DE1137762B

DE1137762B - Arrangement for generating pulses in a certain phase position

Info

Publication number: DE1137762B
Application number: DES71094A
Authority: DE
Inventors: Rudolph Lameyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-11-02
Filing date: 1960-11-02
Publication date: 1962-10-11

Description

Anordnung zur Erzeugung von Impulsen in bestimmter Phasenlage Für viele elektrotechnische Anwendungen ist es. erforderlich, einen Vorgang in einer ganz bestimmten Phasenlage zu der Spannung eines Wechselstromes erfolgen zu lassen. Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Impulsgabe für die Steuerung eines Vorganges dieser Art mit einem sehr geringen Aufwand durchzuführen.Arrangement for generating pulses in a certain phase position For it is many electrotechnical applications. required to do an operation in a very specific phase relation to the voltage of an alternating current. The object of the present invention is to provide a pulse for the control to carry out a process of this type with very little effort.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Synchronisiergerät vorgesehen, in dem zwei Hilfswechselspannungen erzeugt werden, die gegenüber der Netzspannung um Phasenwinkel verschoben sind, die ihrerseits voneinander um einen nur wenig von 180° elektrisch verschiedenen Wert abweichen, wobei die Hilfsspannungen derart überlagert werden, daß ihre Differenzspannung an dem Ausgang wirksam wird. Bei gleichen Amplituden und dem von 180° nur wenig abweichenden Verschiebungswinkel heben sich die beiden Spannungen dann über dem größten Teil der Halbwellen auf und haben nur in dem kurzen, der Abweichung von 180° entsprechenden Bereich gleiche Richtungen, so daß sie nur innerhalb dieses Bereiches einen Impulsstrom hervorrufen können.According to the invention, a synchronizing device is provided for this purpose, in which two auxiliary alternating voltages are generated, which are opposite to the mains voltage are shifted by phase angles, which in turn are only slightly shifted from each other 180 ° electrically different value, with the auxiliary voltages superimposed in this way be that their differential voltage is effective at the output. With the same amplitudes and the shift angle, which differs only slightly from 180 °, the two stand out Voltages then over the greater part of the half-waves and have only in the short, the deviation from 180 ° corresponding area the same directions, so that they only can cause a pulse current within this range.

In vielen Fällen ist es zweckmäßig, nur in jeder zweiten Halbwelle einen Impuls erfolgen zu lassen. Um dies zu erreichen, werden Gleichrichter vorgesehen, die einen Impulsstrom nur in einer Richtung durchlassen. Diese Gleichrichter werden zweckmäßig vor die Verbindungsstelle der beiden Wechselspannungskreise gelegt, so daß sie gleichzeitig Ausgleichsströme, die eine zusätzliche Belastung ergeben würden, verriegeln.In many cases it is useful only in every second half-wave to allow an impulse to occur. To achieve this, rectifiers are provided, which only allow an impulse current to pass in one direction. These rectifiers will be expediently placed in front of the junction of the two AC voltage circuits, so that they at the same time equalizing currents, which would result in an additional load, lock.

Den Hilfsspannungen wird zweckmäßig eine mit der Hauptspannung übereinstimmende Frequenz gegeben. Für manche Anwendungszwecke kann es aber Vorteile bringen, Hilfsspannungen zu wählen, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches oder ein ganzzahliger Bruchteil der Frequenz der Hauptspannung ist. In beiden Fällen ist aber eine starre gegenseitige Bindung der Nulldurchgänge der einzelnen Spannungen erforderlich sowie daß die Phasenverschiebung einen wenig von 180° e1 in bezug auf die Hauptspannungsfrequenz verschiedenen Wert beträgt. Für die praktische Ausführung ist es zweckmäßig, die Hilfsspannung mit Hilfe von aus Widerständen und Kondensatoren bestehenden Phasenbrücken von der Hauptspannung - in der Regel der Netzspannung -abzuleiten.The auxiliary voltages are expediently one that corresponds to the main voltage Given frequency. For some purposes, however, it can be advantageous to use auxiliary voltages to choose whose frequency is an integral multiple or an integral fraction is the frequency of the main voltage. In both cases, however, there is a rigid mutual Binding of the zero crossings of the individual voltages required as well as that the phase shift a value slightly different from 180 ° e1 with respect to the main voltage frequency amounts to. For the practical implementation it is advisable to use the auxiliary voltage With the help of phase bridges consisting of resistors and capacitors from the main voltage - usually derived from the mains voltage.

Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung ist in der Zeichnung dargestellt (Fig. 1 bis 3). Mit 1 ist ein Wechselstromnetz bezeichnet, das die Primärwicklung 2 eines Transformators 3 speist. Die Sekundärwicklung 4 des Transformators ist mit einer Mittelpunktsanzapfung 5 sowie zwei Endanzapfungen 6 und 7 ausgeführt. Zur Erzeugung der Hilfsspannungen sind zwei Phasenbrücken vorgesehen, von denen die eine aus dem Kondensator 8 und einem Widerstand 9 besteht und an die beiden Klemmen 6 und 7 der Transformator-Sekundärwicklung angeschlossen ist, während die zweite aus einem Kondensator 10 und einem Widerstand 11 besteht, die gleichfalls, aber in entgegengesetzter Reihenfolge an die Enden der Sekundärwicklung angeschlossen ist. An der Verbindungsleitung zwischen Kondensator 8 und Widerstand 9 ist ein Gleichrichter 12, an der Verbindungsleitung zwischen Kondensator 10 und Widerstand 11 ein Gleichrichter 13 angeschlossen, die gleichsinnig gepolt sind und an ihrer abgewendeten Seite miteinander verbunden sind. An dem Verbindungspunkt 14 liegt somit gegenüber der Mittelpunktanzapfung 5 eine Spannung, die aus der Überlagerung der Spannungen der beiden Phasenbrücken gebildet ist.An embodiment of such an arrangement is shown in the drawing shown (Fig. 1 to 3). 1 with an alternating current network is referred to, which is the primary winding 2 of a transformer 3 feeds. The secondary winding 4 of the transformer is with a center tap 5 and two end taps 6 and 7 executed. To the To generate the auxiliary voltages, two phase bridges are provided, of which the one consists of the capacitor 8 and a resistor 9 and to the two terminals 6 and 7 of the transformer secondary winding is connected, while the second consists of a capacitor 10 and a resistor 11, which are also, but connected in opposite order to the ends of the secondary winding is. On the connection line between capacitor 8 and resistor 9 is a rectifier 12, a rectifier on the connecting line between capacitor 10 and resistor 11 13 connected, which are polarized in the same direction and with one another on their opposite side are connected. The connection point 14 thus lies opposite the center tap 5 a voltage resulting from the superposition of the voltages of the two phase bridges is formed.

In Fig. 2 ist mit UN die Netzspannung, mit U" die an der einen Phasenbrücke erzeugte Hilfsspannung, mit Ub die an der zweiten Phasenbrücke erzeugte Hilfsspannung bezeichnet. Wenn die Phasenverschiebung der beiden Hilfsspannungen so gewählt wäre, daß sie gleich groß, aber um 180° gegeneinander versetzt ist, so würden die beiden Hilfsspannungen sich gegenseitig aufheben. Dadurch, daß die Phasenverschiebung um einen geringen Wert voneinander abweichend gewählt ist, ergeben sich noch nahe der Nulldurchgänge der beiden Spannungen die Bereiche A und B, an denen sich die Spannungen nicht aufheben, sondern kurze Zeit gleiche Richtung aufweisen. In dem Bereich B kann infolge der Richtwirkung der Gleichrichter 12 und 13 kein Strom auftreten. Umgekehrt wird jedoch in dem Bereich A, wo die Spannung mit der Durchlaßrichtung der Gleichrichter übereinstimmt, an dem Punkt 14 ein Spannungsimpuls gegeben. Für die praktische Anwendung wird die Impulsgabe beispielsweise durch ein nicht gezeichnetes Schaltelement etwa in Form eines Tasters eingeleitet, wodurch die Zusammenwirkung zwischen dem Ausgang des Synchronisiergerätes und der zu steuernden Einrichtung vorbereitet wird. Dieser Impuls kommt jedoch erst bei dem nachfolgenden Spannungsnulldurchgang mit entsprechender Spannungsrichtung zustande.In Fig. 2, UN denotes the mains voltage, U "denotes the auxiliary voltage generated at one phase bridge, Ub denotes the auxiliary voltage generated at the second phase bridge ° is offset from each other, the two auxiliary voltages would cancel each other out. Because the phase shift is selected to differ by a small amount, areas A and B are still close to the zero crossings of the two voltages, where the voltages do not cancel each other Because of the directivity of rectifiers 12 and 13, no current can occur in area B. Conversely, however, in area A, where the voltage corresponds to the forward direction of the rectifier, a voltage pulse is given at point 14 For practical use, the impulse is generated, for example, by a switch (not shown) element initiated in the form of a button, which prepares the interaction between the output of the synchronizing device and the device to be controlled. However, this pulse does not come about until the next voltage zero crossing with the corresponding voltage direction.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist zur Verwertung dieses Impulses ein UND-Gatter 16 vorgesehen, das mit drei Eingängen ausgerüstet ist, die über Gleichrichtet 22, 23 und 24 auf eine Mittelschiene arbeiten. Diese ist einerseits über einen Widerstand 26 mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden sowie andererseits unter Zwischenschaltung eines Gleichrichtersatzes 25 mit dem Ausgang. Dieser arbeitet auf einen Schalttransistor, mit dessen Hilfe ein Gerät 18 eingeschaltet werden kann. Es. ist hierbei vorausgesetzt, daß die Gleichrichter 22, 23, 24 eine geringere Schwellenwertspannung (beispielsweise 1,2 V) als der Gleichrichtersatz 25 (beispielsweise 3 V) haben. Als Stromquelle ist hierbei ein Gleichrichtersatz 19 in Brückenschaltung mit Glättungskondensatoren 20 vorgesehen, der gleichfalls aus der Sekundärwicklung des Transformators gespeist wird.In the exemplary embodiment, a AND gate 16 is provided, which is equipped with three inputs that rectify via 22, 23 and 24 work on a center rail. This is on the one hand via a resistor 26 connected to the negative pole of the voltage source and, on the other hand, with the interposition a rectifier set 25 with the output. This works on a switching transistor, with the help of which a device 18 can be switched on. It. it is assumed that that the rectifiers 22, 23, 24 have a lower threshold voltage (for example 1.2 V) than the rectifier set 25 (e.g. 3 V). As a power source is a rectifier set 19 in a bridge circuit with smoothing capacitors 20 is provided, which is also fed from the secondary winding of the transformer will.

