DE1140979B - Transistor amplifier for adjustment devices - Google Patents
Transistor amplifier for adjustment devicesInfo
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Description
Transistorverstärker für Verstelleinrichtungen Bei Nachlaufsteuereinrichtungen, z. B. für Elektroerosionsmaschinen, Bühnenbeleuchtungsanlagen u. dgl., sind hochempfindlicheVerstärker erforderlich, welche Stellglieder, unmittelbar oder auch mittelbar im allgemeinen z. B. mit Hilfe von Elektromotoren verstellen. Der Elektromotor soll je nach der Polarität einer am Eingang auftretenden Spannung in der einen oder anderen Drehrichtung laufen. Dabei soll die Gesamtverstärkung relativ hoch sein, damit bei kleinsten Spannungsänderungen am Eingang des Verstärkers möglichst große Drehmomente, z. B. am Anker des Elektromotors, erreicht werden. Weiterhin soll der Eingang hochohmig sein, damit nicht die Meßspannung stark mit Strom belastet wird.Transistor amplifier for adjustment devices For follow-up control devices, z. For electrical discharge machines, stage lighting systems and the like, are highly sensitive amplifiers required which actuators, directly or indirectly in general z. B. adjust with the help of electric motors. The electric motor should depend on the Polarity of a voltage occurring at the input in one or the other direction of rotation to run. The overall gain should be relatively high, so with the smallest Voltage changes at the input of the amplifier as large as possible torques, z. B. on the armature of the electric motor. Furthermore, the input should have a high resistance so that the measuring voltage is not heavily loaded with current.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verstärker zu schaffen, der mit möglichst wenig Verstärkerelementen einen hohen Verstärkungsfaktor erzielt, bei dem die Zahl der Bauelemente, die als Kopplungsglieder dienen, und der Aufwand an Spannungsquellen zur Speisung des Verstärkers möglichst klein sind. Dabei soll aber derVerstärker trotz des hohenVerstärkungsfaktors stabil arbeiten.The object of the invention is to create an amplifier that with As few amplifier elements as possible achieve a high gain factor the number of components that serve as coupling links, and the effort Voltage sources for supplying the amplifier are as small as possible. But it should the amplifier will work stably despite the high gain factor.
Es ist bereits ein rasch ansprechender Transistorverstärker bekannt, der aus zwei Zweigen besteht, welche antisymmetrisch aufgebaut sind. DieWirkungsweise dieser bekannten Anordnung beruht auf positiver Gegenkopplung und verwendet eine Zenerdiode für das Ansprechen. Dieser bekannte Verstärker ist so geschaltet, daß die Verstärkerstufen in dem einen oder anderen Zweig leitend sind. Er hat den Nachteil, daß er aus vielen Bauelementen besteht, daher einen erheblichen Platzbedarf hat und einen beträchtlichen Montagekostenaufwand erfordert.A rapidly responding transistor amplifier is already known, which consists of two branches, which are constructed antisymmetrically. How it works this known arrangement is based on positive negative feedback and uses a Zener diode for responding. This known amplifier is connected so that the amplifier stages are conductive in one or the other branch. He has the disadvantage that it consists of many components and therefore takes up a considerable amount of space and requires considerable assembly costs.
Demgegenüber ist ein Transistorverstärker für Verstelleinrichtungen, insbesondere für Elektroerosionsmaschinen, Bühnenbeleuchtungsanlagen u. dgl., welcher ein Stellglied, vorzugsweise einen Stellmotor, in der einen oder anderen Arbeitsrichtung je nach der Höhe und/oder Polarität einer am Eingang des Transistorverstärkers auftretenden Steuerspannung beeinfiußt und welcher aus zwei Zweigen besteht, welche antisymetrisch aufgebaut sind, gemäß der Erfindung derart angeordnet, daß in beiden Zweigen jeweils eine stromdurchflossene mit einer stromlosen Transistorverstärkerstufe abwechselt. Diese Anordnung kommt gegenüber dem Bekannten ohne teure Zenerdioden aus. Weiterhin verwendet sie nur einen einzigen Transistortyp im Gegensatz zu dem bekannten Verstärker, bei dem beide Transistortypen abwechselnd verwendet sind.In contrast, a transistor amplifier for adjustment devices, in particular for electrical discharge machines, stage lighting systems and the like an actuator, preferably a servomotor, in one or the other working direction depending on the level and / or polarity of one occurring at the input of the transistor amplifier Control voltage and which consists of two branches, which are antisymmetric are constructed, arranged according to the invention such that in both branches respectively alternates a current-carrying transistor amplifier stage with a currentless one. This arrangement does not require expensive Zener diodes compared to the familiar. Farther it only uses a single transistor type in contrast to the well-known amplifier, in which both transistor types are used alternately.
