Meditec 68

[CRHV]

Es sind Ferien und so habe ich ein schon seit Jahren dahinsiechendes Projekt zu Ende gebracht. Keine Ahnung warum das nicht schon früher was geworden ist…

Argonlaser gibt’s nicht nur in klein und luftgekühlt sondern auch in fett und wassergekühlt. Und genau so ein Ding habe ich mir vor einer ganzen Weile zugelegt.
Ich werde die ganze Geschichte wahrscheinlich auf ein paar Posts verteilen. Ist eine ganze Menge, wenn auch mehr Bilder als Text.

Im März 2012 habe ich einen Laserkopf und ein Netzteil günstig auf ebay ersteigert (so fangen die Geschichten ja meistens an), ein Meditec 68- LK und eine so genannte Treppenendstufe mit dazu.

Meditec 68 ist eine etwas inoffizielle Bezeichnung, der Laserkopf stammt aus einem ARGUS (medizinischer Laser, hergestellt von Meditec) und hat eine große Ähnlichkeit zum ALC68. De facto war die Röhre sogar für Luftkühlung ausgelegt und wurde nachträglich in ein wassergekühltes System gestopft, mehr dazu unten.

Laserkopf

Sowohl Laserkopf als auch Netzteil als auch LK waren gut verpackt, das NT kam auch heil an, im Gegensatz zum Laserkopf.

[ externes Bild ]

Aua.

[ externes Bild ]

Mehr aua.

Die Röhre ist Schrott. Merke: große Gaslaser mit der Post zu verschicken ist eigentlich immer Mist. Wer nicht hören will, muss fühlen.

[ externes Bild ]

Röhre und Magnet ließen sich natürlich Widerstandlos aus dem Frame nehmen.

[ externes Bild ]

Die Keramik der Laserröhre ist etwa 40cm lang. Das schwarze Teil ist der Magnet, er erzeugt ein magnetisches Feld um das Plasma in der Röhre zusammenzuschnüren und so die Wände des Bore vor Erosion zu schützen. Der Magnet macht den LK übrigens auch so schwer, wiegt etwa 10kg.

Nicht im Bild ist der Dichtsatz. Rechts und links lassen sich große, spezielle Kunststoffmuttern in den Magneten schrauben, welche die Röhre wasserdicht einfassen.
Glücklicher Weise ließ sich einige Monate darauf eine Übergabe organisieren. So hatte ich noch einen zweiten Laserkopf mit intakter und sogar frisch refillter Röhre. Nur war bei diesem LK der Magnet unbrauchbar (war angeschalten ohne Kühlwasser). Die Dichtmuttern an beiden Seiten hatten sich verflüssigt und die Röhre einzementiert.

[ externes Bild ]

Ein normales Rausziehen der Röhre war somit unmöglich. Mit einem heißen Draht und später auch einem Lötkolben ließ sich der Kunststoff allerdings ziemlich bequem rauskratzen. Der Lüfter war nötig, um die ganzen entstehenden Gase wegzubefördern. Teflon oder was auch immer das war erzeugt einen ziemlich beißenden Geruch, der einen ganz schnell die Tränen in die Augen treibt.

[ externes Bild ]

So sah die Röhre dann freigelegt aus. Eigentlich gehört auf die Anodenseite bis daumenbreit vor diesem dunklen Ring in der Mitte Schumpfschlauch, davon war aber nicht mehr viel übrig.

[ externes Bild ]

Die Anodenseite ist schon etwas angegriffen. Reinigen sollte man BeO- Röhren nur mit milden Reinigungsmitteln (für den Notfall gegen Kalk !gering! konzentriertes Essigwasser), keinesfalls mit mechanischer Einwirkung.

[ externes Bild ]

Nach dieser Operation wurde die Laserröhre mit Schrumpfschlauch versehen und in den Magneten von LK #1 eingebaut.
Was den restlichen Laserkopf angeht ist dieser eigentlich recht unspektakulär aufgebaut. Invarstangen, Aluteile, Spiegel und Spiegelhalter als Grundrezept wie bei anderen Argons auch. Hier habe ich die besten Teile von beiden Köpfen rausgesucht, nochmals gereinigt und neu zusammengepappt.