Von dem Nullpotential könnte über den Transistor 17 und den Gleichrichtersatz 25 erst dann ein Strom über den Widerstand 26 zum Minuspol fließen, wenn das Potential der Schiene 21 einen höheren negativen Wert als den der Sperrspannung des Gleichrichtersatzes 25, beispielsweise 3 V, hat.From the zero potential could be via the transistor 17 and the rectifier set 25 only then does a current flow through the resistor 26 to the negative pole when the potential the rail 21 has a higher negative value than that of the reverse voltage of the rectifier set 25, for example 3 volts.

Vorausgesetzt, daß an den übrigen Eingängen der gewünschte Schaltvorgang dadurch vorbereitet ist, daß diese das Potential von 21 nicht gegenteilig beeinflussen, kann die Steuerung über den unteren Eingang erfolgen. An diesen wird über den der jeweils positiven Halbwelle entsprechenden Gleichrichter 12 bzw. 13 eine positive Spannung entsprechend den Linien U. bzw. Ub (Fig. 2) gelegt. Durch diese Spannung, von der die Sperrspannung des Gleichrichtersatzes 35 abgeht, wird ein geringer Strom über den Gleichrichtersatz 22, die Schiene 21 und den Widerstand 26 zum Minuspol aufgedrückt. Dadurch erhält die Schiene 21 ein (geringes) positives Potential, während die restliche Spannung auf den Widerstand 26 entfällt: Infolge der Sperrwirkung des Gleichrichtersatzes 25 wird erst, wenn die Spannung an der Schiene negativ wird und wenigstens den Grenzspannungswert des Gleichrichtersatzes 25 erreicht, der Transistor 17 gezündet, so daß dann Strom über das Gerät 18 fließt.Provided that the desired switching process is carried out at the other inputs is prepared in such a way that these do not adversely affect the potential of 21, can be controlled via the lower input. This is via the the in each case positive half-wave corresponding rectifier 12 or 13 a positive one Voltage applied according to the lines U. and Ub (Fig. 2). Through this tension from which the reverse voltage of the rectifier set 35 goes off, a small current is generated Via the rectifier set 22, the rail 21 and the resistor 26 to the negative pole pressed on. As a result, the rail 21 receives a (low) positive potential while the remaining voltage on the resistor 26 is omitted: as a result of the blocking effect of the rectifier set 25 is only when the voltage on the rail becomes negative and reaches at least the limit voltage value of the rectifier set 25, the transistor 17 ignited, so that current then flows through the device 18.

