Selbständig arbeitende elektrische Schaltvorrichtung unter Verwendung <B>von Kondensator-Ladungen und -Entladungen</B> Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbständig arbeitende elektrische Schaltvor richtung unter Verwendung einer Aufladung und Entladung eines Kondensators. Sie ist da durch gekennzeichnet, dass der Kondensator zwischen Emitterelektrode und Kollektorelek- trode einer Kristalltriode liegt. Das zur Steue rung der Schaltvorgänge dienende Schalt organ ist in der zur Emitterelektrode führen den Leitung angeordnet.
In vielen Gebieten der Technik werden selbständig arbeitende Schaltvorrichtungen verwendet zum Schalten von Blinksignalen, Lichteffekten, Auslösen von akustischen Si gnalen und dergleichen. Sowohl mechanische, thermische als auch elektrische Schaltvor richtungen werden für die genannten Zwecke benutzt.
Werden rein mechanische Schaltwerke ver wendet, so muss der Schaltmechanismus sehr genau gearbeitet sein, um beispielsweise mit einer Kontaktfolge von 1/l0 bis zu 1/20 Se kunde schalten zu können. Zudem ist es ver hältnismässig schwierig, den Abstand zwi schen Pause und Kontaktgabe im Verhält nis 1 :10 oder 10 :1 oder andere Verhältnisse auf einfache Art einzustellen. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich auch, wenn elek trische Schaltvorrichtungen mit niedriger Spannung, z. B. 4 Volt, betrieben werden sol len. Das Auf- und Umladen von Konden satoren über Relais ist bei derartig kleinen Spannungen in der gewünschten Frequenz folge mit leicht regelbarer Veränderung des Verhältnisses zwischen Pausenzeit und Kon taktzeit kaum möglich.
Werden auf Wärmewirkung ansprechende Schaltorgane benutzt, so lassen sich solche einerseits nicht bei niedrigen Spannungen anwenden, anderseits kommt der Nachteil der Trägheit derartiger Elemente hinzu.
Wenn eine Schaltvorrichtung mit Kipp- schwingröhren oder Glimmlampen ausgerüstet wird, kann die Frequenzfolge und auch der Abstand zwischen Pausenzeit und Kontaktzeit den gewünschten Forderungen entsprechend eingestellt werden. Derartige Schaltungen arbeiten jedoch ebenfalls mit höherer Span nung und haben zudem den Nachteil eines er heblichen Leistungsverlustes.
Die Erfindung, die die angegebenen Schwie rigkeiten überwindet, betrifft eine selbständig arbeitende elektrische Schaltvorrichtung unter Verwendung einer Aufladung und Entladung eines Kondensators, der zwischen dem Emitter- kreis und dem Kollektorkreis einer Kristall triode liegt. Diese Schaltvorrichtung hat den Vorteil, dass sie bereits bei sehr niedriger Spannung arbeitet. Es genügt beispielsweise die Spannung einer Taschenlampenbatterie. Zudem ist der Leistungsverbrauch der Schalt- v orrichtung verhältnismässig gering.
Die Ver lustleistung beträgt beispielsweise nur 10 mWatt. Die Kristalltriode, welche zweckmässig durch eine Germaniiuntriode (Spitzen- oder Flächentransistor) gebildet wird, dient in der Schaltung nach der Erfindung als Stromtor. Es wird daher der besonders starke Knick der Ue, le-Charakteristik der Kristalltriode in der Nähe des Nullpunktes ausgenützt.
Der Gegenstand der Erfindung ist im fol genden an dem in den Fig. 1 und 2 in schema tischer Weise mit einem Spitzentransistor dar gestellten Ausführungsbeispiel näher erläu tert, von denen darstellen: Fig. 1 eine beispielsweise Schaltungsanord nung zur Steuerung einer Lichtquelle, Fig. 2 eine beispielsweise Schaltungsanord nung zur Erzeugung akustischer Signale.