[ externes Bild ]

Stand August 2012. Die Spiegel und alle Bauten drumherum sind noch nicht dabei, aber immerhin lagern Bauteile für einen kompletten, funktionstüchtigen Laser. Yay.
Anschließend wurden noch die Brewsterfenster und Spiegel gereinigt, die Spiegel eingebaut und alles justiert. Zwei Bosch-Profile unter dem eigentlichen Frame geben dem Ganzen noch mehr Stabilität und man hat die Möglichkeit, etwas festzuschrauben (Abdeckbleche und Lüfter sind eine gute Ergänzung, bzw. notwendig, s.u.). Und so stand der Kopf 3 Jahre.

Netzteil

Die Stromversorgung übernimmt ein luftgekühltes Schaltnetzteil im schicken Edelstahl- Gewand

[ externes Bild ]

Eine etwas eigenwillige Konstruktion. Ja, man muss wirklich etwa 40 Schrauben rausdrehen, um das Gehäuse komplett zu öffnen. Darunter verbirgt sich Leistungselektronik, wenn auch nur ein ziemlich simpler einphasiger Abwärtswandler und ein Heiztrafo. Tut aber seinen Zweck.

[ externes Bild ]

Diese eine Platine steuert das gesamte NT. Der 25-polige Sub-D vorne ist das Interface.

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]

Eigentlich sollte eine komplette Anschlussbelegung beiliegen… eigentlich. Uneigentlich dann doch nicht. Die Bilder oben sind beim reverse-Engineering entstanden.
Später dann ließ sich ein komplettes Manual auftreiben (an dieser Stelle vielen Dank ), mit dessen Hilfe die Anschlussbelegung sicher ermittelt werden konnte.

Das NT wird mit Drehstrom gespeist und ist für 0-42A/90-240V spezifiziert. Längere Zeit über 32A muss nicht sein und Brennspannungen über 250V mag die Endstufe auch nicht.

Kühlkreislauf

Nahezu alle reingepumpte elektrische Energie wird in Wärme umgewandelt. Diese muss wieder weg, dazu braucht es Kühlwasser.
Die einfachste Möglichkeit ist, Wasser aus der Leitung zu nehmen, durch den Laser laufen zu lassen und in den Abfluss. 600 Liter pro Stunde.
Begnügt man sich mit einem langfristig relativ geringen Röhrenstrom, lässt sich die Abwärme aber auch mit einem Wärmetauscher abführen.

Ein extra für diesen Zweck gebautes Gerät sieht so aus:

[ externes Bild ]

Diese Laserpure I5 tauchen ab und zu mal auf und sind sogar meistens relativ günstig.

[ externes Bild ]

Verbaut sind zwei fette Lüfter, eine Pumpe, ein Tank, ein verdammt schwerer Trafo, ein Wärmetauscher und etwas Kleinkrams.

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]

Viel zu sagen gibt es eigentlich nicht. Die Anschlussbelegung ist aufgedruckt, das Manual findet sich im Netz. Das Ding läuft super und erfüllt genau seinen Zweck: den Laser kühlen und den Raum heizen.

Später werde ich wohl noch einen Plattenwärmetauscher in den Kühlkreislauf einschleifen, um im Sommer die Regentonne mit einzubeziehen und höhere Ströme fahren zu können. Bei etwa 5kW Abwärme ist bei dem Chiller nämlich Ende Gelände. Der Laser produziert bei Volllast aber noch ein, zwei kW mehr.

[CRHV]

Testbetrieb

So, jetzt kommt der Part mit den schönen Bildern

Der Ganze Aufbau wiegt an die 100kg, davon ist der Chiller das schwerste und sperrigste Gerät.
Neben NT, Chiller und Laserkopf braucht es noch ein bisschen Kleinkram. Die Platine vorne gehört zum NT und stellt eine Hilfsspannung und entsprechende Steuersignale bereit. Der Rest ist Interlockgedöns (Temperaturüberwachung von Laserkopf und Kühlwasser, Durchflusskontrolle). Als Laborgerät hat der Chiller natürlich große Freude daran, bei jedem Einschalten die Sicherung zu werfen, der kleine Blaue Kasten vorne ist daher eine Einschaltstrombegrenzung.

[ externes Bild ]

Ansonsten fällt das System ziemlich in die Kategorie plug& play. NT und Chiller einschalten, vorheizen, Anodenspannung an und der Laser zündet. So war es auch beim allerersten Test, trotz 4 Jahren Standzeit.

Die Justierung war so genau, dass sofort ein Strahl da war, ohne suchen. Glück gehabt

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]

Das Ding ist schon bei 8A brutal hell. Ich hab keine Ahnung wie hoch die Brennspannung ist, mein DMM zeigt nur Müll an. Da ist wohl noch HF in der Anodenleitung.

