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Projekt LION: Monitor in Vollröhrentechnik
Beschreibung eines Projekts aus dem WS2005/6
Der vollständige Abschlussbericht zum Download (ZIP, 12,4 MB)
Der vollständige Schaltplan (PDF, 100,2 KB) (aktualisiert am 04. 10. 2006)
Die Idee.
- Im Wintersemester 2004/5 und Im Sommersemester 2005 wurde ein Monitor realisiert.
- Hierbei wurde der Bildkippteil versuchsweise in Röhrentechnik realisiert.
- Im Übermut entstand die Idee, den kompletten Monitor in Röhrentechnik zu realisieren.
- Sie wurde im Wintersemester 2005/6 erfolgreich umgesetzt.
Das Ergebnis.
Hier ist die Bildschirmdarstellung unseres Monitors zu sehen:
- © TUB/EMSP
Dieses Bild in höherer Auflösung (JPG, 160,7 KB)
Hier ist der Gesamtaufbau unseres Monitors zu sehen:
- © TUB/EMSP
Dieses Bild in höherer Auflösung (JPG, 257,0 KB)
Die gesamte Funktionalität des Monitors konnte mit nur 29 (!) aktiven Bauelementen realisiert werden:
13 Röhrensysteme (incl. Bildröhre), 16 Dioden
In heutigen Geräten finden sich dagegen Tausende bis Millionen von Transistoren, integriert in monolithische ICs.
Viele Bauteile erfüllen mehrere Aufgaben gleichzeitig. Dadurch entstehen, im Gegensatz zum heute üblichen Schaltungsentwurf, teilweise komplexe wechselseitige Abhängigkeiten, die sich jeder praktikablen mathematischen Beschreibung entziehen.
So sind beispielsweise die Parameter Amplitude, Frequenz und Linearität des Vertikal-Ablenkgenerators nicht unabhängig voneinander einstellbar.
Die Entwicklung des Originalgerätes (1961) erfolgte wahrscheinlich zu großen Teilen empirisch.
Zur Entstehungszeit des Originalgeräts waren aktive Komponenten sehr teuer und menschliche Arbeitskraft vergleichsweise günstig. Heute ist dagegen menschliche Arbeitskraft sehr teuer (Einseitige Belastung der festen Arbeitsverhältnisse duch heute 42% Lohn"neben"kosten), während aktive Bauelemente kostengünstig praktisch vollautomatisch hergestellt werden.
Man kann hier also sehr gut sehen, wie gesellschaftliche Randbedingungen prägend auf die zu einer bestimmten Zeit verwendete Technologie wirkt.
Bemerkenswert war die hervorragende Dokumentation von Loewe-Opta. Die Schaltungen waren problemlos reproduzierbar.
Abschließend kann gesagt werden, dass die Beschäftigung mit dieser Schaltungstechnik für alle Beteiligten sehr interessante Schlüsselerlebnisse gebracht hat. Wir hatten sozusagen "direkten Kontakt mit den Elementen". Es erstaunt und bewegt, wie man mit einigen wenigen vergleichsweise einfach aufgebauten Bauelementen wie Röhren, die im Prinzip "nur" eine geschickte Anordnung von Metallteilen in einem evakuierten Glaskolben darstellen, zu einem Live-Videobild kommt.
Der Hintergrund.
- Die Anfänge der Fernsehtechnik (ab 1936) nutzten die Röhrentechnik. Bis zu Beginn der 1970-er Jahre wurden Röhren in Fernsehempfängern eingesetzt.
- Es handelt sich hierbei um eine besonders interessante und reizvolle Schaltungstechnik
- Das heutige Videosignal wurde in den 1950-er Jahren definiert und basiert auf der damaligen Schaltungstechnik.
Radio-FS-Kombination "Graetz-Reichsgraf" von 1958:
- © TUB/EMSP
Dieses Bild in höherer Auflösung (JPG, 135,5 KB)
Chassisansicht des "Graetz Burggraf", ca. 1956:
Die Vorgehensweise.
- Ein Buch von Loewe-Opta "Schaltungstechnik der Loewe-Opta-Fernsehempfänger" von Ing. F. Möhring aus dem Jahr 1964 mit ausführlichen Schaltungsbeschreibungen diente als Grundlage.