Bei einem Verstärker gemäß der Erfindung können für jede Drehrichtung des Motors zwei Transistorstufen, und zwar je eine Eingangs- und eine Endstufe, hintereinandergeschaltet sein. Dabei kann entweder die Anfangsstufe stromlos und die Endstufe stromdurchflossen, es kann aber auch umgekehrt, nämlich die Anfangsstufe stromdurchflossen und die Endstufe stromlos sein, solange kein Regelvorgang auftritt.In an amplifier according to the invention, for each direction of rotation the motor has two transistor stages, one input stage and one output stage, be connected in series. Either the initial stage can be de-energized and current flows through the output stage, but it can also be the other way round, namely the initial stage current flowing through it and the output stage be de-energized as long as no control process occurs.
Es können aber auch je Drehrichtung des Motors je drei Transistorstufen, und zwar je eine Eingangs-, Mittel- und Endstufe, hintereinandergeschaltet sein. Die Schaltung kann verschiedenartig entsprechend den oben angegebenen Reihenfolgen, vorzugsweise jedoch so sein, daß bei spannungslosem Eingang nur die Mittelstufentransistoren voll geöffnet sind, d. h. also, daß bei fehlender Eingangsspannung die erste Stufe stromlos, die zweite Stufe voll erregt und die dritte Stufe stromlos ist. Es können auch mehr als. drei Verstärkerstufen angeordnet werden.However, three transistor stages can also be used for each direction of rotation of the motor, namely one input, middle and one output stage each, connected in series. The circuit can be carried out in various ways according to the order given above, however, it should preferably be such that only the mid-stage transistors when the input is de-energized are fully open, d. H. So that if there is no input voltage, the first stage de-energized, the second stage fully energized and the third stage de-energized. It can also more than. three amplifier stages can be arranged.
Die erfindungsgemäße Schaltung zeichnet sich weiter dadurch aus, daß an die Kollektoren der Transistoren der Anfangs- und Mittelstufe die Basis der Mittel- bz-w. Endstufentransistoren angeschlossen sind. Der zu steuernde Motor ist ein Gleichstromreihenschlußmotor mit zwei Erregerwicklungen. Von den Erregerwicklungen liegt eine im Emitter-Kollektor-Kreis einer Endstufe und die andere im Emitter-Kollektor-Kreis der anderen Endstufe.The circuit according to the invention is further characterized in that to the collectors of the transistors of the beginning and middle stages the base of the middle respectively. Output stage transistors are connected. The motor to be controlled is a direct current series motor with two excitation windings. One of the excitation windings is in the emitter-collector circuit one output stage and the other in the emitter-collector circuit of the other output stage.
Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß derVerstärker nur dreiVerstärkerelemente (Transistoren) für eine Drehrichtung hat, daß als Kopplungsglieder nur vier Widerstände und zwei Dioden, z. B. Germaniumdioden, und zur Speisung der Verstärker nur zwei Spannungsquellen, und zwar eine von etwa 3 V und eine von etwa 24 V, benötigt werden. Diese Hilfsspannungen werden von einem Gegentakttransformator mit vier Einweggleichrichtern geliefert.The invention achieves the advantage that the amplifier only three amplifier elements (transistors) for one direction of rotation that act as coupling elements only four resistors and two diodes, e.g. B. germanium diodes, and to power the Amplifier only has two voltage sources, one of about 3 V and one of about 24 V are required. These auxiliary voltages are provided by a Push-pull transformer supplied with four half-wave rectifiers.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dem Schaltplan dargestellt. Darin sind mit 1, 2 und 3 die Verstärkerelemente (Transistoren) für eine Drehrichtung, mit 4, 5 und 6 die Verstärkerelemente (Transistoren) für die andere Drehrichtung bezeichnet. Der Eingang des Verstärkers führt über einen Widerstand 7 zu einem Spannungsteiler. Dieser besteht aus den Widerständen 8 und 9. Diesen beiden Widerständen sind zwei Dioden, z. B. Germaniumdioden 10 und 11, parallel geschaltet, die mit ihrem Schwellwert zusammen mit dem Widerstand 7 die Eingangsspannung auf einen niedrigen Wert, z. B. auf etwa 1,0 V maximal, begrenzen.An embodiment of the invention is shown in the circuit diagram. There are with 1, 2 and 3 the amplifier elements (transistors) for one direction of rotation, with 4, 5 and 6 the amplifier elements (transistors) for the other direction of rotation designated. The input of the amplifier leads via a resistor 7 to a voltage divider. This consists of resistors 8 and 9. These two resistors are two Diodes, e.g. B. germanium diodes 10 and 11, connected in parallel with their threshold value together with the resistor 7, the input voltage to a low value, z. B. to about 1.0 V maximum.
Die beiden Widerstände 8 und 9 haben normalerweise gleiche Größe. Man kann sie aber auch regelbar machen und dann symmetrisch oder auch unsymmetrisch einstellen. Werden sie symmetrisch eingestellt, so arbeitet der Verstärker in beiden Richtungen mit gleicher Empfindlichkeit. Werden die Widerstände 8 und 9 aber unsymmetrisch eingestellt, so ergibt sich eine ungleiche Empfindlichkeit des Verstärkers, z. B. für die beiden Drehrichtungen des Motors. Das ist z. B. bei Elektroerosionsmaschinen von Vorteil, weil man den Verstärker durch Ausnutzung der Unsymmetrie beider Einstellungen der Widerstände dazu verwenden kann, daß die vom Verstärker gesteuerte Elektrode bei eventuell auftretendem Kurzschluß schnell zurückgezogen, dagegen aber langsam wieder vorgefahren werden kann.The two resistors 8 and 9 are usually the same size. But you can also make them adjustable and then symmetrical or asymmetrical to adjust. If they are set symmetrically, the amplifier works in both Directions with equal sensitivity. If the resistors 8 and 9 become asymmetrical set, the result is an uneven sensitivity of the amplifier, e.g. B. for the two directions of rotation of the motor. This is e.g. B. in electrical discharge machines advantageous because you can use the amplifier by taking advantage of the asymmetry of both settings the resistors can use that the electrode controlled by the amplifier withdrawn quickly in the event of a short circuit, but slowly can be driven up again.
Die Transistoren 1 und 4 sind in bekannter Weise geschaltet. In den Kollektorkreisen liegen Widerstände 12 und 13. Parallel zu Emitter und Kollektor dieser Transistoren liegt von den beiden folgenden Transistoren 2 und 5 Emitter und Basis, d. h., der Spannungsabfall am Ausgang der Transistoren 1 und 4 liefert die Basisspannung für die Transistoren 2 und 5.The transistors 1 and 4 are connected in a known manner. In the Collector circuits are resistors 12 and 13. In parallel with the emitter and collector of these transistors lies from the two following transistors 2 and 5 emitter and base, d. that is, the voltage drop at the output of transistors 1 and 4 provides the base voltage for transistors 2 and 5.
