<Desc/Clms Page number 1>
Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Gasentladungsröhre
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung einer gas-oder dampfgefüllten Ent- ladungsröhre mit einer Steuerelektrode mittels dieser Elektrode zugeführter positiver Spannungsimpulse mit schwach geneigter Vorderflanke, welche Impulse der Spannung einer Vorspannungsquelle überlagert sind, deren Plusklemme mit der Kathode der Entladungsröhre verbunden ist, wobei der Kreis der Steuerelektrode der Entladungsröhre einen Widerstand in Reihe mit dem Hauptstromkreis einer Hilfsentladungsröhre enthält.
Solche Schaltungsanordnungen sind bekannt, u. a. aus den österr. Patentschriften Nr. 208959 und Nr. 221662, wobei die positiven Impulse von einer Wechselspannung, z. B. der Netzspannung, abgeleitet werden, so dass die Zündung der Gasentladungsröhre sich bequem mit dieser Wechselspannung synchronisieren lässt, während die Phase der Zündung gegenüber dieser Wechselspannung sich leicht innerhalb eines Bereiches von nahezu 270 durch Änderung der Spannung der Vorspannungsquelle und bzw. oder durch Phasenverschiebung der positiven Spannungsimpulse gegenüber der Wechselspannung regeln lässt.
Ferner ist die Verwendung einer Hilfsentladungsröhre mit einem Serienwiderstand schon in der österr.
Patentschrift Nr. 220244 beschrieben worden.
Um den erwähnten sehr breiten Steuerbereich völlig ausnutzen zu können, ist es in vielen Fällen erforderlich, Massnahmen zu treffen, um die Entladungsröhre nach der Zündung schnell erlöschen zu lassen. In vielen Fällen und insbesondere bei Speisung der Anode der Gasentladungsröhre durch eine Gleichspannung wird das Erlöschen dadurch verhindert, dass die schwach geneigte Vorderflanke des Steuerspannungsimpulses nach dem Zündzeitpunkt während einer mit der Zündphase veränderlichen Zeit weiter dauert, welche Zeit maximal nahezu 270 einer Periode der Wechselspannung betragen kann.
Die Erfindung schafft eine Lösung der durch diesen weiteren Verlauf der Steuerspannungsimpulse gestellten Aufgabe. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der Hauptstromkreiselektroden der Hilfsentladungsröhre mit der Minusklemme der Vorspannungsquelle verbunden ist, während die positiven Spannungsimpulse dem Hauptstromkreis dieser Hilfsentladungsröhre in der Weise zugeführt werden, dass die Hilfsentladungsröhre erst nach der erstgenannten Entladungsröhre zündet, so dass nach jeder Zündung der ersten Entladungsröhre die negative Spannung der Vorspannungsquelle über die Hilfsentladungsröhre und den Widerstand der Steuerelektrode der ersten Entladungsröhre zugeführt wird und die Entladung zwischen deren Kathode und Steuerelektrode erlischt.
Es sei hier bemerkt, dass es aus der Schweizer Patentschrift Nr. 176745 an sich bekannt ist, eine schnelle Deionisierung einer Gasentladungsröhre nach deren Zündung dadurch hervorzurufen, dass die Steuerelektrode dieser Röhre nach dem Zünden über eine niedrige Impedanz, z. B. eine Hilfsentladungsröhre mit ihrer Kathode oder mit einer Quelle negativer Vorspannung mit niedrigem Eigenwiderstand verbunden wird. Weiter wird in der brit. Patentschrift Nr. 487, 466 eine Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Gasentladungsröhre beschrieben, bei der das Ende einer Leitungsperiode durch die Zündung einer Hilfsgasentladungsröhre herbeigeführt wird, über die eine sperrende, negative Vorspannung der Steuerelektrode der Hauptentladungsröhre zugeführt wird.
