CH655175A5 - Versorgungsschaltung zum dauernden speisen einer last in einem geschoss waehrend des fluges des geschosses. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Versorgungsschaltung zum dauernden Speisen einer Last in einem Geschoss während des Fluges des Geschosses gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In bestimmten Geschosstypen sind elektronische Schaltungen (Last) vorgesehen, die während des Flugs dauernd zu speisen sind. Solche Schaltungen unterscheiden sich nach Aufbau und Funktion von Zündschaltungen, welche kurzzeitig von einem Generator, beispielsweise einem Piezo-Generator, gespeist werden. Zur dauernden Versorgung einer Lastschaltung werden häufig Batterien eingesetzt.

In der DE-OS 2 434 700 ist ein Geschoss beschrieben, das eine während des Flugs aktive pyrotechnische Strahlungsquelle aufweist, welche einen Zielverfolgungsstrahl abstrahlt. Die Strahlungsquelle wird gleichzeitig zum Betrieb eines Thermogenerators verwendet.

In der DE-OS 3 003 633.0 ist ein thermoelektrischer Generator beschrieben, der durch ein sich unter Flugbedingungen einstellendes Wärmegefälle betrieben wird. Bei einem derartigen Generator steigt die abgegebene Leistung am Anfang der Flugbahn steil an und fällt danach allmählich ab. Der s Generator ist so zu dimensionieren, dass auch gegen Ende des Fluges noch eine zum Betrieb der Last ausreichende Leistung zur Verfügung steht. Dementsprechend ist die Leistung, die am Anfang des Fluges erzeugt wird, wesentlich grösser als an sich zum Betrieb der Last erforderlich. Diese überschüs-lo sige Leistung wird nicht ausgenutzt, hat jedoch eine beträchtliche Erhöhung des Bauaufwandes zur Folge.

Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Generatoren, die unter Ausnutzung der Massenträgheit vom Drall des Geschosses betrieben werden.

ls Ähnlich liegen die genannten Verhältnisse auch bei piezoelektrischen Generatoren, die den Staudruck des Geschosses auswerten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Versorgungsschaltung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der die 20 Dimensionierung des Generators nicht durch seine Leistungsabgabe gegen Ende des Geschossfluges bestimmt ist.

Erfindungsgemäss ist obige Aufgabe nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ausführungsformen davon gehen aus den Definitionen der abhän-25 gigen Ansprüche hervor.

Durch die Erfindung wird ein Teil der vom Generator anfänglich erzeugten, den Leistungsbedarf der Last übersteigenden Leistung von dem Speicherkondensator aufgenommen. Die im Kondensator gespeicherte Leistung wird 30 erst dann zum Weiterbetrieb der Last freigegeben, wenn diese aus dem Generator selbst nicht mehr betrieben werden kann. Es muss damit der Generator nicht so gross dimensioniert sein, dass er auch gegen Ende des Geschossfluges noch die Last zu speisen vermag, da gegen Ende des Geschossfluges 35 die Speisung aus dem Speicherkondensator erfolgt. Der Generator kann also so ausgelegt werden, dass er bereits vor dem Ende des Geschossfluges mit wesentlich reduzierter Leistung arbeitet oder dann keine Leistung abgibt. Dies vereinfacht den Aufbau des Generators beträchtlich und macht den 40 Einsatz eines Generators kleiner Baugrösse möglich.

Die Erfindung ist vor allem dann einzusetzen, wenn ein Thermogenerator, ein drallerregter Generator oder ein Piezo-Generator die Leistung liefert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der 45 folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine typische Leistungskurve eines Thermogenerators,

Figur 2 eine Versorgungsschaltung,

so Figuren 3 und 4 Ausführungsbeispiele eines gesteuerten Schalters in der Versorgungsschaltung nach Figur 2.

Die Versorgungsschaltung weist einen Thermogenerator 1 auf, welcher die zwischen einer Wärmequelle und einer Wär-55 mesenke bestehende Temperaturdifferenz verwertet. Bei einem Geschoss erfolgt die Leistungsabgabe nach der in Figur 1 gezeigten typischen Kurve. Nach dem Abschuss des Geschosses steigt die Leistungsabgabe bis zu einem Zeitpunkt t2 steil an und fällt dann allmählich ab. Ab einem Zeitpunkt 60 tl bis zu einem Zeitpunkt t3 ist die abgegebene Leistung grösser als die für den Betrieb einer Last 2 notwendige Leistung PL. Zwischen den Zeitpunkten tl und t3 steht damit eine überschüssige Leistung, Pü zur Verfügung.