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]

Blick auf die Anode. Da ist schon ganz schön viel Licht im Resonator unterwegs

[ externes Bild ]

Wenige Linien, viel grün. Typisch für den verbauten Spiegelsatz.

[ externes Bild ]

Ab 15A wirds richtig hell. Nächstes Mal muss definitiv ein besserer Strahlenfang her

Mal sehen was sich mit dem Laserchen noch so alles anstellen lässt.

[ externes Bild ]

[kilovolt]

Hallo CRHV,

wunderschönes Projekt und ebenso schöner Laser! Wenn die Dinger nicht so gross wären und soviel Strom / Wasser benötigen würden, dann hätte ich mir auch mal sowas in der Art gegönnt. Ist aber auch schön, eine solche Röhre bei jemand anderem bestaunen zu dürfen Ich würde zu gerne mal einen solchen Laser in echt sehen...

Beste Grüsse
kilovolt

[CRHV]

Danke . Live ist der Laser schon ziemlich eindrucksvoll. Argonblau aber nicht wirklich mit nem ALC60X zu vergleichen, ist schon eine andere Hausnummer leistungsmäßig

Werde an dem Aufbau noch ein wenig herummessen. Brennspannung und Ausgangsleistung würde mich schon interessieren.
Beim letzten Testlauf gestern habe ich mal bisschen mehr Strom durchgelassen. 15A gehen kontinuierlich, solange der Raum durch die ganze Abluft nicht allzu warm wird. Ausgangsleistung lässt sich nur schätzen, müsste etwa 1W betragen was durchaus hinkommt.

Man braucht auf jeden Fall keine Nebelmaschine um den Strahl zu sehen

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]

...und man kann mit einem fetten Laser gut Dinge ankokeln.



Streichhölzer gehen bei 14A schon unfokussiert

Im Video kommt auch die extreme Helligkeit ganz gut rüber. Bei solchen Leistungen herrscht natürlich Schutzbrillenpflicht.

[Alexander470815]

Sehr schön so einen Laser mal wieder laufen zu sehen!

Was genau zeigt das Amperemeter an dem Netzteil an?
Hat das "Stufen Netzteil" einen dreiphasigen Eingang?

[CRHV]

Das Amperemeter am NT zeigt den Röhrenstrom an. Hatte kein 30A- Instrument da, daher musste erst mal ein 15er herhalten. Wird aber noch getauscht.

Kühlkreislauf und NT hängen für den Fall der Fälle an getrennt abgesicherten Leitungen, und ja, das NT wird mit Drehstrom betrieben. So ließe sich sogar die volle Leistung ausreizen, die Leitung hier ist mit 3x20A abgesichert.

Gruß, CRHV

[CRHV]

Hier noch ein paar Updates...

Habe das Setup umgeräumt. Der Chiller ist doch ganz schön laut und heizt die unmittelbare Umgebung ziemlich stark. Der Laser steht jetzt oben auf einem Tisch, das NT in der Ebene darunter und das Kühlaggregat in der anderen Ecke des Zimmers vorm Fenster.

[ externes Bild ]

Der Chiller macht allgemein ganz schön Betrieb. Bei 15A Röhrenstrom (gibt insgesamt was um die 3,5kW Abwärme) geht bei etwa 15°C Raumtemperatur das Wasser mit 25°C zum Laser und kommt mit etwa 26,8°C zurück.

Und dann musste ich natürlich weiter herum-messen
Habe mir ein Laser-Leistungsmessgerät gegönnt, einen OPHIR20-C-A-1-Y Sensor. So ein Teil ist echt praktisch, benötigt nur eine symmetrische Spannungsversorgung und liefert ein zur eingestrahlten Laserleistung proportionales Signal (1V pro W). Extrem hochgenau ist die Messung nicht (Stichwort Wellenlängenkalibrierung), ein paar % Fehler ist hier aber nicht weiter schlimm.

Das Modul wird von einem +/- 15V DC/DC-Wandler gespeist und das Messsignal von einem kleinen Einbaumessgerät angezeigt. Zusätzlich klemmt noch ein Interface mit dran, so können die Messwerte parallel am PC mitgeloggt werden. Kommt vielleicht noch einmal in einem extra Thread genauer.

[ externes Bild ]

Die Ausgangsleistung des Lasers schwankt um etwa +/- 10mW und driftet mit der Zeit auch etwas. Bei konstantem Röhrenstrom wurde jeweils 3min gemessen (also 180 Messwerte) und anschließend der Mittelwert gebildet.