In der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird somit die Steuerelektrode der Hauptentladungsröhre direkt nach dem Zünden dieser Röhre durch die Vorspannungsquelle negativ polarisiert, während der weiterdauernde, ansteigende Teil der schwach geneigten Vorderflanke des Steuerspannungsimpulses unterdrückt wird und ein durch den Kreis dieser Steuerelektrode fliessender Ionenstrom durch den in Reihe mit dem Hauptstromkreis der Hilfsentladungsröhre geschalteten Widerstand beschränkt wird.
Das Erlöschen der Hauptentladungsröhre wird innerhalb eines breiten Steuerbereiches von z. B. 2400 oder mehr mit Sicherheit erzielt, sogar wenn die Anode dieser Röhre durch Gleichspannung gespeist wird. Bei richtiger Bemessung des Anodenkreises der Hauptentladungsröhre ist es unmöglich, dass die Röhre statisch leitend bleibt.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung erlaubt z. B., mittels einer Hauptentladungsröhre, deren Anode durch Gleichspannung gespeist wird, in dem Anodenkreis dieser Röhre starke, breite Impulse zu erzeugen, die über den ganzen Steuerbereich konstant bleiben.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der Fig. l das Schaltschema eines Ausführungsbeispieles der Schaltungsanordnung nach der Erfindung und Fig. 2 Zeitdiagramme der Spannung an verschiedenen Punkten dieser Schaltungsanordnung zeigen.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. l enthält eine Gasentladungsröhre 1, z. B. ein Thyratron, mit einer Kathode, einer Anode und einer Steuer- oder Zündelektrode, die durch an diese Elektrode zugeführte positive Spannungsimpulse gesteuert werden muss.
Um den Zündzeitpunkt der Röhre 1, z. B. die Phase dieses Zeitpunktes gegenüber einer Wechselspannung, bequem ändern zu können, werden Spannungsimpulse mit einer schwach geneigten Vorderflanke, z. B. sägezahnförmige Impulse, benutzt und der Zündzeitpunkt wird durch Änderung einer Vorspannung geregelt, welcher diese Impulse überlagert werden. Wie veranschaulicht ist, wird aus der Netzspannung mittels eines Transformators 14 zwischen den Punkten A und B eine Wechselspannung VAB mit einem Spitzenwert von z. B. 160 V abgeleitet. Diese Wechselspannung lädt während jeder Periode über einen Gleichrichter 3 einen Kondensator 4 von z. B. 2 [iP auf, der sich während des verbleibenden Teiles der gleichen Periode über einen Widerstand 5 von z. B. 15 kOhm entlädt. Dies wird durch das obere Diagramm der Fig. 2 veranschaulicht.
Die Zeitkonstante des RC-Netzwerkes 4, 5 ist gegenüber einer Periode der Wechselspannung hinreichend gross gewählt, so dass die Zündkennlinie praktisch linear ist. Die Spannung VAc am Kondensator 4 zwischen den Punkten A und C ist somit praktisch eine Sägezahnspannung, die einer negativen, gleichgerichteten Spannung überlagert ist. Diese Spannung wird noch einer regelbaren Vorspannung überlagert, die zwischen dem Punkt A und der Kathode der Röhre 1 (Punkt E) angelegt wird und die aus der festen, negativen Spannung von z. B. 28 V einer ersten Quelle 6 und einem regelbaren Teil besteht, der einem Zweig eines Potentiometers 8 von z. B. 10 kOhm entnommen wird, dem die positive Spannung von z. B. 170 V einer zweiten Quelle 7 zugeführt wird.
Schliesslich wird die Gesamtspannung zwischen den Punkten C und E über zwei Reihenwiderstände 9 und 10 von 10 bzw. 22 kOhm zwischen der Kathode und der Steuerelektrode der Röhre 1 angelegt. Diese Methode zur Änderung der Phase des Zündzeitpunktes gegenüber der dem Transformator 14 zugeführten Wechselspannung ist bereits aus der österr. Patentschrift Nr. 208959 und Nr. 221662 bekannt.
