Hilfe beim Bau eines Hochspannungsfeldes

[TheRiche]

Moin Liebe Leute

Es geht, wie im Betreff schon erwähnt, um ein Hochspannungsfeld, dass ich für Versuchszwecke bauen möchte.
Vielleicht hat der ein oder andere von euch schon einmal von dem Urzeitcode gehört.

Bei dem Urzeitcode geht es um Forschungen der Erbgutveränderung von Saatgut durch E-Felder.
In den 1980’ern haben Herr Dr. Guido Ebener und Herr Schürch entdeckt, dass Saatgut welches einem einfachen Hochspannungsfeld (E-Feld) von ca. 500-1500V/cm ausgesetzt wird, zum Teil höhere Erträge erbringt, resistenter gegenüber Schädlingen ist und weniger Dünger benötigt, als unbehandeltes Saatgut.

Hier ein paar Versuchsreihen von jemanden, der es gut Dokumentiert hat.
https://gehtanders.de/urzeitcode-versuchsreihen/ (Ich hoffe das ist in Ordnung mit dem Link)

Derjenige hat sein Versuchsaufbau schon ziemlich gut dargestellt, aber für jemanden der sich in dem Bereich noch nicht so gut auskennt, ist es nicht ganz leicht nachzuvollziehen.
Man braucht ein Hochspannungsfeld, was sich von ca.0-5000V regeln lässt, kein Spannungsabfall hat, also es muss stabil bleiben können für mehrere Tage.
Ich weiss von seinem Versuchsaufbau, dass ich ein Netzteil 230V auf 12-15V?, ein Netzteil-Filter, ein HV-Tastkopf(zum messen??) und einen HV-Generator 0-5000V brauche. Natürlich noch Kabel und sämtliche anderen Sachen, aber es geht darum, dass ich nicht genau weiss wie es angeschlossen wird.

Ich hoffe es sind ein paar von euch dabei, die Interesse haben, sich der Thematik etwas zu nähern und mir dabei unter die Arme zu greifen. Falls es dazu kommen sollte, werde ich mit Sicherheit meine Erfahrungen mit euch hier teilen und euch über jeden schritt auf dem laufenden halten!

Bis dahin erstmal.
Grüsse aus Hamburg
TheRiche

[VDX]

... hmmm ... klingt schonmal interessant.

Muß das Feld "homogen" sein oder kann das auch über eine Spitze Elektrode gegen eine Platte oder Halbzylinder "fokussiert" werden?

Muß das an Luft erfolgen oder kann das auch in einem Elektrolyten passieren, wo die Saatkörner z.B. in einem kleinen Plastikbeutel vor dem Elektrolyten geschützt werden?

Anstatt eines regelbaren HV-Netzteils kann die Feldstärke ja auch einfach durch Erhöhung des Abstands der beiden Elektroden variiert werden - da reicht dann ein einfaches DC-HV-Modul für den Dauerbetrieb -- ich habe z.B. einen "Trafo" mit intern vergossener HV-Kaskade und am Ausgang 14kVDC @1mA ohne externe Regelung ...

[TheRiche]

... hmmm ... klingt schonmal interessant.

Muß das Feld "homogen" sein oder kann das auch über eine Spitze Elektrode gegen eine Platte oder Halbzylinder "fokussiert" werden?

Muß das an Luft erfolgen oder kann das auch in einem Elektrolyten passieren, wo die Saatkörner z.B. in einem kleinen Plastikbeutel vor dem Elektrolyten geschützt werden?

Anstatt eines regelbaren HV-Netzteils kann die Feldstärke ja auch einfach durch Erhöhung des Abstands der beiden Elektroden variiert werden - da reicht dann ein einfaches DC-HV-Modul für den Dauerbetrieb -- ich habe z.B. einen "Trafo" mit intern vergossener HV-Kaskade und am Ausgang 14kVDC @1mA ohne externe Regelung ...

Das Feld sollte homogen sein und die Versuche möchte ich an der Luft machen, geht bestimmt auch anderweitig.
Ich will es halt so nah wie möglich an die Originalversuche heranbringen.
Man könnte, wie du schreibst, auch einfach den Plattenabstand variieren, aber für meine Zwecke würde ich lieber das Regeln der Voltzahl bevorzugen.