Code: Alles auswählen

Röhrenstrom  Ausgangsleistung
 (A)                    (mW)
  7                      32.7
  8                      82.1
  9                     144.8
 10                     228.4
 11                     322.6
 12                     453.9
 13                     639.9
 14                     800.2
 15                     998.8

In ein Diagramm gestopft sieht das so aus:

[ externes Bild ]

Bei 13A war der Röhrenstrom vermutlich nicht genau eingestellt. Das Amperemeter im Anodenkreis wird auf alle Fälle noch getauscht und an einen vorteilhafteren Platz gesetzt.

Ansonsten zeigt die Messung ziemlich genau was zu erwarten war. Etwa 1W Ausgangsleistung bei 15A Röhrenstrom. Der Laser stand halt 4 Jahre, davon abgesehen ist die Gasfüllung neu, da möchte ordentlich Leistung rauskommen

[kilovolt]

Ein wirklich sehr sauberer Aufbau, das muss ich schon sagen. Bei mir sieht sowas nie so übersichtlich aus

Was mich interessieren würde: Sieht man den Strahl bei 1W Ausgangsleistung eigentlich schon ohne Nebel, wenn der Raum etwas abgedunkelt ist?

Gruss kilovolt

[CRHV]

So viel ist zu dem Aufbau ja auch nicht dazu
Die Kabel lassen sich hinter dem Tisch abbündeln und die Schläuche und Kabel zum Chiller sind ja nicht mit im Bild

Sieht man den Strahl bei 1W Ausgangsleistung eigentlich schon ohne Nebel, wenn der Raum etwas abgedunkelt ist?

Der Raum in dem der Laser steht ist etwas staubig. Unter diesem Umstand definitiv ja, man braucht keinen Nebel, um den Strahl zu sehen. Klappt auch schon gut bei 500mW.

[stoppi]

Deinen Aufbau und Einsatz, die alten gaslaternen am leben respektive leuchten zu halten finde ich großartig.

[CRHV]

Danke
Wird wohl auch noch eine ganze Weile so weiter gehen. Find die Teile immer noch toll, selbst nach den ganzen Jahren.

Auf zur soweit letzten Etappe...
Die soweit letzte größere Überarbeitung ist durch. Ein paar kleine Dinge sind noch zu erledigen, aber darum kümmere ich mich später (Frontplatten bekleben, Einschaltstrombegrenzung überarbeiten und Plattenwärmetauscher einbauen). Soweit bin ich mit dem Setup recht zufrieden.

[ externes Bild ]

Das ist die Hauptkonsole. Die Platine stand vorher einfach so auf dem Tisch und die Netzspannung war teilweise unverdeckt, auch hatten die Steckverbinder schlechte Stabilität. Diese Steckverbinder wurden entsprechend an der Seite herausgeführt (25pol. Sub-D für NT, 9pol. Sub-D für Kühlaggregat, ein zweipoliger Stecker für den Temperaturschalter am Laserkopf und natürlich ein Kaltgerätestecker für die Netzspannung). Was die Frontplatte betrifft ist diese minimalistisch gehalten. Ein Wippschalter, um die Anodenspannung ein- und auszuschalten, ein Potentiometer um den Röhrenstrom einzustellen und zwei LEDs für Laser ein und Interlock ok.

Überwacht werden der Wassdurchfluss und die Temperatur von Kühlwasser und Laserkopf. Die Kühlwassertemperatur (Hin- wie auch Rücklauf) wird darüber hinaus direkt von zwei LED-Thermometern auf der Konsole angezeigt.

[ externes Bild ]

Am Kühlaggregat klebt ein zweites Gehäuse. Darin befindet sich eine Einschaltstrombegrenzung, ein Temperaturwächter für das Kühlwasser und ein 12V- Netzteil, welches die Thermometer und den Interlock- Kreis versorgt.

Unten am Lasernetzteil unten habe ich eine Frontplatte aus grauem PVC angebracht. Diese trägt den Hauptschalter für das NT, rückseitig die Schutzdiode auf einem neuen, etwas größerem Kühlkörper sowie ein Volt- und ein Amperemeter (150-250V bzw. 0-30A DC).

