Aufwärtswandler 9V auf 180V

Im Zuge meines DAMPFI09 Projektes stellte sich natürlich bald die Frage, welche Zündanlage für den Zweitaktmotor aufgebaut werden soll. Eine herkömmliche Zündanlage, bestehend aus Batterie, Zündspule und Zündkerze kam aufgrund der Größe nicht in Frage. Auf der Suche nach Alternativen stieß ich im Forum auf einen umgebauten Gasanzünder. Um meiner Philosophie treu zu bleiben, wollte ich jedoch das Ding nicht kaufen.

 

Also nahm ich mir die Schaltung vor und nach längerer Suche im Netz entschied ich mich einen Aufwärtswandler zu bauen. Dieser sollte aus einer 9V-Batterie die notwendige Spannung erzeugen um mit Hilfe eines Transformators die Zündspannung zu erreichen.

Soviel zum Aufbau der Anlage. Im nachfolgenden Beitrag wird der Aufbau und die Arbeitsweise des Aufwärtswandlers beschrieben.

 

Das Prinzip

Wenn der Schlater sich schließt, fließt der Strom aus der Batterie  durch die Spule und erzeugt ein magnetisches Feld. Wird der Schalter geöffnet, fließt kein Strom mehr durch die Spule, und das Magnetfeld bricht zusammen. Lainehaft ausgedrückt will das Magnetfeld den Strom noch am Fließen halten. Dadurch entstehen Spannungsspitzen. Diese Spannungsspitzen werden über eine Diode in einem Kondensator geleitet und laden diesen auf. 

Dadurch wird eine wesentlichen höhere Spannung als die Batteriespannung erreicht.

Ersetzt man den Schalter durch einen entsprechenden Transistor, und steuert diesen mit einem entsprechenden Signal an, erhält man einen Aufwärtswandler.

Schaltplan

Nach vielen virtuellen Versuchen am PC entschied ich mich für diesen Aufbau . Mit entscheidend war die Verfügbarkeit der Bauteile. Da ich nach Möglichkeit nichts kaufen möchte, bin ich auf die Teilespender von diversen Bildschirmen und sonstigen elektronischen Geräten angewiesen.

Aber nun zum Aufbau.

Die Spule besitzt eine Induktivität von 220uH und stammt aus einem alten Röhrenfernseher. Als Schalter dient ein gerade verfügbarer Leistungstransistor. Damit die Schaltgeschwindigkeit hoch bleibt, wird dieser über einen weiteren Transistor angesteuert. Dadurch wird eine wesentlich höhere Spannung erreicht ==> schnelle Ausschaltzeit = hohe Spannungsspitze.

Angesteuert wird der Transistor mit einem 47kHz Singal. Einfacherweise verwende ich einen IC NE555, den ich ebenfalls aus einer alten Leiterplatte ausgelötet hab.

Die 10kHz Widerstände in Verbindung mit den 1n und 10n Kondensatoren ergeben die gewünschte Frequenz. Der 2200uF Kondensator sorgt dafür, dass beim Zünden die Versorgungsspannung nicht so stark einbricht.

Der Leistungstransistor erhält eine Schutzdiode, die Rückschlagspannungen um den Transitor herumleitet. Als Zugabe gibts noch eine Regelung der Ausgangsspannung mittels Transitor, Poti und 220k und 56k Widerstand.

Alles zusammen eine recht übersichtliche Schaltung, aber sie liefert mit einer Eingangsspannung von 9V eine Ausgangsspannung von 180V.

Da der Kondensator nach jeder Zündung neu aufgeladen werden muss, wurde die Schaltung so ausgelegt, dass die geforderte Ausgangsspannung von 180V bereits nach 20ms erreicht wird. Dadurch wird eine ausreichende Drehzahl meines Motors erreicht.

Die Simulation

Da ich keine professionellen Schaltungen entwerfe, und natürlich auch nicht in Serie fertige, hab ich mich auf die sehr praktische Möglichkeit der Streifenrasterplatine konzentriert. Das gibt die Möglichkeit relativ rasch und vor allem éinfach Schaltungen aufzubauen. Mit ein Bißchen Kreativität kann man die erforderlichen Drahtbrücken auf ein Minimum reduzieren.

Mit dem verwendeten Programm hab versucht, die reale Umsetzung mittels Streifenrasterplatine zu simulieren.

Die Umsetzung

Und hier die Umsetzung in Real. Die Schaltung funktioniert zufriedenstellend. Ursprünglich wollte ich dem Leistungstransitor noch ein Kühlblech verpassen. Nach den Tests stellte sich heraus, dass dies aber nicht notwendig ist.

Zusammenfassende Hinweise

Rückblickend muss ich sagen, dass mir die Arbeit an dem Aufwärtswandler viel Spass bereitet hat, und sehr lehrreich war. Eine wesentliche Hilfestellung bietet das Internet. Damit kann sehr schnell auf Datenblätter und Grundschaltungen zugegriffen werden. Bauteile können aufgrund der erkennbaren Aufdrucke rasch identifiziert und deren Einsatzmöglichkeiten ermittelt werden.

Das Arbeiten mit gebrauchtem Material macht viel Spass und Nachschub gibts beim Recyclinghof in Massen. Für das Auslöten eignet sich eine regelbare Heißluftpistole hervorragend.

Die Tests mit dem Aufwärtswandler verliefen bis dato erfogsversprechend. Ob die Schaltung bei meinem Projekt DAMPFI09 ebenso gute Dienste leistet wird sich weisen.