[Multi-kv]

Wie weit sollen/müssen denn die Platten voneinander entfernt sein? Je dichter Du sie stellen kannst, desto weniger Spannung brauchst Du ja für ein vorgegebenes V/cm.
Bei 1 cm Abstand würden dir etwa 1000 V reichen, bei 10 cm wären wir schon bei 10 kV und wenn die Platten 50 cm entfernt sind, brauchst Du ca. 50 kV, das wird dann schon spannend (im wahrsten Wortsinn). Die einfachsten Möglichkeiten wären eine Spannungsverdopplerkaskade (dazu braucht man HV-Dioden und HV-Caps, also Kondensatoren, die mind. 500 V - 1000V aushalten sollten) oder man nimmt einen OBIT (Oil Burning Ignition Tranformer), das sind kleine HV-Trafos, die zum Zünden des Ölbrenners benutzt werden (findet man günstig auf ebay ab ca. 15-20 Eur).
Mit einem OBIT erhälst du sekundärseitig i.d.R. 7,5 - 15 kV Wechselspannung, die Du dann mittels Diode (HV-Dioden ggf. in Reihe) und HV-Kondensator glätten kannst (Du brauchst ja eigentlich nicht viel Strom, es muß ja nur das Feld aufgebaut und erhalten bleiben. Aus dem Physikunterricht gibt es noch so HV-Geräte, das sind praktisch Trafos von 230 auf ca. 2300 - 3000VAC, die dann ebenfalls noch gleichgerichtet, geglättet und ggf. verdoppelt werden, so dass man am Ausgang oft 0...6000/7000 V hat. So ein Teil habe ich mal günstig bei ebay erworben. Kann man typ. für um die 100 Eur bekommen oder auch mal günstiger mit Glück. Damit kannst Du die Spannung stufenlos einstellen. Alternativ könnte man auch einen MOT (Microwave Oven Transformer) nehmen und einen Variac vorschalten. Das läuft dann auf die OBIT-Geschichte für die Glättung hinaus + ggf. HV-Kaskade. Damit hättest du ebenfalls eine einstellbare Gleichspannung von bis zu einigen kV.

[Prof. Radon]

Nee, VDX hat schon recht. Was du regeln willst ist ja die Spannung pro Meter und da ist es völlig egal, ob du den Plattenabstand variierst oder die Spannung an den Platten: zwei Platten im Abstand von 1 m mit 1 kV Potentialdifferenz erzeugen ein Elektrostatisches Feld von 1 kV/m zwischen den Platten. Erhöhst du die Spannung auf 2 kV erhältst du ein E-Feld von 2 kV/m zwischen den Platten. Lässt du die Spannung bei 1 kV aber reduzierst den Plattenabstand auf 0,5 m bekommst du ebenso ein E-Feld von 2 kV/m.
Die Feldstärke über den Plattenabstand zu variieren ist zwar nicht so komfortabel, wie einfach an einem Knopf zu drehen und damit die Spannung zu variieren. Es wird aber deutlich billiger. Weil du dann nur eine relativ simple Hochspannungsquelle brauchst. Regelbare Hochspannungsquellen können schnell sehr teuer werden, da bist du schnell bei einigen 1000 €. Son Ding was der VDX vorschlägt bekommst du hingegen schon für maximal 50 €.

Kannst dir natürlich auch hier eines von den dort angebotenen Hochspannungsmodulen bestellen. Da bist du dann mit 150 € bei. Ist dann aber eben ficken gefährlich und ein Haufen Frickelei. Mit Frickelei meine ich, dass du den Hochspannungsgenerator mit 12 V betreibst, also noch ein zweites Netzteil brauchst (noch mal 150 €) und ein extra Voltmeter um die Ausgangsspannung zu messen (noch mal 150 €). Mit gefährlich meine ich, dass du elektrotechnisch eher ein Laie zu sein scheinst und da können schnell sehr schmerzhafte bis tödliche Unfälle passieren, wenn man einen HV-Generator der nur auf Leistung und Funktionalität, nicht aber auf Idiotensicherheit hin konzipiert wurde verwendet. Bitte nimm mir das nicht krumm, habe nur selber meine Erfahrungen machen müssen - nur war ich damals jung und dumm, entsprechend waren meine Versuchsaufbauten nicht besonders leistungsfähig, so dass es immer bei Schmerzen blieb.
Hinzu kommt, dass du den Aufbau ja nicht Tagelang beobachten willst. Die Module die der da anbietet, sehen jetzt nicht so super vertrauenerweckend aus. Um mal kurz bisschen rumzuexperimentieren - super. Aber unbeaufsichtigt würde ich sowas nicht tagelang laufen lassen.
Glaub mir, irgendeine kompakte Standardlösung ist in deinem Fall vielleicht wirklich das Beste. Einfach son Chinagenerator der fix 10 kV oder so raushaut und gut ist. Hab mich mit der Thematik "Urzeitcode" auch mal beschäftigt, nur theoretisch wegen allgemeiner Prokrastination. Aber es gibt Leute, die arbeiten einfach mit einer elektronischen Fliegenklatsche. Da hast du 2 kV, das reicht für erste Versuche mit Samen voll aus. Höhere Spannungen brauchst du eigentlich erst, wenn du mit dem Plattenabstand hoch gehst weil du die Pflanzen im Feld nicht nur keimen sondern richtig wachsen lassen willst.