Diese Schaltung ergibt, wie oben bereits angedeutet ist, daß bei fehlender Eingangsspannung die Transistoren 1 und 4 stromlos, die Transistoren 2 und 5 dagegen aber, da die Basisstrecken des Transistors 2 über den Widerstand 12 und des Transistors 5 über den Widerstand 13 an der Spannung von 3 V liegen, voll ausgesteuert sind. Das bedeutet, daß die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 2 und 5, die über die Widerstände 14 und 15 ebenfalls an einer Spannung von etwa 3 V liegen, voll stromdurchflossen sind. Der Spannungsabfall an den Strecken Emitter-Kollektor hat den kleinsten Wert.This circuit results, as already indicated above, that if there is no Input voltage the transistors 1 and 4 de-energized, the transistors 2 and 5 against it but, since the base paths of the transistor 2 via the resistor 12 and the transistor 5 across the resistor 13 at the voltage of 3 V are fully controlled. This means that the emitter-collector paths of transistors 2 and 5, which are over the resistors 14 and 15 are also at a voltage of about 3 V, full are carrying current. The voltage drop across the emitter-collector lines has the smallest value.
Parallel dazu liegen die Transistoren 3 und 6 der dritten Stufe. Diese Transistoren sind also an ihrer Strecke Emitter-Basis nicht beaufschlagt, wenn die Transistoren 2 und 5 voll erregt sind.The transistors 3 and 6 of the third stage are parallel to this. These Transistors are therefore not acted upon on their emitter-base route when the Transistors 2 and 5 are fully energized.
Zur Überbrückung des geringen Restspannungsabfalles an den beiden Transistoren 2 und 5 sind in den Basiskreis der Endstufen zwei Dioden, z. B. Germaniumdioden 16 und 17, eingeschaltet. Diese kompensieren mit ihrem Schwellwert den Restspannungsabfall von einigen Zehntelvolt, so daß über die Basis der Endstufen kein Strom fließt.To bridge the small residual voltage drop on the two Transistors 2 and 5 are two diodes in the base circuit of the output stages, e.g. B. Germanium diodes 16 and 17, switched on. These compensate for the residual voltage drop with their threshold value of a few tenths of a volt, so that no current flows through the base of the output stages.
In den Kollektorkreisen der Endstufen, welche beispielsweise an eine Spannung von 24 V angeschlossen sind, ist der zu steuernde, insbesondere zu reversierende Motor angeschlossen, und zwar mit folgenden Stromverlauf: Vom positiven Pol der Spannungsquelle 24 V fließt bei beispielsweise geöffnetem Transistor 3 ein Strom über Emitter 18, Kollektor 19, Feldwicklung 20 des Motors, Anker 21 über eine eventuell vorgesehene Sicherung 36 zurück zum Minuspol der Spannungsquelle. Damit ist die Drehrichtung des Motors bestimmt.In the collector circuits of the output stages, which for example to a Voltage of 24 V are connected, is to be controlled, in particular to be reversed Motor connected, with the following current curve: From the positive pole of the When the transistor 3 is open, for example, a current flows from the 24 V voltage source Via emitter 18, collector 19, field winding 20 of the motor, armature 21 via a possibly provided fuse 36 back to the negative pole of the voltage source. So that is Direction of rotation of the motor is determined.
Ist dagegen der Transistor 6 bei umgekehrter Polarität der Eingangsspannung stromdurchflossen, so ist der Stromverlauf grundsätzlich derselbe unter Berücksichtigung des Transistors 6. Nur die Feldwicklung 20 bleibt unerregt. Dafür liegt im Stromkreis die Feldwicklung 22.If, on the other hand, the transistor 6 is reversed in polarity of the input voltage When current flows through it, the current course is basically the same, taking into account of the transistor 6. Only the field winding 20 remains unexcited. For this lies in the circuit the field winding 22.
Wenn die Feldwicklung 22 so geschaltet ist, daß sich die umgekehrte Drehrichtung wie bei der Benutzung der Feldwicklung 20 ergibt, so ist je nach der Polarität am Verstärkereingang der Transistor 3 oder der Transistor 6 geöffnet und damit die Drehrichtung des Motors verschieden.When the field winding 22 is connected so that the reverse Direction of rotation as when using the field winding 20 results, depending on the Polarity at the amplifier input of transistor 3 or transistor 6 is open and so that the direction of rotation of the motor is different.