Durch entsprechende Abstimmung der Phasenbrücken 8, 9 bzw. 10, 11 ist es möglich, den Arbeitspunkt in bezug auf die Phasenlage der Netzspannung je nach dem Bedarf einzustellen. Für die Phasenabweichung zwischen den beiden Hilfsspannungen empfiehlt es sich, einen geringeren Phasenwinkel, beispielsweise von etwa 15°, vorzusehen. Dadurch ist eine hohe Genauigkeit der Impulsgabe gewährleistet, da auch in dem Fall, daß der Taster beispielsweise gerade während des Arbeitsbereiches A geschlossen wird, der Impuls sofort gegeben wird, wobei der Fehler weniger als 15 11/o betragen kann. Wie ersichtlich ist, besteht der zusätzliche Aufwand lediglich aus den kleinen Kondensatoren 8 und 10 und den kleinen Widerständen 9 und 11 und den Gleichrichtern 12 und 13, die insbesondere im Zusammenhang mit elektronischen Geräten überaus klein dimensioniert werden können, so daß sich eine einfache, leichte und billige Ausführung ergibt. Die Anwendung des Erfindungsgedankens bietet im Zusammenhang mit allen Aufgaben Vorteile, bei denen eine Impulsgabe, sei es, daß diese willkürlich von Hand oder selbsttätig, beispielsweise von einem Bewegungsablauf oder von anderen zusammenarbeitenden Geräten gegeben wird, die Impulsgabe aber erst in dem Zeitpunkt wirksam werden soll, der eine bestimmte Phasenlage zu dem Spannungsnulldurchgang hat, große Vorteile. So können beispielsweise Transistor-Schweißtakter mit Vorteil mit der neuen Einrichtung zusätzlich ausgerüstet werden.By matching the phase bridges 8, 9 or 10, 11 it is possible to vary the operating point with respect to the phase position of the mains voltage adjust as needed. For the phase difference between the two auxiliary voltages it is advisable to provide a smaller phase angle, for example of about 15 °. This ensures a high level of accuracy of the impulse generation, since even in the case that the button is closed during work area A, for example the pulse is given immediately, the error being less than 15 11 / o can. As can be seen, the additional effort only consists of the small ones Capacitors 8 and 10 and the small resistors 9 and 11 and the rectifiers 12 and 13, which are extremely small especially in connection with electronic devices Can be dimensioned, so that a simple, light and cheap design results. The application of the inventive concept offers in connection with all tasks Advantages in which an impulse is given, be it that this is done arbitrarily by hand or automatically, for example from a sequence of movements or from others who work together Devices, but the impulse should only take effect at the point in time which has a certain phase relation to the voltage zero crossing, great advantages. For example, transistor welding clocks can be used to advantage with the new device can be additionally equipped.

Zum Zwecke der Steuerung kann an die zu den Gleichrichtersätzen 22, 23 bzw. 24 führenden Eingänge Nullpotential gelegt werden. Hierfür ist beispielsweise - wie in Fig. 3 als Teilausschnitt gezeigt - für den Eingang 23 ein Spannungsteiler gezeigt, der aus einem Widerstand 28 und einem Schaltelement 27 besteht. Wenn das Schaltelement geöffnet ist, liegt der Eingang am Minuspol, dessen Spannung infolge der Sperrwirkung des Gleichrichters nicht wirksam werden kann. Sobald das Schaltelement, das von beliebiger Art, beispielsweise auch seinerseits wieder ein Schalttransistor sein kann, geschlossen ist, wird das Nullpotential an den Eingang gelegt, so daß nunmehr ein Strom in Durchlaßrichtung des Gleichrichters über die Schiene 21 und den Widerstand 26 zum Minuspol fließt.For control purposes, the rectifier sets 22, 23 or 24 leading inputs are applied to zero potential. This is for example - As shown in Fig. 3 as a partial section - for the input 23 a voltage divider which consists of a resistor 28 and a switching element 27. If that Switching element is open, the input is at the negative pole, its voltage as a result the blocking effect of the rectifier cannot take effect. As soon as the switching element, that of any kind, for example also in turn a switching transistor can be, is closed, the zero potential is applied to the input, so that now a current in the forward direction of the rectifier via the rail 21 and the resistor 26 flows to the negative pole.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for generating pulses in certain Phase position to an alternating voltage, characterized in that two auxiliary alternating voltages are generated that are shifted by phase angles with respect to the mains voltage, which differ from each other by a value that differs only slightly from 180 ° electrically, and that these auxiliary AC voltages are superimposed so that they are only in the Difference in the phase angle corresponding area run in the same direction and as a result can produce a pulse current.

2. Arrangement according to claim 1 for arrangements in which a pulse is only given in every second half-wave should, characterized in that the superimposed auxiliary voltages via rectifiers are connected to the output, which only allow a pulse current to pass in one direction.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the auxiliary voltages of the mains voltage are branched off with the help of phase bridges.

4. Arrangement according to Claim 3, characterized in that the phase bridges are adjustable resistors or capacitors, with the help of which the phase shift with respect to the Mains voltage can be set to desired values.

5. Arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that the device with a preparatory Switching device works together, through which a pulse can be initiated, which then takes effect at the following synchronized point in time.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the switching device is an arbitrarily actuatable Button is provided.

7. Arrangement according to claim 2 to 6, characterized in that that the preparation is automatic depending on other collaborators Devices is given. B.

Arrangement according to claims 1 to 7, characterized in that that the pulse is given to a gate.

9. Arrangement according to claim 8, characterized characterized in that the pulse generation works on a switching transistor via the gate.

10. Arrangement according to claim 1 to 9, characterized in that the synchronizing device as a closed device, containing the phase bridges and the rectifiers, is executed.