-
Netzbetriebenes Elektronenblitzhchtgerät mit Spannungsbegrenzungsschaltung
In der Technik der Elektronenblitzlichtgeräte hat sich die Spannungsbegrenzung,
d. h. die Stabilisierung auf eine gewisse Betriebsspannung, mit Abschaltung der
Ladeeinrichtung nach Erreichung dieser- Betriebsspannung und dauernder oder unterbrechungsweiser
Nachladung bei Abfall der erreichten Spannung mit Rücksicht auf die Leckstromverluste
der verwendeten Elektrolytkondensatoren eingebürgert. In vielen Schaltungen wird
gleichzeitig von der Möglichkeit einer Schnellaufladung mit erhöhter Spannung zur
Ausnutzung des steilen Astes der Ladecharakteristik Gebrauch gemacht.
-
Bei tragbaren netzbetriebenen Geräten sind solche Maßnahmen, zumindest
mit elektronischen Schaltmitteln, nicht ohne weiteres anzuwenden. Es ist deshalb
bisher besonders auch von der Möglichkeit einer Schnellaufladung mit erhöhter Spannung
im Falle des Netzanschlußbetriebes kein Gebrauch gemacht worden. Bei kombinierten
Geräten aber bedeutet dies eine Verschlechterung des Betriebes im Falle der Anwendung
des Netzanschlusses gegenüber dem Batteriebetrieb mit der jetzt bereits üblichen
Ausstattung höherwertiger Geräte.
-
Es kommt aber beim Netzanschlußbetrieb noch hinzu, daß normalerweise
die Aufladezeiten größer als bei Betrieb mit Gleichspannungswandler sind. Dies hat
verschiedene Gründe: 1. Wegen der unvermeidlichen Netzspannungsschwankungen und
der Gefährdung des Elektrolytkondensators bei Überspannung muß die Netzspannung
auf einen Wert gebracht werden, der bei Spannungsverdoppelung die zulässige Spannung
am Speicherkondensator nicht überschreitet. Normalerweise muß also entsprechend
der möglichen Netzüberspannung mit Unterspannung am Elektrolytkondensator Betrieb
gemacht werden.
-
2. Der Stromflußwinkel ist bei den trapezförmigen Ladeimpulsen .des
Gleichspannungswandlerbetriebes günstiger als beim Netzbetrieb.
-
Die Forderung der Schnelladung und Begrenzung der Ladespannung auf
die gewünschte Betriebsspannung ist also bei Netzbetrieb noch dringlicher als bei
Gleichspannungswandlern. Gleichzeitig wäre damit auch Unabhängigkeit von den zum
Teil starken Schwankungen der Netzspannung erreicht.
-
Spannungsbegrenzung und Leitzahlstabilisierung können bei Gleichspannungswandlerbetrieb
durch Eingriff elektromechnisch oder elektronisch auf der Primärseite des Gleichspannungswandlers
erfolgen. Es sind auch Vorrichtungen zur Ladebegrenzung auf der Sekundärseite, also
auf der Seite der Betriebsspannung, bekannt. Diese haben aber praktisch keine Bedeutung
erlangt. Für solche Begrenzung sekundärseitig lassen sich praktisch nur mechanische
Relais verwenden, deren Kontakteinrichtung für die Betriebsspannung (z. B. 500 V)
geeignet sein muß. Derartige Relais sind groß, unhandlich und in einem modeinen
Kleingerät undenkbar.
-
Bei Netzbetrieb und Relaisregelung auf der Gleichspannungs- (Betriebsspannungs-)
Seite gilt dasselbe. Da die Primärseite bei Netzanschlußbetrieb wieder mindestens
110V Wechselspannung führt, würde eine Verlegung des ladeunterbrechenden Relaiskontaktes
auf die Netzseite keinen Gewinn bringen.
-
Es ist auch schon bekannt, nach Erreichung der Betriebsspannung am
Speicherkondensator einen vordem kurzgeschlossenen Widerstand im Ladeweg einzuschalten.
Dadurch wird die Weiterladung verzögert, aber nicht unterbrochen. Der Uckstromverlust
eines Elektrolytkondensators ist temperaturabhängig und abhängig von Dauer und Häufigkeit
des Betriebes bzw. der betriebslosen Lagerzeit. Es kann also auf keinen Fall eine
Rede davon sein, daß sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Spannungsabfall am
Widerstand und Leerlaufverlusten (Leckstrom des Elektrolytkondensators und Querstrom
durch den Spannungsteiler) ausbildet.