- Mehrere der in dem Busch beschriebenen Fernsehgeräte wurden im Laufe eines Jahres bei Ebay ersteigert, um an die nicht mehr erhältlichen Spezialbauteile wie z.B. Zeilentrafos zu kommen.
- Die Originalschaltung wurde detailliert analysiert.
- Der zusätzlich benötigte Video-Breitbandverstärker wurde vollständig selbst entworfen.
- Die Schaltung wurde so verändert, dass anstelle der ursprünglichen 110° Großbildröhre eine 70° Kleinbildröhre verwendet werden kann.
- Es wurde eine Impedanzanpassungsschaltung hinzugefügt, da die Ablenkeinheit der verwendeten Kleinbildröhre eine deutlich geringere Impedanz als die des Originalgerätes hat.
- Es wurde ein Layout erstellt, die Schaltung wurde aufgebaut und in Betrieb genommen.
Das verwendete Buch:
- © TUB/EMSP
Ein aus einem ersteigerten Loewe-Fernseher ausgebauter Zeilentrafo:
- © TUB/EMSP
Das Originalgerät.
- Loewe-Opta "Ariadne 688" aus dem Jahr 1961.
- Aber keine Sorge, aus diesem schönen Gerät haben wir nicht frevelhafterweise Teile ausgebaut, dazu hatten wir einige wesentlich schlechter erhaltene Exemplare zur Verfügung.
Frontansicht "Ariadne 688":
- © TUB/EMSP
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Chassisansicht "Ariadne 688":
Das Blockschaltbild.
- © TUB/EMSP
Röhrenbestückung:
E88CC Video-Vorverstärker
ECL84 Video-Endverstärker
ECH81 Impulsabtrennung
ECL82 Vertikalablenkung
ECC82 Horizontal-Oszillator
EL36 Horizontal-Endröhre
EY88 Boosterdiode
DY86 HochspannungsgleichrichterM14-120AW Bildröhre
Der Video-Vorverstärker.
- Vollständiger Eigenentwurf ohne Bezug zum Originalgerät.
- Klassischer Differenzverstärker.
- Sehr breitbandig, ca. 10 Hz bis 5 MHz.
- Verstärkung ca. 5.
- Anpassung des Kamera-Normsignals (1Vss) an das interne Videosignal des Originalgeräts (5Vss)
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Die Video-Endstufe.
- Video-Ausgangssignal 50Vss
- Sehr breitbandig, ca. 10Hz bis 5 MHz.
- Schwarzwertkorrektur
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Die Impulsabtrennung.
- Erzeugt vom Bildinhalt unabhängige Synchronimpulse
- Abschneiden des Bildinhalts durch Übersteuerung der Röhre
- Ausblendung von Störimpulsen durch invertierte Ansteuerung der Röhre mit unterschiedlichen Amplituden
- Verwendung einer Spezialröhre mit 5 Gittern
- © TUB/EMSP
Der Vertikal-Ablenkgenerator.
- Astabiler Multivibrator als Sägezahngenerator.
- Multivibrator nimmt auch Leistungsverstärkung vor.
- Eingang für direkte Synchronisation.
- © TUB/EMSP
Der Horizontal-Oszillator.
- Astabiler Multivibrator mit Kathodenkopplung
- Indirekte Synchronisation verhindert das "Ausbrechen" einzelner Zeilen.
- "Nachziehen" der Schwingfrequenz durch Ausgangsspannung des Phasendetektors.
- Phasendetektor mit 2 Germaniumdioden.
- © TUB/EMSP
Die Horizontal-Endstufe.
- System aus Übertrager und Ablenkspule hat zwei unterschiedliche Resonanzfrequenzen.
- Hohe Resonanzfrequenz für Zeilenrücklauf (ca. 100 kHz)
- Niedrige Resonanzfrequenz für Zeilenhinlauf (ca. 5 kHz)
- Selektive Zuschaltung von C277 (56nF) durch Schaltdiode EY88
- Nutzung der in der Ablenkspule gespeicherten Energie zur Erzeugung der Beschleunigungsspannung ( 13 kV)
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