Die Spannungen aus den Spannungsquellen für 3 bzw. 24 V können durch zwei Kondensatoren 23 und 24 geglättet werden. Für die Speisung dieser beiden Kondensatoren und damit für die Speisung des Verstärkers dient ein Transformator 25. Er hat zwei im Gegentakt geschaltete Wicklungen 26 und 27. Angeschlossen sind die Einweggleichrichter 28 und 29, welche den Kondensator 23 aufladen. Die Gegentaktwicklung des Transformators ist vom Mittelpunkt 30 mit den Wicklungen 31 und 32 fortgesetzt. Hieran sind die Gleichrichter 33 und 34 angeschlossen, welche den Kondensator 24 aufladen.The voltages from the voltage sources for 3 or 24 V can go through two capacitors 23 and 24 are smoothed. For feeding these two capacitors and thus a transformer 25 is used to supply the amplifier. It has two Coils 26 and 27 connected in push-pull mode. The half-wave rectifiers are connected 28 and 29, which charge the capacitor 23. The push-pull winding of the transformer is continued from the center 30 with the windings 31 and 32. This is where they are Rectifiers 33 and 34 connected, which charge the capacitor 24.
Durch die erfindungsgemäße Schaltung ergibt sich erstens der äußerst geringe Aufwand an Kopplungselementen, wobei die Ausgänge der beiden ersten Stufen nur vier Widerstände enthalten, und zweitens der Umstand, daß der gesamte Verstärker mit nur zwei Spannungen betrieben werden kann, die mit ihren Pluspolen vereinigt sind und eine gemeinsame Leitung 35 speisen, welche in der Symmetrieachse des symmetrisch aufgebauten Verstärkers liegt.The circuit according to the invention results firstly in the extreme low cost of coupling elements, the outputs of the first two stages only included four resistors, and secondly the fact that the entire amplifier can be operated with only two voltages that unite with their positive poles are and feed a common line 35, which in the symmetry axis of the symmetrical built-up amplifier.
Dadurch, daß die beiden Transistoren 2 und 5 bei fehlender Eingangsspannung voll stromführend sind, arbeiten diese beiden Transistoren oberhalb der Sättigungsgrenze, so daß Schwankungen der Raumtemperatur wenig Einfluß haben. Dadurch wird insbesondere der Temperatureinfluß an den Stufen 1 und 4 gemildert.The fact that the two transistors 2 and 5 when there is no input voltage are fully energized, these two transistors work above the saturation limit, so that fluctuations in room temperature have little effect. This will in particular the influence of temperature at levels 1 and 4 is reduced.
Um an den Feldwicklungen bei schnellem Drehrichtungswechsel eventuell auftretende Induktionsspannungen unschädlich zu machen, sind zu beiden Feldwicklungen 20 und 22 Gleichrichter 37, 38 eventuell in Reihe, mit einem Vorwiderstand parallel geschaltet.In order to possibly change the direction of rotation at the field windings Induction voltages that occur are to be made harmless for both field windings 20 and 22 rectifiers 37, 38 possibly in series, with a series resistor in parallel switched.
Ein Vorteil der Erfindung besteht übrigens auch darin, daß ein Motor in normaler Ausführung mit zwei üblichen Feldspulen verwendet werden kann.An advantage of the invention is also that a motor can be used in normal design with two common field coils.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES64289A DE1140979B (en) | 1959-08-05 | 1959-08-05 | Transistor amplifier for adjustment devices |
Applications Claiming Priority (1)
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| DES64289A DE1140979B (en) | 1959-08-05 | 1959-08-05 | Transistor amplifier for adjustment devices |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1140979B true DE1140979B (en) | 1962-12-13 |
Family
ID=7497064
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DES64289A Pending DE1140979B (en) | 1959-08-05 | 1959-08-05 | Transistor amplifier for adjustment devices |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1140979B (en) |
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1959
- 1959-08-05 DE DES64289A patent/DE1140979B/en active Pending
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