in dem eine, zur damaligen Zeit sehr gängige Oszilloskopröhre  eingebaut wurde. Die DG7-32 ist eine mit 6.3Volt  300mA indirekt geheizte Bildröhre mit 172mm Länge und einem Bilddurchmesser von 69mm. Der Sockel ist ein B12A. Die Einheit ist identisch zu den Modellen 3AMP1A bzw CV2431 (Quelle: radiomuseum.org)

Die Schaltung der Bildröhreneinheit kann ich hier jedoch nicht veröffentlichen. Mit ein wenig Netzrecherche lässt sie sich jedoch schnell finden.

Trimmpotentiometer

In der EE2007 Box befinden sich neben der Röhreneinheit noch zahlreiche weitere Bauteile wie die klassischen Halteklammern und Federn, Widerstände, Keramikkondensatoren, Trimmpotentiometer, eine Siliziumdiode und Transistoren usw. Die Energieversorgung von 6V beziehen die aufgebauten Schaltungen aus mehreren Monozellen für die es einen eigenen Halter gibt.

der „Blaue Transistor“ (ein BC158)

Vielleicht ergibt sich auch irgendwann einmal die Zeit, mit dem Experimentierkasten, oder auch anderen Kästen der Serie einige Beispielschaltungen aufzubauen und darüber einen  Film oder sogar eine Serie zu erstellen und die beispielsweise über youtube zu veröffentlichen.  Dafür wäre aber noch etliches an Recherche- und Vorbereitungsarbeiten notwendig, die ohne Unterstützung aber kaum zu bewältigen ist.

 

 

 

 

Die Osziröhre

Zu Anfang meines Blogs erzählte ich über ein kleines Projekt mit einer Oszilloskopröhre. Da auch hiervon noch Bilder im Archiv existieren, will ich es im Blog hier nicht vorenthalten:

Kathodenstrahlröhe mit Hochspannungserzeugung


Eine Kathodenstrahröhre (Braun’sche Röhre) besteht aus einem evakuierten Glaskolben, in dem sich eine Glühkathode aus Wolframdraht befindet, die durch einen elektrischen Heizdraht erhitzt wird. Dabei treten die Elektronen als Ladungswolke aus der Oberfläche aus (Glühemission). Zwischen der positiv geladenen Anode und der Glühkathode herrscht ein elektrisches Feld, in dem die Elektronen beschleunigt werden. Eine Lochblende lässt von den anfliegenden Elektronen nur ein Bündel mit bestimmbarem Durchmesser passieren, den eigentlichen Elektronenstrahl. Der Elektronenstrahl kann anschließend weiterbeschleunigt werden.
Die Braun’sche Röhre – wie sie z.B. in einem Kathodenstrahloszilloskop vorhanden ist – besitzt je zwei Kondensatorplatten, um den Elektronenstrahl abzulenken. (X und Y Ablenkplatten). Bei der Röhre handelt es sich hier um eine Philips B7S 401 Oszillografenröhre. Der Vollständigkeit halber liste ich hier ein paar technische Daten auf:
  •  Indirekt geheizte Kathode, Heizspannung Uf = 6,3V
  •   Heizstrom If = 90mA 
  •    Kathodenheizdauer tK =1min
  •   Gesamtbeschleuningungsspannung Ua= 1,2kV
  •   Fusspunktspannung des Nachbeschleunigungswiderstandes Ug5 = 300V 
  •     Beschleunigungsspannung Ug4 = 300
  •   Fokussierspannung deltaUg3 = 20V … 50V
  •   Vorbeschleunigungsspannung Ug2 = 1,2kV
  •   Sperrspannung Ug1 = -30V … -80V
Anschlüsse am Röhrensockel

Ziel des Projektes war es also, die kleine Röhre wieder in Betrieb zu nehmen und ihr ein paar Bildchen zu entlocken. Also musste eine Ansteuerung gebaut werden. Da die Versorgungsspannungen recht vielfältig sind (6,3V bis 1200V) musste also zuerst dieses Problem gelöst werden. Mit einem NE555, ein paar Bauteilen und einem alten Transformator (240/12V) wurde ein Hochspannungsnetzteil gebastelt.
Das Prinzip ist einfach: Eine Gleichspannung wird mit einer kleinen Schaltung einfach sehr schnell abwechselnd ein- und wieder ausgeschaltet. Diese geschaltete Gleichspannung wiederum schaltet mit einem Leistungstransistor die Ausgangsseite des Transformators. (also da, wo normalerweise die 12V anliegen wird jetzt eingespeist) Das Übersetzungverhältnis des Trafos funktioniert auch in die andere Richtung :). So entstehen am Ausgang schon einmal einige hundert Volt. (abhängig von der Schaltfrequenz). Um daraus nun über 1200V zu erzeugen, habe ich eine Kaskade (Kondensatoren und Dioden) nachgeschaltet. (Funktionsweise)
So stehen nun alle zum Betrieb der Röhre notwendigen Spannungen zur Verfügung um einen Elektronenstrahl zu erzeugen. Mit Hilfe von einstellbaren Spannungsteilern kann der Strahlstrom, sowie die Gitter für Helligkeit und Bildfocus eingestellt werden.

Der erste Leuchtfleck

Die Spannungen für die Ablenkplatten werden ebenfalls von der Hochspannungsversorgung entnommen und mittels Transistoren gesteuert. Somit ist eine Ablenkung des Elektronenstrahls in beiden Achsen möglich.

Plexiglasgehäuse

Die Transistoren wiederum werden über eine kleine Vorstufe ausgesteuert, die extern mit einer Spannung von -5V bis +5V gespeist wird – der Steuerspannung für die Auslenkung des Leuchtfleckes. Dieser Steuerspannungseingang existiert für beide Achsen. Einen weiteren Eingang habe ich noch hinzugefügt, um den Elektronenstrahl zu „blanken“ also dunkel zu schalten. Hierzu wird an das entsprechende Gitter eine entsprechende Spannung angelegt, die den Elektronenstrom zur Anode vorher sperren.

Anschlüsse

So kann die Röhre nun von außen zum Beispiel mittels analogen Ausgängen von Mikrocontrollern (Arduino, PIC etc.) oder von NI DAQ Karten mit den dort zur Verfügung stehenden Kleinspannungen direkt angesteuert werden. Nach den ersten positiven Testläufen mit der Lochrasterplatinen-Elektronik habe ich dann ein sauberes Board konstruiert und die ganze Konstruktion auf eine Holzplatte montiert und mit einem transparenten Plexiglasgehäuse abgedeckt.
Alle Anschlüsse sind über Bananenbuchsen nach aussen geführt. So können zum Beispiel ganz einfach Lissajous-Figuren auf den Bildschirm gezeichnet werden…

Lissajous-Figur mit NI-DAQ