Verslagen Radiocafé

Verslag 6 oktober: Demonstratie vonkzender en coherer ontvanger

Deze avond werd er naar aanleiding van de voorgaande voordracht van Arthur Bauer een demonstratie gehouden met een vonkzender en een coherer ontvanger om te laten zien dat het ook echt goed werkt. Meegenomen deze avond de demonstratie vonkzender die drie jaar lang is gebruikt tijdens de BTTF-voordrachten van Geert Paulides (PA7ZEE) en ikzelf (PA3HDY) en bij vele toehoorders herinneringen zal oproepen, die per ongeluk de antenne aanraakten of in de nabijheid daarvan detectieverschijnselen kregen in hun met amalgaan gevulde kiezen.

Op zich een eenvoudige schakeling maar toch wel interessant te weten hoe het werkt. Het belangrijkste deel is de T-Ford bobine die werkt volgens de klos van Ruhmkorf. Een uitvinding van de onderzoeker Heinrich Ruhmkorf (1803-1877) die in 1851 deze inductieklos ontwierp. Het is een grote spoel waarvan de primaire slechts weinig windingen heeft ongeveer 50 van redelijk dik draad om een maximale primaire stroom te verkrijgen. Het geheel is gewikkeld om een kern van geïsoleerde weekijzeren, op lengte geknipte, draden.
 

 
 

Tevens is de spoel voorzien van een onderbreker, de Neef’Sche hamer die wij kennen van de eerder uitgevonden elektrische schel in 1832. De primaire wikkeling is voorzien van een glazen afscherming en daar overheen in lagen met daartussen geolied papier een groot aantal, zeg maar duizenden, windingen. Later zal dat door de gebroeders Bright verbeterd worden door deze secundaire in schijven te wikkelen om overslag te voorkomen.
 


Bij het inschakelen middels een seinsleutel welke in serie met een batterij is verbonden met de primaire zal er een stroom lopen door de primaire wikkeling die niet direct zijn volle sterkte bezit maar deze pas na een overigens vrij korte tijd bereikt. Hiermee wordt een magnetisch veld opgebouwd dat op een gegeven moment krachtig genoeg is om de hamer aan te trekken waardoor via een contact de stroom wordt onderbroken en het magneet veld weg valt.

Door zelfinductie van de primaire wikkeling zal deze bij het indrukken van de seinsleutel de magnetisatie van de kern tegen werken en bij het openen van het hamercontact proberen het magnetisme te behouden. Bij het inschakelen wordt de stroom langzaam opgebouwd door tegenwerking van de zelfinductie. Bij het verbreken valt de stroom in een keer weg. Met gevolg dat bij het verbreken de inductie het grootst is. Om er voor te zorgen dat er tijdens het verbreken een vonk tussen de contacten overslaat, die de tijd kan vertragen van de verbreking, wordt deze geblust middels een condensator parallel aan het contact. De instelbare frequentie van deze Neef’Sche hamer ligt tussen de 30 en 60 hertz.

Ook in de secundaire zal door het wisselend magnetisme een spanning opgewekt worden die vele malen hoger zal zijn door het grote aantal windingen. Bij de gebruikte T-Ford bobine bedraagt dat ongeveer 1: 2600 zodat we met een accuspanning van 6 volt een secundaire spanning kunnen verwachten van 16000 volt. Sluiten we op deze secundaire een condensator aan, die een grote doorslagspanning moet bezitten zoals een Leidsche fles, dan zal deze beurtelings geladen en ontladen worden.

Natuurlijk moet om maximaal vermogen te verkrijgen de schijnbare weerstand van de condensator overeenkomen met die van de secundaire wikkeling van de Ruhmkorff klos. We moeten dus berekenen de optimale condensatorcapaciteit die bij de hoogspanningstrafo past. De primaire stroom in de primaire bij 6 volt accuspanning is 2,1 ampère. Omgerekend in vermogen komen we met 16000 volt op 0,0008 ampère. We kunnen nu de schijnbare weerstand uitrekenen U : I = 20 MOhm. De frequentie van de verbreker is ingesteld op 50 hertz. We weten dat XL = 20 MOhm . We kunnen nu in de formule de C waarde in mF uitrekenen. 1 gedeeld door XL * 2 Π F = 0,00015 = 159 pF.

Dat komt gunstig uit want met een spoel in serie van 12 mH komen we uit op de 80 meter band. Hieruit volgt dat niet iedere Ruhmkorff klos goed bruikbaar is!! Het is juist het T-Ford model dat erg geschikt is om te gebruiken en ook vroeger werd deze daar voor gebruikt in kleine zenders.