Die Anode der Röhre 1 wird durch eine Gleichspannungsquelle 11 von z. B. 150 V gespeist, die über
EMI2.1
J !. FRöhre-Z entlädt.. ich dieser Kondensator über die Primärwicklung eines Ausgangstransformators 15 und die damit in Reihe geschaltete Anoden-Kathoden-Strecke der Röhre 1.
Die zweite Zeile der Fig. 2 veranschaulicht die Regelung des Zündzeitpunktes. Es wird dabei voraus-
EMI2.2
spannung VGE von etwa 125 V und einer Gitterspannung von etwa-2 V zündet und eine Bogenspannung von 12 V zwischen Anode und Kathode besitzt. Ist die Spannung zwischen den Punkten A und E (Fig. l) gleich-85 V, so liegt die Spitze des Sägezahns bei +5 V gegenüber dem Punkt E (horizontale Zeitachse durch 0' ; Fig. 2) und die Röhre 1 zündet im Zeitpunkt remit einer sehr grossen Verzögerung, etwa 180 nach dem Beginn der entsprechenden Wechselspannungsperiode.
Ist die Spannung VAE gleich +148 V, so liegt das Tal des Sägezahns bei-12V gegenüber dem Punkt E (horizontale Zeitachse durch 0") und die Röhre 1 zündet im Zeitpunkt t1" mit grosser Verfrühung etwa 60 vor dem Beginn der entsprechenden Wechselspannungsperiode.
In beiden Fällen nimmt die Spannung VCE nach dem Zünden der Röhre 1 anfangs weiter zu. Im ersteren Fall nimmt diese Spannung dann plötzlich ab und wird negativ, bevor die Entladung des Kondensators 13 über die Röhre 1 beendet ist. Der Weg zwischen der Steuerelektrode und der Kathode der Röhre 1 wird somit durch die negative Spannung zwischen Steuerelektrode und Kathode schnell deionisiert und die Röhre 1 erlischt regelmässig in dem Augenblick, in dem die Spannung des Kondensators 13 kleiner als die Bogenspannung wird.
Im zweiten Fall nimmt die Spannung VCE nach dem Zünden der Röhre 1 während etwa anderthalb halben Perioden td", in dem die Röhre erlöschen müsste, stark positiv. In diesem Zeitpunkt ist somit der Weg zwischen Steuerelektrode und Kathode der Röhre 1 nicht deionisiert und die Röhre brennt nach wie
EMI2.3
sator 13 somit noch wenig zugenommen, z. B. auf etwa 45 V, und die Röhre 1 zündet aufs neue erst, wenn ihre Steuerelektrode wieder positiv wird. Dies hat zur Folge, dass die gewünschte Verfrühung der Zündung der Röhre 1 nicht erzielt werden kann und dass über einen erheblichen Teil des Regelbereiches schwache und lange Ausgangsstromimpulse statt kräftiger und kürzerer Impulse erhalten werden.
<Desc/Clms Page number 3>
Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen und über den ganzen Phasenregelbereich kräftige Ausgangsimpulse mit genau bestimmter Vorder- und Hinterflanke zu erzeugen, wird gemäss der Erfindung eine zweite gas-oder dampfgefüllte Entladungsröhre 2 benutzt, deren Hauptstromkreis über den Widerstand 10 und die Quelle 6 negativer Vorspannung an die Kontrollelektroden-Kathodenstrecke der Röhre 1 geschaltet ist.
Wie dargestellt, ist die Röhre 2 eine Gastetrode, z. B. des Typs PL 2 D 21. Ihre Kathode ist mit dem gemeinsamen Punkt D der Quelle 6 negativer Vorspannung und des regelbaren Teils der Quelle 7 (Anzapfung des Potentiometers 8) verbunden und ihre Anode ist an den gemeinsamen Punkt der Widerstände 9 und 10 angeschlossen. Das erste Gitter oder die Steuerelektrode der Röhre 2 ist an die Anzapfung eines Spannungsteilers angeschlossen, der aus Widerständen 16 und 17 von 100 bzw. 220 kOhm besteht und der parallel zur Kathoden-Anodenstrecke der Röhre 2 geschaltet ist. Das zweite Gitter ist über einen Widerstand 18 von z. B. 10 kOhm mit ihrer Kathode verbunden. Infolgedessen wird die Steuerelektrode der Röhre 2 gleichzeitig mit ihrer Anode positiv und diese Röhre zündet somit bereits bei einer verhältnismässig geringen Anoden-Kathodenspannung VFD von z.