-
Ferner ist es bekannt, durch Parallelschaltung eines Widerstandes
zum Speicherkondensator diesen bei Überschreitung der zulässigen Betriebsspannung
zu schützen. Der Nebenschlußstrom soll so groß werden,
daß am inneren
Widerstand und einem zusätzlich dazu im Ladeweg eingeschalteten Schutzwiderstand
ein Spannungsabfall in Höhe der Differenz zwischen der zulässigen Spannung am Elektrolytkondensator
und der auftretenden Ladespannung entsteht.
-
Mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad der Gesamtanordnung ist es ausgeschlossen,
im Ladeweg einen derartigen Widerstand einzuschalten, der zusammen mit dem Nebenschlußstrom
einen beträchtlichen Spannungsabfall erzeugt. Bei Schnellaufladung aber wird mit
wesentlich höherer Ladespannung, als der späteren Betriebsspannung entspricht, gearbeitet.
-
Bei Netzbetrieb kann aber Ladebegrenzung und Betriebsspannungsstabilisierung,
wie eine weitere bekannte Schaltungsanordnung zeigt, durch Umwandlung der Netzspannung
in Gleichspannung gleicher Höhe wie die Batteriespannung der Gleichspannungswandler
erfolgen. Die derart erzeugte Gleichspannung dient dann der Speisung des normalen
Gleichspannungswandlerbetriebes. Diese Mehrfachumformung arbeitet zweifellos einwandfrei,
hat aber zugleich den Nachteil des schlechten Wirkungsgrades.
-
Die Erfindung betrifft ein Elektronenblitzgerät mit Schnellaufladung
des Speicherkondensators mit einer überhöhten, über der gewünschten Betriebsspannung
liegenden Aufladespannung und mit einer Regelautomatik zur Begrenzung und Konstanthaltung
der am aufgeladenen Speicherkondensator liegenden Betriebsspannung bei Netzbetrieb,
das gekennzeichnet ist durch einen Netzanschlußtransformator mit angeschlossener
Spannungsverdoppelungsanordnung zur Erzeugung der überhöhten Aufladespannung und
durch einen steuerbar ausgebildeten Gleichrichter der Verdoppelungsanordnung als
Mittel zur Spannungsbegrenzung und -konstanthaltung, der, sobald die Betriebsspannung
am Speicherkondensator erreicht ist, gesperrt bzw. hochohmig wird und die Spannungsvervielfachung
und damit die Nachladung unterbricht bzw. stark herabsetzt. Eine derartige elektronische
Ladebegrenzung und Spannungsstabilisierung hat gegenüber dem oben geschilderten
Umweg über die Kopplung von Netz- und Gleichspannungswandlerbetrieb den Vorteil
der größeren Einfachheit und des besseren Wirkungsgrades. Außerdem kann bei einer
solchen Anordnung der Netzanschlußteil leicht zufügbar und trennbar zum Elektronenblitzgerät
ausgebildet werden. Es kann sogar beispielsweise beim Anschluß von Zusatzleuchten
mit eigenen Speisekondensatoren durch Parallelbetrieb von Gleichspan- . nungswandler
und Netzanschluß eine schnellere Betriebsbereitschaft erzielt werden.
-
An Hand der Abbildungen seien einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben.
-
In Abb. 1 stellt Trl den Netzanschlußtransforma- ; tor mit den Wicklungen
W 1 und W 2 dar. Über die Sekundärwicklung W2, den Verdopplerkondensator
C 1 und die beiden Gleichrichter Rö und D wird Speicherkondensator C 2 aufgeladen.
Wicklung W 2
gibt eine Spannung ab, die verdoppelt wesentlich höher als die
an Kondensator C 2 geforderte Betriebsspannung ist. Kondensator C 2 wird
also schnell aufgeladen. Parallel zum Speicherkondensator C2 liegt ein Spannungsteiler
R 1, R 2, dessen Abgriff über eine Glimmlampe Gl zum Steuergitter der als Gleichrich-
t ter wirkenden Pentode Rö führt. Sobald die gewünschte Betriebsspannung an C2 erreicht
ist, zündet Glimmlampe G!, das Steuergitter der Pentode Rö wird negativ, die Röhre
wird hochohmig und damit die Spannungsvervielfachung, d. h. also die Nachladung,
unterbrochen oder stark herabgesetzt. Mit dem Abreißen der Glimmentladung über die
als Spannungsnormale wirkende Glimmlampe Gl beginnt wieder die Spannungsverdopplung
über die beiden Gleichrichter Rö und D. Damit wird der in der Zwischenzeit durch
Leckstrom und den Querstrom des Spannungsteilers R 1, R 2 etwas entladene Speicherkondensator
C 2 wieder auf den Sollwert der Betriebsspannung gebracht.