Om de spoel en condensator te laten oscilleren is er parallel aan de secundaire een vonkenbrug aangebracht die instelbaar is op de hoogst afgegeven spanning. Zou gauw de topwaarde wordt bereikt van de spanning waarbij ook gelijk de condensator is geladen springt er een vonk over in de vonkenbrug. Nu gebeuren er twee dingen:
- de secundaire wordt kortgesloten;
- de condensator kan zich ontladen via de spoel.

De seriekring is via de vonk kort gesloten en is nu een parallelkring. Er ontstaat nu een gedempte golf waarvan de frequentie wordt bepaald door de spoel- en condensatorwaarden. Door de vonkoverslag ontstaat er een moment van ionisatie tussen de polen van de brug waardoor deze even geleidend blijft en de kring kan uitslingeren. In onze demonstratie vonkzender wordt een spoel gebruikt van 40 mH en wordt een frequentie opgewekt van ongeveer 2 MHz.

De bandbreedte is erg groot met gevolg in deze tijd onbruikbaar. De frequentie F van de onderbreker is 50 hertz . Het vermogen is dan ½.C.U².F en is slechts 1watt. In de frequentie van de primaire onderbreker van 50 hertz wordt er 50 keer per seconde een gedempte golf van 2 MHz uitgestoten door de antenne. De 50 hertztrilling die als het ware als een gemoduleerd signaal werkt, noemen we de toonfrequentie.
 


Nu worden er met deze zenders morsesignalen verzonden die werden ontvangen met een zogenoemde coherer ontvanger. Voor deze demonstratie had ik dan ook een originele coherer ontvanger van de firma Merkelbach meegenomen uit 1918. De coherer is een ontvanger die slechts bestaat uit een glazen buisje waarin tussen twee instelbare metalen elektroden een weinig ijzervijlsel is opgehoopt. De ruimte tussen de elektroden is hooguit 2 à 3 mm en de doorsnede van het glazen buisje ongeveer 4 mm. Niet luchtledig dus zelf te maken.

Bij deze ontvanger die ik lang geleden vond was het buisje leeg en met een zoetvijl heb ik van een stuk ijzer wat afgevijld en dat als vulling voor de coherer gebruikt. Het is Munck die in 1838 ontdekte dat onder invloed van hoogfrequent het ijzervijlsel samenklontert en een kortsluiting vormt. Het raakte echter in de vergetelheid. Pas in 1890 weer herontdekt door Branly die het de naam gaf Radio-conducteur. In het zelfde jaar noemde Oliver Lodge het de coherer dat samenkleven betekent, we vinden het ook terug in de benaming cohesie in de natuurkunde.
 


Deze coherer is in serie met een 3 volts batterij aangesloten op een supergevoelig snel relais. Welk met een contact een schel bedient waaraan tevens een stangetje met een vilten balletje dat ritmisch tegen de coherer zal slaan als het schel element werkt. De coherer is voorzien aan beide zijden met twee korte antennes. Wordt nu de seinsleutel ingedrukt en de vonkzender een hoogfrequent signaal gaat uitzenden dan al tussen de twee antennes een spanning optreden die het ijzervijlsel doet samen klonteren. Het relais komt in, de schel gaat ratelen en het kloppertje slaat gelijk het ijzervijlsel weer los.
 


Zolang de vonkzender signaal geeft blijft dit voortduren. Ook de bel van de schel laat zich horen en zo kunnen punten en strepen hoorbaar gemaakt worden. Parallel aan de spoelen van de schel kan een klopper worden aangesloten om te luisteren naar de binnenkomende seinen, waarbij de bel van de schel kan worden afgenomen en zo wat aangenamer het bericht te beluisteren. Maar ook een morse machine kan aangesloten worden die als papier schrijver het bericht op een strook papier schrijft zodat het bericht later gelezen kan worden.

Natuurlijk waren de aanwezigen benieuwd of dat nu wel echt zou werken zo'n glazen staafje met wat ijzervijlsel. Waar wij nu superontvangers voor gebruiken is dat daarmee toch niet te vergelijken! Moeten de aanwezigen gedacht hebben. Maar in tegendeel! Het werkte perfect.
 


Onvermoeibaar gaf de oherer de signalen, uitgezonden door de vervaarlijke vonkzender, door. Op de scoop werd de gedempte golf zichtbaar gemaakt. Na het langdurig seinen werd het zaaltje met ozon lucht vervuld en ademde men de met zuurstof verrijkte lucht in. Deze avond kreeg men een duidelijke indruk hoe lang geleden verbindingen werden gemaakt.

Volgens de bezoekers weer een heel interessante avond die ons even honderd jaar terug bracht in de historie van de radio. Dit keer ook geen van slag geraakte pacemakers, klapperende gebitten en beslagen brillen glazen. Ook de EHBO-trommel kon gesloten blijven. Een avond voor herhaling vatbaar!!

Piet van Schagen