Zur Form des Feldes kann ich dir noch ein paar Dinge erzählen:
1. An den Rändern der Platten wird es inhomogen. So vom Gefühl her würde ich sagen, dass es grob ab 1 Plattenabstand nach innen nahezu vollständig homogen ist. Also wenn du zwei Platten mit Radius 10 cm im Abstand von 2 cm hast, ist das Feld in den inneren 8 cm Radius sehr homogen.
2. Statt Platten kannst du auch Maschendraht oder so nehmen, das mittelt sich raus. Je enger die Maschen, desto besser. Würde grob sagen, pro 1 kV können die Maschen 1 mm weit sein, ohne dass sich deutlich was ändert.
3. Lebewesen enthalten Elektrolyte, sind also elektrisch leitend (darum schlagen Blitze gerne mal in Bäume ein). Wenn du in ein homogenes Feld von 10 kV/m eine Pflanze reinstellst die 0,5 m hoch ist, verformt sich das Feld. Oben an der Spitze der Pflanze hast du dann 20 kV/m und sonst ist die Pflanze und ihre direkte Umgebung potentialfrei. Die Pflanze ist ja "geerdet" (ja, klingt komisch, ist aber so, wenn du sie an Minus anschließt). Will sagen, mach dich nicht zu sehr verrückt, ob das Feld nun super homogen ist oder nicht.

Da fällt mir ein: eigentlich schon mal jemand geschaut, wie Pflanzen auf Magnetfelder reagieren? Wäre vielleicht auch mal eine interessante Versuchsreihe. Einfach einen fetten Magneten unter die Keimschale legen. Für Fortgeschrittene wäre dann ein Versuch, bei dem man den Magneten mittels eines Motors mit verschiedenen Geschwindigkeiten rotieren lässt. Würde erwarten dass 50 Hz zu schnell für Pflanzen sind, so wie 100 kHz zu schnell für Tiere sind und sie einfach nichts merken. So 1 Hz und deutlich langsamer könnten interessant sein.
Wäre dann mal was Neues und du brauchst keine Sorgen haben, dich mit der Hochspannung zu frittieren oder dass dir die Bude abfackelt.

[VDX]

... in der ISS hatten sie auch mal Versuche zum Keimen in Schwerelosigkeit gemacht - soviel ich weiß, hatten die auch Versuche mit Magnetsand-Körnchen an den Keimling-Spitzen gemacht - damit konnten sie die Wachstumsrichtung mit einem Magnetfeld steuern ...

Viktor

[TheRiche]

Nee, VDX hat schon recht. Was du regeln willst ist ja die Spannung pro Meter und da ist es völlig egal, ob du den Plattenabstand variierst oder die Spannung an den Platten: zwei Platten im Abstand von 1 m mit 1 kV Potentialdifferenz erzeugen ein Elektrostatisches Feld von 1 kV/m zwischen den Platten. Erhöhst du die Spannung auf 2 kV erhältst du ein E-Feld von 2 kV/m zwischen den Platten. Lässt du die Spannung bei 1 kV aber reduzierst den Plattenabstand auf 0,5 m bekommst du ebenso ein E-Feld von 2 kV/m.
Die Feldstärke über den Plattenabstand zu variieren ist zwar nicht so komfortabel, wie einfach an einem Knopf zu drehen und damit die Spannung zu variieren. Es wird aber deutlich billiger. Weil du dann nur eine relativ simple Hochspannungsquelle brauchst. Regelbare Hochspannungsquellen können schnell sehr teuer werden, da bist du schnell bei einigen 1000 €. Son Ding was der VDX vorschlägt bekommst du hingegen schon für maximal 50 €.

