Zerhacker Ersatzschaltungen

Ersatzschaltungen für mechanische Zerhacker

Bis zum Aufkommen von Transistoren wurden zur Erzeugung von Anodenspannungen in Autoradios und manchen Röhrenportables mechanische Zerhacker (Vibratoren) verwendet. Bedingt durch die relativ hohen Schaltströme nützten sich die Kontakte durch Abbrand schnell ab – die Funktionsfähigkeit der Zerhacker war und ist zeitlich begrenzt. Sie können durch Reinigen und Neujustage wieder zum Leben erweckt werden, dies ist jedoch mit beachtlichem Arbeitsaufwand und viel Fingerspitzengefühl verbunden.
Was liegt näher als die Mechanik durch eine abnützungsfreie Elektronik zu ersetzen.

Ein typischer Zerhacker aus dem Radione R2:
Die Haube ist 90mm lang bei einem Durchmesser von 42mm. Die Kontaktstifte sind 20mm lang.

Das Innenleben des Zerhackers. Links die Spule in der Mitte der Schwinganker mit den beiden Kontakten, auf der Rückseite ebenfalls 2 Kontakte die jeweils parallel geschaltet sind. Am Sockel eine Schaumgummischeibe zur Geräuschminderung

Das Innere der Hülse ist ebenfalls mit Schaumgummi ausgekleidet. Dieser Zerhacker hat den grossen Vorteil, dass er leicht zerlegt werden kann (2 Schrauben). Die meisten Zerhacker können nur durch Gewalt geöffnet werden weil die Metallhaube am Sockel aufgebördelt ist.

Schaltungsdetail aus dem Radione R2-Portable, der auch als Autoradio gedacht war.

Bei der elektronischen Zerhackerschaltung muss zwischen 2 grundsätzlichen Varianten unterschieden werden:
1. Geräte die nur mit Batterien oder Akku betrieben werden, z.B. Autoradios.
2. Geräte bei denen die Möglichkeit besteht sie mit Batterie oder mit Netz zu betreiben. Hier müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden.
Dann gibt es noch 2 Möglichkeiten die für elektronische Zerhacker von Belang sind:
1. Die Mittelanzapfung des Wandlertrafos liegt auf Minus (siehe R2). Hier müssen p-Kanal Power FET verwendet werden.
2. Die Mittelanzapfung des Wandlertrafos liegt auf Plus. Hier müssen n-Kanal Power FET verwendet werden.
Wichtiges zur Wahl der Power FET's: Um die Verlustleistung und damit die Wärmeentwicklung im Transistor gering zu halten muss unbedingt auf den kleinstmöglichen Durchgangswiderstand bei Wahl der Power FET's geachtet werden. 0,05 Ω (50mΩ) sollten nicht überschritten werden. Im kleinen Gehäuse der Zerhackerpatronen besteht kaum die Möglichkeit wirkungsvoll zu kühlen.
Als p-Kanal Power FET kann als Beispiel der IRF4905 und als n-Kanal Power FET der BUZ11 empfohlen werden.

Geräte für Batteriebetrieb

Die negative Versorgung wird über die Diode D3 und den 470 Ω Widerstand gewonnen, ein 4. Anschluss wird gespart. Die daraus resultierende Versorgungsspannung ist durch die Induktion der Trafospule höher als Ub und wird durch die Zenerdiode auf max. 12V begrenzt. Bei einer Betriebsspannung von 24V sollte der 470 Ω Widerstand auf 1kΩ erhöht werden. Diese Schaltung ist nur für reinen Batteriebetrieb zu verwenden!

Der Printvorschlag für die p-FET Version hat die Masse 28 x 45mm. Die beiden Power FET sind auf der Kupferseite positioniert.

Die positive Versorgung wird über die Diode D3 und den 470 Ω Widerstand gewonnen, ein 4. Anschluss wird gespart. Die daraus resultierende Versorgungsspannung ist durch die Induktion der Trafospule höher als Ub und wird durch die Zenerdiode auf max. 12V begrenzt. Diese Schaltung ist nur für reinen Batteriebetrieb zu verwenden.

Der Printvorschlag für die n-FET Version hat die Masse 28 x 45mm. Die beiden Power FET sind auf der Kupferseite angebracht.
Der elektronische Zerhacker mit 3 Anschlüssen funktioniert nur wenn der Trafo Tr angeschlossen ist! Zum Testen des Prints kann +Ub bzw. GND an den bezeichneten Stellen angeschlossen werden (max. 11V)

Geräte für Netz- und Batteriebetrieb

Ist ein Gerät für Netz- und Batteriebetrieb ausgelegt, wie zum Beispiel die Radione Portables R2, R3 und R9, müssen besondere Massnahmen gesetzt werden. Der mechanische Zerhacker macht hier insofern keine Probleme weil seine Kontakte im Ruhezustand (ohne Batteriespannung) offen sind. Wenn die Wandlerwicklungen im Netztrafo integriert sind, wird bei Netzbetrieb in diesen Wicklungen Wechselstrom induziert. Da in den Power-FET's Schutzdioden eingebaut sind, werden diese leitend und bilden für eine Halbwelle einen Kurzschluss. Nun gibt es verschiedene Möglichkeiten dies zu verhindern:

Ein Relais mit 2 Arbeitskontakten trennt den Zerhacker vom Trafo wenn keine Batteriespannung anliegt. Das bedeutet aber einen Eingriff in das Gerät.

Oder: 2 Dioden D1 und D2 verhindern dass Wechselspannung zum Zerhacker gelangt. Dazu muss durch einen 4. Zerhackeranschluss +Ub bzw. GND zugeführt werden. Am Print Diode D3 nicht bestücken. Würde Diode D3 zur Spannungserzeugungung verbleiben, entsteht eine verkehrt gepolte Spannung Ub!
Nachteil durch die Dioden D1, D2 – die Ausgangsspannung ist etwas niedriger, was sich besonders beim 6V Zerhacker auswirkt.

Allgemein:
Die elektronischen Zerhacker können für Spannungen von 6V bis 24V verwendet werden. Der verbaute IC 40106, ein 6fach Schmitt-Trigger-Inverter ist leicht erhältlich und billig. Mit P2 wird die günstigste Frequenz eingestellt damit die erforderliche Anodenspannung erreicht wird. P1 in Mittelstellung, Unsymmetrien der Trafowicklungen können damit ausgeglichen werden, auf höchste Ausgangsspannung justieren.

Mangels geeignetem p-FET konnte diese Schaltung nicht praktisch erprobt werden. Die n-FET Schaltung mit den BUZ11 ist praktisch erprobt.
Siehe auch hier die Vorgängerversion.

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.