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Verstärker für Gleichströme oder Gleichspannungen
An Verstärker insbesondere für Regelzwecke, die die Aufgabe haben, einer Regelabweichung ent- sprechende kleine Gleichströme oder Gleichspannungen soweit zu verstärken, dass eine Steuerung eines
Stellgliedes möglich wird, werden in manchen Anwendungsfällen z. B. in der Eisenindustrie, in der che- mischen Industrie oder in einem Kesselhaus wegen der relativ hohen Raumtemperaturen schwer erfüllbar
Anforderungen bezüglich Temperaturunabhängigkeit sowie rascher und feinfühlige Regelwirkung gestellt.
Die bisher bekannten Regelverstärker z. B. Magnetverstärker in Kaskadenschaltung oder auch mehrstufige
Transistorverstärker erfüllen diese Anforderungen in nicht befriedigender Weise.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verstärker für Gleichströme oder Gleichspannungen, die-wie z. B.
Regelabweichungen - die Richtung (Polarität) ändern, wobei Magnetverstärker mit gegensinniger Vorma- gnetisierung als Eingangsstufe und in der nachfolgenden Stufe Transistorverstärker vorgesehen sind. Der erfindungsgemässe Verstärker ist dadurch gekennzeichnet, dass die Transistoren der der Magnetverstärker- stufe nachfolgenden Stufe In Gegentakt geschaltet sind und ohne Basisvorspannung betrieben werden, wo- bei je Transistor ein zur Sperrichtung seines Eingangskreises antiparallel geschaltetes elektrisches Ventil vorgesehen ist. Ein Verstärker nach der Erfindung zeichnet sich durch eine sehr geringe Unempfindlich- keit gegen Temperaturschwankungen und durch rasches feinfühliges Arbeiten aus.
Ein Magnetverstärker ist an sich in nur sehr geringem Masse temperaturempfindlich und die nachfolgende Transistorstufe erhält einen gegenüber dem Eingangsstrom stark verstärkten Strom, so dass eine temperaturbedingte Änderung ihrer Eingangsleitfähigkeit praktisch nicht mehr ins Gewicht fällt. Überdies sind bei der vorliegenden
Schaltung die ohne Basisvorspannung betriebenen Transistoren bei fehlender Eingangsspannung gesperrt, so dass bei Temperaturerhöhung kein Strom im Transistor selbst Zustandekommen kann. Die durch den Magnetverstärker als Eingangsstufe festgelegte Zeitkonstante wird durch den nachfolgenden Transistorverstärker nicht vergrössert, so dass ein im Sinne der Erfindung aufgebauter Regelverstärker rasch und feinfühlig arbeitet.
Bei der praktischen Ausführung können der schaltungstechnische Aufwand und die räumlichen Abmessungen des Gerätes insbesondere gegenüber mehrstufigen Magnetverstärkern klein gehalten werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Bei diesem handelt es sich um einen als Regler arbeitenden Verstärker. Die der Regelabweichung entsprechende zu verstärkende Gleichspannung oder der entsprechende Gleichstrom ändert die Richtung, je nachdem, ob die Regelabweichung positiv oder negativ ist. Z. B. bei positiver Regelabweichung soll das Relais R1 ansprechen und das Stellglied. etwa einen Elektromotor, in der einen Richtung verstellen, während umgekehrt bei negativer Regelabweichung das Relais R ansprechen und das Stellglied in der andern Richtung verstellt werden soll.
Der in der Zeichnung dargestellte Verstärker hat als Eingangsstufe zwei antiparallel geschaltete Ma- gnetverstärker 1 und 2. Auf diese Eingangsstufe folgt ein einstufiger Transistorverstärker, der aus den beiden Transistoren 3 und 4 in Gegentaktschaltung aufgebaut ist.
Die Magnetverstärker derEingangsstufe sind durch den bei 5 ihren Vormagnetisierungswicklungen zugeführten Vorstrom derart vormagnetisiert, dass der über die Eingangsklemmen 6 und 7 und durch die Steuerwicklungen der Verstärker 1 und 2 fliessende Strom je nach seiner Flussrichtung die Vormagnetisierung in einem Verstärker unterstützt und im andern schwächt. Ausgangsseitig sind die Magnetverstärker l
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und 2 ebenfalls parallel geschaltet.