Dem Thermogenerator 1 ist ein üblicher Eintakt-Wandler 65 3 nachgeschaltet. Dieser arbeitet mit einer Primärwicklung Wl, einer Sekundärwicklung W2 und einer Steuerwicklung W3. In Reihe zur Primärwicklung Wl liegt die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors Tl, dessen Basis über die

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Steuerwicklung W3 an einen Spannungsteiler aus Widerständen Rl und R2 angeschlossen ist. Parallel zum Widerstand R2 ist ein Kondensator Cl vorgesehen. Im Sekundärkreis liegt eine Gleichrichterdiode Dl und ein Siebkondensator C2.

An dem Ausgang A und B des Wandlers 3 liegt eine Spannung, deren Verlauf sich mit dem Verlauf der Leistung (vgl. Figur 1) im wesentlichen deckt.

An den Ausgang A und B des Wandlers 3 ist über eine Diode D2 die Last 2 angeschlossen, welche in der Praxis eine elektronische Schaltung ist. Ausserdem ist an den Ausgang A und B ein RC-Ladekreis, bestehend aus einem Speicherkondensator C3 und einem Ladewiderstand R3, über eine Diode D3 angeschlossen. Parallel zum Speicherkondensator C3 liegt eine Zenerdiode Z, die dem Schutz der Schaltung vor Überspannungen dient.

Zwischen dem Spannungspol des Kondensators C3 und der Last 2 ist eine elektronische Schaltung 4 geschaltet,

welche von der Ausgangsspannung am Wandlerausgang A gesteuert ist. Die Schaltung 4 umfasst eine Steuerschaltung 5 und das eigentliche Schaltelement 6.

In der Ausführung nach Figur 3 ist das Schaltelement 6 von einem pnp-Transistor T2 in Basisschaltung gebildet. Die Steuerschaltung 5 weist zwei npn-Transistoren T3 und T4 in Emitterschaltung auf. Die Basis des Transistors T3 liegt hinter der Diode D2 an der Ausgangsspannung. An seinen Kollektor ist über eine Parallelschaltung eines Widerstands R4 und eines Kondensators C4 die Basis des Transistors T4 angeschlossen. An der Basis des Transistors T4 liegt ausserdem ein Basiswiderstand R5. Die Emitter der Transistoren T3 und T4 liegen über einen Widerstand R6 am Nullpunkt B der Schaltung. An den Kollektor des Transistors T4 ist die Basis des Transistors T2 angeschlossen. Kollektorwiderstände der Transistoren T3 und T4 sind mit R7 und RB bezeichnet.

Um den Stromverbrauch der Steuerschaltung 5 zu verringern, können anstelle der npn-Transistoren T3 und T4 Feldeffekttransistoren vorgesehen sein.

Ein gegenüber der Figur 3 hinsichtlich des Schaltungsaufwandes vereinfachtes Ausführungsbeispiel des Schalters 4 ist in Figur 4 dargestellt. Anstelle des Transistors T2 ist ein Thyristor Th eingesetzt, dessen Steuerelektrode an einem Spannungsteiler aus Widerständen R9 und RIO parallel zum Speicherkondensator C3 liegt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Versorgungsschaltung ist etwa folgende:

Die Ausgangsspannung des Wandlers 3 steigt bis zum Zeitpunkt t2 steil an. Bis dahin wird über die Diode D3 und den Widerstand R3 der Speicherkondensator C3 geladen. Gleichzeitig wird über die Diode D2 die Last 2 betrieben. Der Tran-s sistor T2 bzw. der Thyristor Th ist gesperrt.

Ab dem Zeitpunkt t2 sinkt die Ausgangsspannung des Wandlers 3. Die Last 2 wird über die Diode D2 weiterbetrieben. Die Diode D3 verhindert eine Entladung des Kondensators C3, der somit seinen bis zur Zeit t2 erreichten Lade-lo zustand hält. Der Transistor T2 bzw. der Thyristor Th ist weiterhin gesperrt. Nach einer gewissen Zeit ist zum Zeitpunkt t3 eine Ausgangsspannung erreicht, die zum Betrieb der Last 2 nicht mehr ausreicht. Der Transistor T2 bzw. der Thyristor Th werden jetzt durchgeschaltet. Bei der Schaltung nach ls Figur 3 geschieht dies dadurch, dass der Transistor T3 aufgrund der abgesunkenen Ausgangsspannung an der Basis und der am Kollektor stehenden Ladespannung des Kondensators C3 sperrt, so dass der Transistor T4 leitend wird. Bei der Schaltung nach Figur 4 wird der Thyristor Th im Zeit-20 punkt t3 gezündet.