-
Zwischen Zündung und Löschung der Glimmlampe GI liegt eine
Spannungsdifferenz. Dieser Spannungsabfall ist vom Brennstrom abhängig. Der Widerstand
des Spannungsteilers R 1, R 2 ist klein gegenüber dem Widerstandswert des Gitterableitewiderstandes
Rg. Praktisch fällt also die gesamte Spannungsdifferenz, die vom Brennstrom hervorgerufen
wird, am Gitterableitewiderstand Rg ab. Auf jeden Fall muß dieser Spannungsabfall
so groß sein, daß durch den Spannungsabfall die gewünschte Sperrung der Röhre bewerkstelligt
wird. Durch Änderung des Gitterwiderstandes oder Einfügung eines trimmbaren zusätzlichen
Widerstandes R 3 kann die Höhe des Spannungsabfalles und damit die durch das Spannungsteilerverhältnis
mit diesem Spannungsabfall in Beziehung stehende Schwankung der Betriebsspannung
am Kondensator C2 zwischen Abschaltung der Ladung und Wiederbeginn der Nachladung
eingeregelt werden.
-
Genügt die Zünd-Lösch-Spannungsdifferenz zur Regelung des Spannungsabfalles
am Speicherkondensator C 2 nicht, so können gemäß Abb. 2 zwei Glimmlampen
Gll und G12 in Reihe geschaltet werden.
-
Abb.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Triodensystem Rö 1 als
gesteuertem Gleichrichter und einer Steuertriode Rö2. Während des Aufladevorganges
ist Steuertriode Rö2 gesperrt. Über Widerstand R 7 liegt am Steuergitter negative
Spannung. Glimmlampe G13 dient als Spannungsnormale und der Festhaltung der Spannung
am Gitter mit Anwachsen der Speicherspannung an Kondensator C2. Die Spannung an
der oberen Platte von C 2 nimmt während der Aufladung immer höhere negative Werte
an, dementsprechend folgt auch über den Spannungsteiler R 1, R 2 das Potential der
Kathode von Steuertriode Rö2. Damit aber verringert sich die Potentialdifferenz
zwischen Gitter und Kathode dieser Röhre. Sobald' Rö2 geöffnet wird, wird das mit
der Anode dieser Röhre verbundene Steuergitter der Triode Rö 1 negativ, der Ladevorgang
unterbrochen.
-
Eine Pentode an Stelle des Triodensystems Rö 1 erhöht die Regelsteilheit
und verlangt eine geringere Steuerspannung. Sonst ist die Wirkung dieser Variante
dieselbe wie oben beschrieben.
-
Abb. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens,
wobei der geregelte Gleichrichter Rö3 im Längszweig der Ladeanordnung liegt. Ein
Triodensystem Rö4 übernimmt die Steuerung. Über eine Drittwicklung W 3 des Netzanschlußtransformators
Tr3 wird Wechselspannung an das Schirmgitter der Pentode gelegt, die während der
angelegten positiven Halbwellen als Gleichrichter wirkt. Sobald am Speicherkondensator
C 2 die gewünschte Betriebsspannung erreicht ist, wird über Potentiometer R 4, R
5, R 6 die Triode Rö4 entsperrt, an ihrem Anodenwiderstand R 8 entsteht ein Spannungsabfall,
der das Steuergitter des Pentodensystems Rö3 negativer und
damit
den gesteuerten Gleichrichter hochohmig werden oder ihn ganz sperren läßt. Glimmlampe
G14 im Kathodenkreis des Triodensystems Rö4 dient als Spannungsnormale zur Festlegung
des Potentials der Kathode. über eine Viertwicklung W 4 erfolgt die Heizung der
beiden Röhrensysteme derart, daß keine unzulässig hohe Spannungsdifferenz zwischen
Heizfaden und Kathodenbelag entstehen kann.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 bringt die Verwendung von
zwei Triodensystemen Rö 5 und Rö6 keine Änderung in der Betriebsweise. Es entfällt
lediglich die besondere Wicklung W 3 zur Speisung des Schirmgitters am Netzanschlußtransfomator
Tr4. Die an der Anode anliegenden positiven Halbwellen genügen zum Leitendmachen
des Triodensystems Rö 5, solange das Steuergitter nicht über Triodensystem
Rö6 negativ vorgespannt ist.
-
Statt eines Röhrengleichrichters kann, wie in Abb. 6 dargestellt,
auch eine gesteuerte Diode D 3 Anwendung finden. Die Steuerung dieser Diode erfolgt
wieder über einen Spannungsteiler R 10, R 11, Glimmlampe G15 und Steuerverstärker
V.