In der Fig. 1 sind mit E der Emitter, mit B die Basis und mit K der Kollektor der Kristalltriode bezeichnet. In der Emitter- zuleitung liegt ein zweckmässig regelbarer Wi derstand R1, während der Basiswiderstand mit R2 bezeichnet ist. Zwischen Emitter und Kollektor befindet sich der Ladekondensator C. Dieser Kondensator C wird über den Wi derstand R1 aufgeladen. Der eine Punkt des Kondensators liegt fest am Minuspunkt der Stromquelle, während der andere Punkt des Kondensators über den Widerstand R1 am Pluspunkt der Stromquelle liegt.
Beim Ein schalten der Spannungsquelle stellt sich zu nächst am Emitter E ein negatives Potential gegenüber der Basis B ein, da beim Einschalt stoss der Kondensator C einen Kurzschluss darstellt, womit der Emitter praktisch mit dem negativen Pol der Spannungsquelle ver bunden ist. Nach der Aufladung des Kon- densators, das heisst im statischen Gleich gewichtszustand, wird das Potential am Emit- ter positiv gegenüber der Basis.
Bei einem bestimmten positiven Spannungswert des Emitters gegenüber der Basis spricht die Triode an, das heisst die Strecke zwischen Emitter und Kollektor wird elektrisch lei tend, so dass sich der Kondensator über das in der Emitterzuführung liegende Schaltorgan A entladen kann, dessen Kontakt mit a be zeichnet ist. Das Schaltorgan A kann ent weder durch ein Relais oder durch ein Schritt schaltwerk oder auch durch ein ähnliches Ge- rät gebildet werden, oder es wird die Span nungsänderung über eine Schaltung ausge nützt.
Die Schaltungsanordnung nach der Fig. dient. zur Steuerung eines Tongenerators, im vorliegenden Beispiel eines Lautsprechers. Die einzelnen Elemente sind mit den entsprechen den Bezugszeichen wie in der Fig. 1 versehen, wobei die Bauteile der ersten Stufe mit einem Strich und diejenigen der zweiten Stufe mit zwei Strichen bezeichnet sind. Die erste Stufe entspricht schaltungsmässig der Anordnung nach Fig. 1. In der zweiten Stufe befindet. sieh eine weitere Kristalltriode, vorzugsweise eine Germaniumtriode, welche in Schwingschal tung arbeitet.
Durch Änderung des äussern Belastungswiderstandes R1" oder durch die Änderung der Werte des in der Basis-Zulei- tung liegenden RC-Kreises, welcher aus dem Kondensator C" und dem Widerstand R2" be steht, kann die in dieser Schaltung erzeugte Frequenz geändert werden, so dass auf diese Weise verschiedene Toneffekte erzeugt werden können. Mit a. ist in der dargestellten Schal tung der Schaltarm des Schaltorgans Al, mit G der die Frequenz des Tongenerators be stimmende Schwingkreis bezeichnet. Dieser Schwingkreis G enthält eine mittels des Kon taktes a veränderbare Induktivität.
Die beschriebene Schaltvorrichtung mit einer Germaniumtriode kann - einschliesslich der Pausenzeiten und Kontaktzeiten nach einem beliebigen Programm eingestellt werden. Durch geeignete Wahl der Grösse des Wider standes R1, des Kondensators C und der Span nung sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Beispielsweise beträgt bei einer angelegten Spannung von 6 Volt, einem Kondensator von 200 ,aF und einem Widerstand R1 von 2000 Ohm der Abstand zwischen den einzelnen Si gnalen 2 Sekunden und das Verhältnis von Pausenzeit zu Kontaktzeit 5 :1.
Mit den ge nannten Werten von C und der Batterie spannung, bei ebenfalls festbleibendem Wider stand<U>R.,</U> sind durch Ändern des Widerstandes R1 schon weite Einstellbereiche gegeben. Der Widerstand R2 kann zwischen 0,2 und 5 KQ je nach angelegter Spannung gewählt. werden. Die Frequenzfolge lässt sich von 0,1 bis zu einigen Hertz regeln. Das Verhältnis von Pau senzeit zu Kontaktzeit kann bis zu 10:1 ge ändert werden.
Während der Entladung durch die Schalt vorrichtung fliesst ein Strom von einigen mA, so dass einfache Schaltwerke benutzt werden können. Ausser dem Arbeitssystem im Emit- terkreis kommen keine weiteren mechanisch arbeitenden Teile zur Anwendung. Die Le bensdauer der Germaniumtriode ist praktisch unbegrenzt. Da auch sonst nur verhältnis mässig wenig Einbauteile zum Einsatz kom men, ist das äusserlich sehr klein zu haltende Cerät auch sehr betriebssicher.