Kannst dir natürlich auch hier eines von den dort angebotenen Hochspannungsmodulen bestellen. Da bist du dann mit 150 € bei. Ist dann aber eben ficken gefährlich und ein Haufen Frickelei. Mit Frickelei meine ich, dass du den Hochspannungsgenerator mit 12 V betreibst, also noch ein zweites Netzteil brauchst (noch mal 150 €) und ein extra Voltmeter um die Ausgangsspannung zu messen (noch mal 150 €). Mit gefährlich meine ich, dass du elektrotechnisch eher ein Laie zu sein scheinst und da können schnell sehr schmerzhafte bis tödliche Unfälle passieren, wenn man einen HV-Generator der nur auf Leistung und Funktionalität, nicht aber auf Idiotensicherheit hin konzipiert wurde verwendet. Bitte nimm mir das nicht krumm, habe nur selber meine Erfahrungen machen müssen - nur war ich damals jung und dumm, entsprechend waren meine Versuchsaufbauten nicht besonders leistungsfähig, so dass es immer bei Schmerzen blieb.
Hinzu kommt, dass du den Aufbau ja nicht Tagelang beobachten willst. Die Module die der da anbietet, sehen jetzt nicht so super vertrauenerweckend aus. Um mal kurz bisschen rumzuexperimentieren - super. Aber unbeaufsichtigt würde ich sowas nicht tagelang laufen lassen.
Glaub mir, irgendeine kompakte Standardlösung ist in deinem Fall vielleicht wirklich das Beste. Einfach son Chinagenerator der fix 10 kV oder so raushaut und gut ist. Hab mich mit der Thematik "Urzeitcode" auch mal beschäftigt, nur theoretisch wegen allgemeiner Prokrastination. Aber es gibt Leute, die arbeiten einfach mit einer elektronischen Fliegenklatsche. Da hast du 2 kV, das reicht für erste Versuche mit Samen voll aus. Höhere Spannungen brauchst du eigentlich erst, wenn du mit dem Plattenabstand hoch gehst weil du die Pflanzen im Feld nicht nur keimen sondern richtig wachsen lassen willst.

Zur Form des Feldes kann ich dir noch ein paar Dinge erzählen:
1. An den Rändern der Platten wird es inhomogen. So vom Gefühl her würde ich sagen, dass es grob ab 1 Plattenabstand nach innen nahezu vollständig homogen ist. Also wenn du zwei Platten mit Radius 10 cm im Abstand von 2 cm hast, ist das Feld in den inneren 8 cm Radius sehr homogen.
2. Statt Platten kannst du auch Maschendraht oder so nehmen, das mittelt sich raus. Je enger die Maschen, desto besser. Würde grob sagen, pro 1 kV können die Maschen 1 mm weit sein, ohne dass sich deutlich was ändert.
3. Lebewesen enthalten Elektrolyte, sind also elektrisch leitend (darum schlagen Blitze gerne mal in Bäume ein). Wenn du in ein homogenes Feld von 10 kV/m eine Pflanze reinstellst die 0,5 m hoch ist, verformt sich das Feld. Oben an der Spitze der Pflanze hast du dann 20 kV/m und sonst ist die Pflanze und ihre direkte Umgebung potentialfrei. Die Pflanze ist ja "geerdet" (ja, klingt komisch, ist aber so, wenn du sie an Minus anschließt). Will sagen, mach dich nicht zu sehr verrückt, ob das Feld nun super homogen ist oder nicht.

Da fällt mir ein: eigentlich schon mal jemand geschaut, wie Pflanzen auf Magnetfelder reagieren? Wäre vielleicht auch mal eine interessante Versuchsreihe. Einfach einen fetten Magneten unter die Keimschale legen. Für Fortgeschrittene wäre dann ein Versuch, bei dem man den Magneten mittels eines Motors mit verschiedenen Geschwindigkeiten rotieren lässt. Würde erwarten dass 50 Hz zu schnell für Pflanzen sind, so wie 100 kHz zu schnell für Tiere sind und sie einfach nichts merken. So 1 Hz und deutlich langsamer könnten interessant sein.
Wäre dann mal was Neues und du brauchst keine Sorgen haben, dich mit der Hochspannung zu frittieren oder dass dir die Bude abfackelt.