B. 32 V in einem Zeitpunkt t2' bzw. t2" kurz nach der Röhre 1. Ihre Bogenspannung hat einen Wert von nur 8 V, aber infolge des Spannungsabfalles über dem Widerstand 9 erlischt die Röhre bereits bei einer Spannung VcE von etwa 20 V, was einer Spannung VcE von-8 V entspricht.
Im Zeitpunkt t2'bzw. t2" kurz nach der Zündung der Röhre 1 nimmt somit die an diese Röhre gelegte Steuerspannung VFE plötzlich ab und wird infolge der Entladung über die Röhre 2 unmittelbar negativ.
Diese Spannung bleibt somit negativ, z. B. gleich-20 V, bis die Sägezahnspannung so stark abgenommen hat, dass die Röhre 2 erlischt. Von diesem Augenblick an wird sie mit der Spannung Fes noch weiter negativ. Da kurz nach dem Zünden der Röhre 1 eine negative Spannung von mindestens 20 V zwischen der Steuerelektrode und der Kathode angelegt wird, kann sich diese Röhre nach dem Entladen des Kondensators 13 über ihre Anoden-Kathodenstrecke schnell deionisieren und erlischt mit Gewissheit trotz der Tatsache, dass die Steuerspannung VCE weiter zunimmt oder die Tendenz hat weiter zuzunehmen. Der Widerstand 10 dient dazu, einen bei negativer Steuerelektrode der Röhre 1 durch diese Elektrode fliessenden Ionenstrom zu beschränken.
Dank der Verwendung der Hilfsröhre 2 kann man, wie dies durch die dritte Zeile der Fig. 2 veranschaulicht wird, Ausgangsimpulse mit einer konstanten Breite und Amplitude unabhängig von der innerhalb eines Bereiches von gut 240'regelbaren Phase dieser Impulse gegenüber der Wechselspannung VAB erzeugen.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung eignet sich auch zur Anwendung, wenn die Anode der Hauptröhre auf andere Weise als in Fig. 1 gespeist wird, z. B. wenn sie durch eine sinusförmige oder nichtsinusförmige Wechselspannung gespeist wird, die einer Gleichspannung überlagert ist oder nicht. Diese Spannung muss jedoch mindestens einmal pro Periode der Sägezahnsteuerspannung kleiner als die Bogenspannung der Hauptröhre 1 werden oder dazu geneigt sein.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltungsanordnung zur Steuerung einer gas-oder dampfgefüllten Entladungsröhre mit einer Steuerelektrode mittels dieser Elektrode zugeführter positiver Spannungsimpulse mit schwach geneigter Vorderflanke, welche Impulse der Spannung einer Vorspannungsquelle überlagert sind, deren Plusklemme mit der Kathode der Entladungsröhre verbunden ist, wobei der Kreis der Steuerelektrode der Entladungsröhre einen Widerstand in Reihe mit dem Hauptstromkreis einer Hilfsentladungsröhre enthält, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Hauptstromkreiselektroden der Hilfsentladungsröhre mit der Minusklemme der Vorspannungsquelle verbunden ist, während die positiven Spannungsimpulse dem Hauptstromkreis dieser Hilfsentladungsröhre in der Weise zugeführt werden, dass die Hilfsentladungsröhre erst nach der erstgenannten Entladungsröhre zündet,
so dass nach jeder Zündung der ersten Entladungsröhre die negative Spannung der Vorspannungsquelle über die Hilfsentladungsröhre und den Widerstand der Steuerelektrode der ersten Entladungsröhre zugeführt wird und die Entladung zwischen deren Kathode und Steuerelektrode erlischt.