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Der Teslator

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Papers » Basic principles of radio technique » Der Teslator
           
Dietmar Rudolph
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So ganz unbedingt braucht man ihn nicht zur Reparatur von Radios. Aber um festzustellen, ob z.B. eine Röhre Gas gezogen hat, ist er ganz praktisch.

Sein Name "Teslator" ist nach Nicola Tesla benannt, der diesen Resonanztransformator erfunden hat. Und zwar zu einer Zeit, als Hochfrequenz noch durch Funkenentladung erzeugt wurde.

(Eine heute noch sehr gebräuchliche Abart dieses Teils ist die Zündspule, wie sie beim Otto-Motor Verwendung findet. Allerdings will man hier nur einen Spannungs-Stoß und keine gedämpfte HF-Schwingung.) 

Prinzipiell kann man sich den Teslator auch aus einem Wagner'schen Hammer (z.B. Gleichstrom Klingel) aufgebaut denken, bei dem eine Sekundärwicklung mit vielen Windungen aufgebracht ist.

Im unteren Teil ist die Magnetspule für 220V und der selbständige Unterbrecher. Die Sekundärspule ist auf ein langes Papprohr aufgewickelt und hat am oberen Ende einen Kontakt mit einer Büschelelektrode, aus der hochfrequente Funken austreten, wenn der Knopf gedrückt wird.

Ein Bild aus "Slaby, A.; Nairz, O.: Entdeckungsfahreten in den elektrischen Ozean, 7.A., Hayn's Erben, 1926" zeigt den grundsätzlichen Aufbau der Spulen beim Teslator. Der Unterbrecher (Wagner'scher Hammer) ist hier nicht dargestellt. Man sieht nur die beiden Leitungen der Primärspule.

Man erkennt unten die Primärspule aus dickem Draht mit wenigen Windungen und als längliche Spule gewickelt die Sekundärspule, die durch die Induktionsstöße angeregt in ihrer Eigenresonanz schwingt und dadurch an ihrem oberen Ende eine sehr hohe Spannug erzeugt, so daß aus der Elektrode Funken austreten.

In einem Bild aus "Ruhmer, E.: Konstruktion, Bau und Betrieb von Funkeninduktoren, Hachmeister & Thal, 1904" ist dargestellt, wie die Spannung längs der Resonanzspule zunimmt, was aus der Größe der Lichterscheinungen erkennbar wird.

Hier nun noch einige Bilder vom Einsatz des Teslators am Beispiel einer Bienenkorb-Glimmlampe.

Die Spitze berührt (nur) die Fassung, wodurch i.w. eine Elektrode aufleuchtet. Aber auch das Gas an der Stelle, wo die Lampe aufliegt leuchtet etwas.

Dieses und das nächste Bild zeigen, daß das Gas in der Lampe auch dann leuchtet, wenn es keine direkte galvanische Verbindung zwischen dem Teslator und den Elektroden der Lampe gibt.

Und wozu wird ein Teslator "normalerweise" verwendet? Nun, die beiden letzten Bilder geben einen Hinweis: Mit ihm kann man prüfen, ob ein evakuiertes Glas-Gefäß (z. B. eine Röhre) dicht ist oder Luft zieht. Insbesondere dann, wenn sich (bei der Herstellung) ein sehr kleines Loch im Glas befindet, zeigt sich mit dem Teslator ein sehr hell leuchtender "Kanal".

Die Firma, die diesen Teslator produziert hat, ist auf dem Typenschild vermerkt.

MfG DR

This article was edited 19.Jun.09 11:14 by Dietmar Rudolph .

Konrad Birkner † 12.08.2014
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09.Apr.13 20:24

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Kann man mit dem Teslator - wie überhaupt mit Funken - denn nicht das Glas beschädigen, indem winzige mikroskopisch kleine Löcher entstehen, durch die das kostbare Vakuum entweicht? (Eine ebenso widersinnige Beschreibung wie jene des el.Stroms, der sich gegen die Elektronen bewegt).

Spaß beiseite: ich würde lieber die Finger von solchen "Prüfmethoden" lassen. Oder liege ich da falsch?

This article was edited 10.Apr.13 13:54 by Konrad Birkner † 12.08.2014 .

