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Staccato Controller
 

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Staccato-Controller für VTTCs

Interessante Effekte in Verbindung mit einer VTTC lassen sich mit einem sogenannten Staccato Controller erzielen. Es handelt sich hierbei um eine Schaltung, welche die Sinushalbwellen der Anodenspeisung der Röhre in einem einstellbaren Rhythmus unterbricht. Dadurch entstehen nicht nur interessante Funkeneffekte, sondern es wird auch die Röhre erheblich entlastet, da sie jeweils nur während kurzen Impulszeiten leitet. Die Schaltung ist auf die Netzfrequenz synchronisiert. Sie schaltet beispielsweise bei einer Halbwelle kurz ein, danach für einige Halbwellen aus, dann wieder ein. Diese Repetitionsrate lässt sich kontinuierlich ändern über einen weiten Bereich von einzelnen Impulsen bis zu dauerhaftem Betrieb mit jeder Halbwelle (wobei dies natürlich strenggenommen nur für das Auge nach Dauerbetrieb aussieht, denn in Wirklichkeit haben wir auch hier nur jeweils maximal 50 Impulse pro Sekunde, für jede Halbwelle der Netzfrequenz einen Impuls). Es lässt sich somit leicht einsehen, dass die Schaltung nur für VTTCs mit Halbgleichrichtung oder Verdopplerschaltung geeignet ist, da sie sich wie gesagt nach der Netzfrequenz orientiert zur Synchronisation.

Nachfolgend das Schema, das ich als Grundlage für meinen Controller verwendet habe. Allerdings habe ich einige Dinge für meine Zwecke angepasst (habe andere Transistoren verwendet als die vorgesehenen Typen). Mit der Schaltung wird ein Thyristor vom Typ BTW92-800R (800V Sperrspannung, 20A Drchlassstrom) angesteuert, welcher wiederum zwischen Kathode der Röhre und Masse geschalten ist. Wenn der Thyristor sperrt, wird die Kathode der Röhre schwebend, wodurch kein Strom mehr fliessen kann. Man könnte selbstverständlich auch einen schwächeren Thyristor einsetzen, aber dieser stand mir gerade zur Verfügung.

http://kaizerpowerelectronics.dk/wp-content/gallery/2008_11_06_-_kaizer_vttc_i/staccatosch.gif

Die Schaltung des Controllers fand problemlos Platz auf einer Eurokarte:

Da die Stromaufnahme der Schaltung nur etwa 100mA beträgt, werde ich wohl nachträglich statt dem zusätzlichen Ringkerntrafo noch einen kleinen 12V-Printtrafo direkt auf das Board löten. Um noch etwas Platz zu schaffen, könnte allenfalls der Kühlkörper des Spannungsreglers noch weichen, weil der Regler absolut nicht heiss wird bei dem geringen Stromfluss. Statt den testweise eingebauten Trimmpotentiometern in der Schaltung habe ich nun Klemmen rausgeführt, damit man ganz einfach ein vernünftiges externes Potentiometer anschliessen kann. Über ein abgeschirmtes Koaxialkabel (RG-58) gelangt das Signal dann zur Thyristorendstufe. Für C9 war hier noch fälschlicherweise ein kleiner 10µF Elko verbaut statt einem Folienkondensator, weil ich beim Bau noch keinen entsprechenden Folienkondensator zur Verfügung hatte. Mittlerweile wurde dieser Elko durch eine Parallelschaltung dreier 3.3µF-Folienkondenstaoren ersetzt.

Ein Bild der noch etwas improvisierten Thyristorendstufe:

Als erstes habe ich den Controller an einer 230V Glühlampe getestet, was auch problemlos funktioniert hat. Nachfolgend ein kleines Filmchen vom Betrieb zusammen mit der VTTC: 

 

Noch ein paar Worte zur Funktion des Staccato-Controllers:

Wie oben bereits einmal angesprochen, schaltet der Controller netzsynchronisiert einen Thyristor durch, je nach Betrieb ein ganzzahliges Vielfaches der maximal möglichen 50 Halbwellen pro Sekunde. Im langsamsten Modus wird also einmal eingeschalten, dann 49 Halbwellen ausgeschalten, dann wieder eingeschalten usw. Für einen etwas schnelleren Modus wird beispielsweise jede zehnte Halbwelle durchgeschalten. Der Thyristor, welcher die Röhrenkathode auf Masse schaltet oder schweben lässt, wird jeweils im Moment der steigenden Netzflanke gezündet, also noch im Nulldurchgang und schaltet automatisch wieder im nächsten Nulldurchgang aus, nämlich dann, wenn sein Haltestrom unterschritten wird (am Gate kann ein einmal gezündeter Thyristor nicht mehr abgeschalten werden). Die Netzsynchronisierung ist also wichtig für das Leben des Thyristors, damit dieser wirklich immer im Nulldurchgang eingeschalten wird und somit so gut wie keine Verlustleistung verbraten muss.

Zwei Oszillogramme, um den Betrieb des Controllers zu veranschaulichen:

Das erste Oszillogramm zeigt auf dem oberen Kanal 1 das halbgleichgerichtete Netzsignal, mit welchem die Schaltung synchronisiert wird. Das Signal auf dem unteren Kanal 2 zeigt gleichzeitig den Ausgang des Staccato-Controllers, also die Ansteuerung des Thyristors:



Man sieht auf dem nebenstehenden Oszillogramm den schnellsten Fall. Bei jeder Netzhalbwelle gibt der Staccato-Controller ein Ansteuersignal ans Gate des Thyristors. Man hat also die maximale Zündrate bzw. man sieht eigentlich gar keinen "Interrupter-Effekt" mehr. Dies ist praktisch die gleiche Situation wie halbgleichgerichtete Anodenspannung.

 

 

 

 



Das zweite Oszillogramm zeigt schliesslich eine langsamere Gangart. Es erfolgt nur noch bei jeder zweiten Halbwelle eine Ansteuerung. Mit noch langsamerer Ansteuerung würde der Thyristor nur noch bei jeder dritten Halbwelle angesteuert usw. Die schnellstmögliche Einstellung liegt also bei 50 Impulsen pro Sekunde, die langsamste bei nur einem Impuls pro Sekunde.