Ja so ein Regelbaren Hochspannungsnetzteil, wie du verlinkt hast, hatte ich auch schon im Blick^^ Aber dann ist doch wohl eher eine Kompaktlösung das Beste. Das mit der Fliegenklatsche hatt ich auch gesehen, aber wenn ich das schon mache, möchte ich ein Feld haben, was die Spannung auch gut hält, ohne Abweichungen. Ich möchte die Samen nur Keimen lassen, nicht hochziehen, also reicht ein kleiner Abstand aus.

Nach kurzem Nachdenken, ist es vielleicht doch besser, erstmal mit der Fliegenklatsche anzufangen

Wie Pflanzen auf Magnetfelder reagieren habe ich mich noch nicht mit beschäftigt, aber klingt auch sehr interessant. Ich hab ein Generator in Planung, wenn man sich den Aufbau eines Windgenerators anschaut, der aber anstatt von Wind, mit Magneten angetrieben wird. Er ist also nicht Vertikal, sondern Horizontal.

[kilovolt]

Es dürfte nicht so schwierig sein, ein HV-Netzgerät selber zu bauen. Grundsätzlich muss man unterscheiden zwischen einfachen, einstellbaren Netzgeräten und stabilisierten, einstellbaren Netzgeräten. Erstere erzeugen eine einstellbare Spannung, wobei diese je nach Netzspannungsschwankungen und Last etwas variieren kann. Letztere sind stabilisiert/geregelt, das heisst, sie haben eine Rückmeldung (Feedbackloop), um auch bei ändernder Last eine stabile Ausgangsspannung liefern zu können.

Typischerweise erzeugt man ein Rechtecksignal, welches über eine simple Treiberschaltung auf eine kleine Endstufe gelangt. Die Endstufe steuert ihrerseits dann einen Ferrittrafo an, welcher entweder direkt die Ausgangsspannung bereitstellt oder aber eine Kaskade speist, die die Spannung nochmals raufsetzt. Die stabilisierten Geräte nehmen dann mit einem hochohmigen Teiler am Ausgang einen kleinen Teil der Spannung ab und koppeln diesen zurück an einen Operationsverstärker, welcher durch Vergleich mit einer Referenzspannung schaut, ob der Ausgang nachgeregelt werden muss. Teilweise kann der Operationsverstärker auch weggelassen werden, da viele typische Schaltnetzteil-ICs solche Funktionen bereits beinhalten.

Der Forenadmin Paul hatte mal ein hübsches, regelbares HV-Netzgerät gebaut, siehe hier:
https://paulwilhelm.de/hv-netzteil/
Er hat alles sehr vorbildlich dokumentiert und erklärt.

Es gibt aber auch andere Bauanleitungen im Netz.

Wenn man es ganz einfach haben will, kann man auch einfach einen Oszillator mit Endstufe bauen, und dann einfach die Speisespannung der Endstufe mit einem kleinen Variac einstellen. Viele kleinere HV-Netzgeräte funktionieren so. Eine kleine Kaskade am Ausgang hilft, den Strom zu begrenzen. Für solche Versuche, wie du sie vorhast, braucht man nur wenig Leistung, da ist evt. so etwas simples perfekt geeignet.

Gruss kilovolt

[VDX]

... da er ja nur ein homogenes HV-Feld ohne Belastung haben möcht, könnte da ja evtl. auch schon ein vergossener Trafo mit Kaskade reichen, der von einem Stellttrafo angesteuert wird - oder?

Ich habe z.B. das schon erwähnte 14kV @1mA Teil und ein, zwei Stelltrafos hätte ich auch noch da ... aber keine große Lust das zum Ausprobieren zusammenzustöpseln ...

[kilovolt]

Hallo VDX

Ja sicher, ich denke, 1mA sollte reichen, um die Sprühverluste abzudecken. 14kV ist allerdings auch nicht gerade viel. MIt etwas höherer Spannung wäre die Sache wohl etwas komfortabler, weil man dann einen grösseren Elektrodenabstand wählen kann, so, wie Multi-kv ja auch bereits erwähnt hat.

Beste Grüsse
kilovolt

[VDX]

... der Wunsch war ja eine Regelbarkeit zwischen 0-5kV ... da brauchts auch nicht ganz so viel drüber

Viktor