Dietmar Rudolph
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10.Apr.13 11:21

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Die elektrische Leistung eines Teslators ist zu gering um so dickes Glas zu beschädigen, wie es bei Röhren verwendet wird.

Die Sekundärspule des Teslators wird in ihrer Resonanzfrequenz angeregt, wodurch eine (nach jeder Unterbrechung des Wagnerschen Hammers)  abklingende hochfrequente Schwingung entsteht. In so weit besteht eine Ähnlichkeit zu den allerersten "Funken-Sendern". Nicola Tesla hat vor ca. 100 Jahren entsprechende Experimente gemacht. [Tesla-Spule, Tesla-Transformator]

Aufgrund des hochfrequenten Wechselfeldes ist zur Anregung der Ionisation und damit des Leuchtens von (Rest-) Gasen in einer Röhre eine geringere elektrische Feldstärke erforderlich, als es für eine elektrische Feldstärke eines Gleichfeldes erforderlich ist.

Hier die Übersetzung einer Mail, die Joe Sousa zu diesem Problem verfaßt hat. Hierbei werden die Größen von Gleichfeldern zwischen Halbleitern und Röhren verglichen, wobei sich erstaunliche Zahlenwerte ergeben.

Hallo Konrad,
elektrische Felder im Glas ist ein Thema seit der Erfindung der Röhren und sie sind ein zentrales Problem auch bei Halbleitern. Die Ironie besteht darin, daß alle elektrischen Feldstärken bei Röhren viel schwächer sind als diejenigen, die bei Halbleitern entstehen.
So beträgt beispielsweise die Feldstärke zwischen zwei Leitern, die durch eine Glasschicht von 1μm von einander getrennt sind, ungefähr 4MV/m (4 ● 106V/m), wenn die angelegte Spannung 1V ist. Die elektrische Feldstärke im Glas unter dem Gate eines modernen MOSFET erreicht sogar 1000MV/m. Elektrisch programmierbare EPROMS (EEPROMS) arbeiten mit elektrischen Feldstärken, die die Glasschicht in kontrollierter Weise durchschlagen, wodurch das floatende Gate permanent eine bestimmte Ladung erhält.
Das elektrische Feld zwischen dem Steuergitter und der Kathode ist bei einem sehr engen Abstand von nur 10μm dagegen nur 100kV/m, wenn die Gitterspannung 1V beträgt.
Andererseits wird nur eine sehr geringe elektrische Feldstärke benötigt, um Gas bei geringem Druck  zu ionisieren. Beispielsweise ist für eine Glimmlampe dafür nur circa 100kV/m erforderlich, wenn die Elektroden 1mm Abstand haben und 100V angelegt werden.
Der Teslator ist sehr nützlich um kleinste Mengen von Gasen aufzuspüren, weil diese sich so leicht ionisieren lassen. Der durch den Teslator erzeugte Stromfluß ist kapazitiv, weil die Durchbruchs-Feldstärke für Glas in der Größenordnung von 1000MV/m beträgt und diese Feldstärke bei der Dicke des Glases von Röhren durch einen Teslator nie erreicht wird. Vielleicht könnte ggf. nur ein heißer Lichtbogen zwischen Teslator und Glas die Oberfläche des Glases beschädigen, wenn man das zuläßt.
Es wäre von Interesse zu erfahren, ob so ein Lichtbogen tatsächlich die Glasoberfläche beschädigen könnte. Es ist schwer, einen solchen Lichtbogen zu erzeugen. Vielleicht wäre dies mit einem Vandegraff Generator möglich. Ein solcher Lichtbogen ist sehr konzentriert, also dünn und dadurch leistungsstark, während eine Korona-Entladung weich und schwach ist.
Vielleichtv könnte man die Wirkung eines Teslators mit Hilfe so einer dekorativen Plasma-Kugel veranschaulichen, wie sie bei Ebay immer wieder angeboten werden.


Aus diesen Ausführungen geht sehr deutlich hervor, daß das Problem nicht so sehr in der Höhe von Spannungen besteht, sondern in der Größe der elektrischen Feldstärken - und diese sind bei modernen MOS Halbleitern wesentlich höher als diejenigen, die ein Teslator beim Test einer Röhre auf Vakuum erzeugen kann.