[ externes Bild ]

Das LPM wurde natürlich auch fachgerecht eingetütet. Der Messkopf wurde auf einem Optikhalter aus schwarz eloxiertem Aluminium befestigt und mit einem Steckverbinder versehen. Eine geschirmte, flexible Steuerleitung stellt eine Verbindung zum Rest (Voltmeter und DC/DC-Wandler) im Tischgehäuse her. Versorgt wird das LPM mit einem 12V- Steckernetzteil.
Und so werkelt der Laser schön vor sich hin. Zündet sofort und bringt ordentlich Leistung.

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]

Die Brennspannung beträgt bei geringen Strömen (7- 15A) etwas über 150V. Ab 15A steigt sie allerdings an und erreicht etwa 170V bei 25A Röhrenstrom.
Zur Zeit ist es auch noch schön kalt draußen, wenn der Chiller 10°C kalte Luft ansaugt kann man auch ohne Probleme 25A durch den Laser jagen. 170V@25A+ Magnet ergibt etwa 5kW, ich hätte nicht gedacht, dass der Kühler das mit 2K Delta-T wegschafft (mit 32 rein, mit 30 wieder raus, liegt noch im Rahmen).

Bei 25A macht der Laser 3,6W Output. Wenn man einen grünen 50mW- DPSS oder einen ALC60X auf Volllast als hell einstuft, sollte man sich mal das Teil reinziehen. Absolut kein Vergleich. Einfach nur beeindruckend.

[kilovolt]

CRHV, braucht man eigentlich eine Justierbrille, um den Laserpunkt bei 3 bis 4W anzusehen? Oder geht das auf einer dunklen Fläche noch ohne Brille? In der Tat finde ich bereits einen ALC-60X mit 100mW oder so schon recht hell Bei Deinem Aufbau sieht alleine schon das Streulicht krass aus. Man kann sich durchaus vorstellen, was der für ne Leistung raushaut. Ich nehme mal an, damit kannst du so ziemlich alles Brennbare abfackeln, nicht?

Was auch noch cool wäre, wär ein Wellelnlängenselektionsprisma. Irgendwann möchte ich mal einen Argonlaser haben, bei dem man die Wellenlänge wählen kann, das stelle ich mir sexy vor

Gruss kilovolt

[CRHV]

Es ist arg grenzwertig ohne irgendwelche Schutzbrille. Schwarzer Kühlkörper als Strahlenfang geht, steht dagegen das LPM im Strahlengang sollte man nicht unbedingt direkt auf den Laserpunkt sehen (hab das aber bei voller Leistung nicht ausprobiert, mir reicht da schon 1W um zu sagen das ich da bei 3W definitiv nicht reingucken werde).
Ich hab eine vollwertige Laserschutzbrille zugelassen bis 20W, die ich auch nur unter kontrollierten Bedingungen kurz absetze. Von daher sehe ich zwar nicht viel vom Laser aber ich möchte meine Augen gerne voll funktionsfähig behalten. Es geht ja doch manchmal dumm zu.

Kokeln geht natürlich super. Bei mehreren Watt blau ist nicht mal weißes Papier mehr sicher. Klebeband und Streichhölzer gehen in Rekordzeit in den rauchproduzierenden Modus über

Was auch noch cool wäre, wär ein Wellelnlängenselektionsprisma. Irgendwann möchte ich mal einen Argonlaser haben, bei dem man die Wellenlänge wählen kann, das stelle ich mir sexy vor

[ externes Bild ]

Habe alles hier aber momentan gilt noch "never touch a running system"

[CRHV]

Habe die Frontplatten mittlerweile zuplakatiert und noch ein bisschen aufgeräumt

[ externes Bild ]

[ externes Bild ]

Wollte den Laser nicht dauerhaft mit zu großen Strömen foltern, aber mit knapp 2W lässt sichs auch ganz anständig kokeln:



[ externes Bild ]

Neuer Rekord: 4.5W@~30A

Der Laser war bisher etwa 5 Stunden in Betrieb und lief anstandslos. Wird so langsam Zeit für ein Betriebsstundenbuch

[mikesupi]

Die Stromversorgung übernimmt ein luftgekühltes Schaltnetzteil im schicken Edelstahl- Gewand

Später dann ließ sich ein komplettes Manual auftreiben (an dieser Stelle vielen Dank ), mit dessen Hilfe die Anschlussbelegung sicher ermittelt werden konnte.

Hallo CRHV,

der Thread ist zwar schon älter, ich würde mich aber trotzdem für die Anschlußbelegung oder noch besser den Schaltplan vom 3-Phasen NT interessieren.

LG
Mike


...