Die beschriebene Schaltvorrichtung kann in vielen Fällen Anwendung finden, wo Licht- oder Toneffekte ausgelöst werden sollen. Sol len Toneffekte ausgelöst werden, so wird zweckmässig zur Erzeugung dieser Töne eine in Schwingschaltung arbeitende Germanium triode nach Fig.2 benutzt. Dieser Schwin gungserzeuger kann so geschaltet sein, dass er durch Ändern seiner äussern Belastung oder durch Ändern seines Sehwingsystems in seiner Frequenz verstimmt wird, so dass bei Benut zung eines Schrittschaltwerkes bei jedem Schritt des Sehrittschaltwerkes ein anderer Ton abgegeben werden kann.
Da die selb ständig arbeitende Schaltvorrichtung mit Kri stalltriode, insbesondere Cxermaniumtriode, so wohl in der Frequenz als auch im Verhältnis zwischen Pausenzeit und Kontaktzeit beliebig einzustellen ist, können beliebige Tonreihen in beliebiger Folge abgegeben werden. Der Ton generator mit einer Germaniumspitzentriode arbeitet, bei einer Verlustleistung von 0,3 bis 0,4 Watt und gibt hierbei eine Nutzleistung von etwa 40 mWatt ab, bei einer Flächen triode kann man Leistung von mehreren Watt erhalten. Es lassen sich so andere Nutzleistun gen bei andern Verlustleistungen einstellen.
Die Schaltvorrichtung nach der Erfindung findet ihre Anwendung bei vielen Steuervor gängen. Sie kommt in Frage für Blinklicht anlagen, die z. B. zweckmässig an abgestellten Kraftwagen, gefährdeten Verkehrspunkten und schwierigen Fahrstrecken im Finstern vorzusehen sind, und für die sich die Schalt vorrichtung wegen ihrer niedrigen Betriebs spannung empfiehlt. Wenn eine solche Schal tung mit einer Kristalltriode bei Kraftwagen verwendet werden soll, kann die Wagen batterie zur Speisung benutzt werden. Die Schaltung lässt sich ohne weiteres erschütte rungsfest einbauen, so dass sie gegen bei der Fahrt auftretende Stösse oder dergleichen un empfindlich ist. Zweckmässig kann bei einem Kraftwagen die Rücklichtlampe als Blinklicht ausgebildet werden.
Das Blinklicht kann so eingestellt werden, dass die Brennzeit sehr kurz ist. Bei der Verwendung von gut reflek tierenden Lichtquellen ist mit einer 2-Watt- Lampe in Blinklichtschaltung eine genügende Reichweite zu erzielen. Die Lampe verbraucht bei einer Lichtblitzfolge von einer Sekunde und Blinkzeit von 1/5 Sekunde in 10 Stunden bei einer Batteriespannung von 6 Volt 0,67 Amperestunden. Eine kleine Batterie mit 15 Amperestunden würde bei Dauerbetrieb also 225 Stunden ausreichen.
Die beschriebene Schaltvorrichtung benötigt bei 6 Volt nur 1,5 bis 2 mA, so dass diese Verluste vernachlässig- bar klein sind. Die Frequenzkonstanz der Schaltvorrichtung erlaubt die Ausübung der Impulse zum Antrieb einer Uhr. Diese kann als Schaltuhr ausgeführt sein und z. B. eitle stufenweise Schaltung von Maschinen aus führen.
Die Möglichkeit, Licht- oder Toneffekte auszulösen, gestattet, die Schaltvorrichtung vorteilhaft für Reklamezwecke zu verwenden. Daneben kommt die Schaltvorrichtung nach der Erfindung auch als Zeichengeber für Telephonanlagen in Betracht. So ist der Ein satz als Rufstromerzeuger sehr sinnvoll.
Liegt in Fig. 1 an Stelle des Schaltungs organs A ein Übertrager im Stromkreis, so treten an seiner Sekundärseite Rechteckschwin- gungen auf, die für Steuer- und Messzwecke verwendet werden können.