In der Vakuum-Technik ist der Teslator ein wichtiges Hilfsmittel, um in einer Vakuum-Apparatur aus Glas feinste Löcher aufzuspüren, durch die das Vakuum über längere Zeit "ausläuft". Diese winzigsten Löcher oder Kanäle im Glas leuchten deutlich auf, wenn man mit der "Tesla-Spritze" in deren Nähe kommt.

Eine Beschädigung einer Röhre durch einen Vakuum-Test mittels Teslator kann mit Sicherheit ausgeschlossen werden.

MfG DR

Dietmar Rudolph
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11.Apr.13 10:47

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Einen Teslator zu beschaffen ist sicher nicht ganz einfach. Es ist noch ein anderes Modell von der PGH Feinwerktechnik aus Leipzig bekannt. Aber wie kommt man an einen Teslator, einfach, um nur mal damit zu "spielen"?

Joe Sousa hat dazu eine geniale Idee und Bilder geschickt, die hier gezeigt werden können. Vielen Dank, lieber Joe!

Plasma-Kugeln sind ja bekannt und wegen ihrer geheimnisvollen und farbenfrohen Entladungs-Erscheinungen auch beliebt.

Hier sieht man die Entladungserscheinung einer Plasma-Kugel.

Wenn die Kugel, die Edelgas unter geringem Druck enthält, eines solchen Balls abgenommen wird, kommt ein "elektronischer Teslator" zum Vorschein. Statt eines "Wagner'schen Hammers" wie bei einem originalen Teslator, wird die hochfrequente Hochspannung hierbei elektronisch erzeugt.

Gut zu erkennen ist die längliche Sekundärspule des für einen Teslator typischen Resonanztransformators.

Wird der Sockel einer Glimmlampe mit dem aktiven Teslator berührt, leuchtet diese voll auf.

Aber auch eine Berührung an der Glasoberfläche ergibt eine Leuchterscheinung.

Und wenn die Glimmlampe mit der Hand an den Teslator gehalten wird, leuchten die Stellen unter den Fingern besonders hell auf. Aber keine Angst, die hochfrequente Schwingung ist schwach und fließt über die Hautoberfläche ab. Eine Erwärmung ist nicht zu spüren.

Auch im nicht zerlegten Zustand des Plasma-Balls läßt sich eine Glimmlampe bereits zum Leuchten bringen, wenn auch nicht ganz so eindrucksvoll.

Die Plasma-Kugel könnte also sogar zu einem "Volks-Teslator" werden, weil sie einfach und preiswert zu beschaffen ist.

MfG DR

Konrad Birkner † 12.08.2014
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11.Apr.13 12:31

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Ich ging zum einen von der Fulgurisation mt den sog Heilgeräten (Funkenspritzen) aus, zum anderen  von der Materialbearbeitung per Funkenerosion. Der Unterschied liegt vor allem in der unterschiedlichen Leistung

Meine anfänglichen Bedenken sind somit zerstreut.

Danke für die ausgezeichneten Beiträge!
KoBi

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16.Apr.13 17:06

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In der Vakuumtechnik wird eine Gasentladung als Indikator für das erreichte Grob-Vakuum während des Pumpvorgangs eingesetzt.

Zur genaueren Messsung des Fein-Vakuums wird ein Ionisations-Manometer eingesetzt.

Die sich ergebenden Entladungsbilder lassen einen (ungefähren) Rückschluß auf den Gasdruck zu.

Die dabei verwendeten Teslatoren zeigt das nächste Bild.

Ein entsprechendes Modell wie in Bild 140a) [Fa. Damar & Hagen, Erlangen] ist im nächsten Bild dargestellt. Hierfür gibt es auch eine Beschreibung für seine Anwendung.

Da die hier gezeigten Teslatoren ihre Hochfrequenzschwingung mit Hilfe eines Wagner'schen Hammers (entsprechend zu einer Klingel) erzeugen, können sie auf MW und LW zu Störungen führen. Mit Hilfe eines Schutzkorbes können diese Störungen reduziert werden.

Lit:
Mönch, G.C.: Neues und Bewährtes aus der Hochvakuumtechnik, VT, 1961
Mönch, G.C.: Hochvakuumtechnik, R.A Lang, 1950

MfG DR

This article was edited 16.Apr.13 17:29 by Dietmar Rudolph .

  
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