Ab dem Zeitpunkt t3 ist der Speicherkondensator C3 über den Transistor T2 oder den Thyristor Th an die Last 2 angeschlossen. Diese wird jetzt vom Speicherkondensator C3 unabhängig von der kleinen, noch vorhandenen Ausgangs-25 Spannung des Wandlers 3 gespeist. Erst wenn der Kondensator C3 entladen ist, ist ein Betrieb der Last 2 nicht mehr möglich (vgl. t4 in Figur 1).

Es ist damit die mögliche Betriebszeit der Last 2 über den Zeitpunkt t3 hinaus dadurch verlängert, dass in einem frühen 30 Zeitpunkt, zu dem überschüssige Leistung zur Verfügung steht, diese zwischengespeichert wird und erst nach dem Absinken der momentanen Generatorleistung auf einen ungenügenden Wert an die Last abgegeben wird. Um einen Spannungseinbruch an der Last 2 im Zeitpunkt t3 zu ver-35 meiden, wird vorzugsweise der Schalter 4 so eingestellt, dass das Schaltelement 6 durchschaltet, wenn die Ausgangsspannung des Wandlers 3 gerade noch zum Betrieb der Last 2 reicht.

Die Schaltelemente T3, T4, R6, R7 und R8 bzw. R9 und 40 RIO führen zu einem gewissen Stromverbrauch, der durch den Speicherkondensator C3 gedeckt werden muss. Es werden deshalb vorzugsweise Feldeffekttransistoren eingesetzt und die Widerstände werden möglichst hochohmig ausgelegt. Die Diode D2 verhindert, dass sich der Kondensator 45 C3 nach dem Durchschalten des Schalters 6 über den Wandler 3 entlädt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

655 175 PATENTANSPRÜCHE
1. (1) ist und dass eine Diode (D3) vorhanden ist, welche bei Abfall der Spannung (Ua-b) die Kondensator-Entladung über den Aufladekreis (R3, C3) verhindert.

   1. Versorgungsschaltung zum dauernden Speisen einer Last (2) in einem Geschoss während des Fluges des Geschosses, das mit einem Generator (1) mit nachgeschaltetem Spannungswandler (3) und parallel zu seinem Ausgang (A-B) liegendem Speicherkondensator (C3) ausgestattet ist, wobei der Wandler (3) eine Ausgangs-Spannung (Ua-b) liefert, die zunächst auf einen Wert ansteigt, der grösser als zum Betreiben der Last (2) betriebsnotwendig ist, und dabei den Speicherkondensator (C3) über eine Diode (D3) auflädt, die ein Rückentladen des Speicherkondensators (C3) verhindert, wenn die Spannung (Ua-b) wieder abfällt, mit einem spannungsabhängig umsteuerbaren Schalter (4; 5,6), der in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Wert der vom Wandler-Ausgang (A-B) momentan abgegebenen Spannung (Ua-b) die Last (2) auf den Speicherkondensator (C3) schaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (4; 5,6) derart arbeitet, dass die Last (2) solange, als die gelieferte Spannung (Ua-b) den betriebsnotwendigen Wert der Spannung für die Last (2) übersteigt, parallel zu einem RC-Aufladekreis (R3, C3) des Speicherkondensators (C3) geschaltet ist; dass beim Abfallen der Spannung (Ua-b) auf einen Wert, der zwar noch über dem zum Betreiben der Last (2) erforderlichen Mindestwert, aber unter demjenigen am Speicherkondensator (C3), liegt, die Last (2) nur mit dem Wandler-Ausgang (A-B) verbunden ist; und dass beim Abfallen der Spannung (Ua-b) unter die zum Betreiben der Last (2) notwendige Mindestspannung die Last (2) in einen Entladekreis des Speicherkondensators (C3) geschaltet ist.
2. (2) eine Diode (D2) vorgesehen ist.

   2. Versorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator ein Thermo-Generator
3. 3. Versorgungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Lastkreis vom Generator (1) zur Last
4. 4. Versorgungsschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thyristor (Th) als Schalter (4) vorgesehen ist, dessen Steuerelektrode am Abgriff eines Spannungsteilers (R9, RIO) parallel zum Speicherkondensator (C3) liegt.
5. 5. Versorgungsschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalt-Transistor (T2) als Schalter (4) vorgesehen ist, der von einer dem Speicherkondensator (C3) nachgeschalteten Kippschaltung (T4, T3) ansteuerbar ist.