Der Ausgangskreis des Verstärkers 1 führt von der Mittelanzapfung auf der Sekundärseite des Transformators 8 über den Arbeitswiderstand 9 zu den Gleichrichtern 10, 11, die eine Vollweggleichrichtung der vom Transformator 8 kommenden Wechselspannung vornehmen und weiters über die Wechselstromwicklungen des Magnetverstärkers zur Sekundärwicklung des Transformators 8 zu- rück. 12 ist ein Siebkondensator. Der Ausgangskreis des Vemtärksrs 2 führt von der Mittelanzapfung des
Transformators 8 über den Arbeitswiderstand 13 zu den Gleichrichtern 14, 15, die ebenfalls eine Vollweg- gleichrichtung der Transformatorwechselspannung bewirken, und weiter über die Wechselstromwicklun- gen des Verstärkers 2 zur Sekundärseite des Transformators 8 zurück.
Der diesem Kreis zugeordnete Sieb- kondensator ist mit 16 bezeichnet. An die Widerstände 9 und 13 sind bei A und B die Transistoren 3 und
4 je mit ihrer Basis angeschlossen. Die Emitterelektroden dieser Transistoren sind miteinander verbunden.
Die Kollektorspannung wird bei 17 zugeführt. In den Ausgangskreisen dieser Transistoren liegen als Arbeitswiderstände die Relais Rl und R, deren hier nicht dargestellte Kontakte im Steuerkreis des für Regelzwecke erforderlichen Stellgliedes angeordnet sind. Die Basis und Emitterelektroden jedes Transistors sind durch ein elektrisches Ventil 18, 19 überbrückt. Beide Transistoren werden ohne Basisvorspannung betrieben.
Solange an den Eingangsklemmen 6,7 keine Spannung vorhanden ist, was z. B. bei Fehlen einer Regelabweichung der Fall ist, sind die über die Widerstände 9 und 13 fliessenden Ströme gleich gross. An den Punkten A und B und damit zwischen den Basis-und Emitterelektroden der Transistoren 3 und 4 herrscht gleiches Potential, so dass diese Transistoren gesperrt sind. Auch ihre Ausgangskreise sind stromlos. Fliesst über die Eingangsklemmen 6,7 z. B. bei Auftreten einer Regelabweichung ein Strom etwa in der durch den Pfeil 20 angedeuteten Richtung, so wird zusammen mit der Vormagnetisierung eine Vergrösserung des induktiven Widerstandes der Wechselstromwicklung des einen Verstärkers und eine Widerstandsverminderung im ändern Verstärker bewirkt. Dadurch wird der z.
B. über den Widerstand 9 fliessende Ausgangsstrom vergrössert und der über den Widerstand 13 fliessende Ausgangsstrom verkleinert. Zwischen den Punkten A und B tritt eine Spannungsdifferenz auf, wobei A gegenüber B positiv ist. Diese Spannungsdifferenz liegt am Transistor 3 in Sperrichtung, der damit einen sehr hohen Widerstand darstellt, und am Transistor 4 in Durchlassrichtung, der einen kleinen Widerstand bildet. Der in Sperrichtung beanspruchte Transistor 3 ist durch das für diese Spannung in Durchlassrichtung geschaltete Ventil 18 überbrückt. Es fliesst von A nach B über dieses Ventil 18 und den Eingangskreis des Transistors 4 ein Strom, der einen verstärkten Strom im Ausgangskreis des Transistors 4 zur Folge hat. Dieser verstärkte Ausgangsstrom bringt, wie im vorliegenden Beispiel gewünscht, das Relais R, zum Ansprechen.
Fliesst über die Eingangsklemmen 6,7 ein Strom in einer dem Pfeil 20 entgegengesetzten Richtung, so ist die Spannungsdifferenz in den Ausgangskreisen der Magnetverstärkerstufe von B nach A gerichtet, wodurch der Transistor 4 gesperrt ist und von dem für diese Spannung in Durchlassrichtung geschalteten Ventil 19 überbrückt wird, während der Transistor 3 einen entsprechenden Strom führt und das im Ausgangskreis liegende Relais Ei anspricht. DieTemperaturkompensation der gesamten Schaltung kann vorteilhaft durch temperaturabhängige Widerstände 21,22 erreicht werden, die im Ausgangskreis des Verstärkers parallel zu den Arbeitswiderständen, im vorliegenden Fall parallel zu den Relais Ei, R2 geschaltet sind.