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Schaltungsanordnung zur Erzeugung gepolter Impulse mit einer Brückenschaltung
aus steuerbaren Ventilen Die Erfindung hat eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
gepolter Impulse an einem Verbraucherwiderstand mit einer Brückenschaltung zum Gegenstand,
in deren einer Diagonalen der Verbraucherwiderstand angeordnet ist, in deren andere
Diagonale eine Betriebsspannungsquelle geschaltet ist, und deren Brückenzweige aus
je einem steuerbaren Ventil bestehen. Der Strom in dem vorzugsweise induktiven Verbraucherwiderstand
soll durch eine derartige Anordnung in Abhängigkeit von Steuerspannungen um-und
auch abschaltbar sein.
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Zur Erfüllung derartiger Forderungen werden im allgemeinen Schaltungen
mit elektromagnetischen Relais eingesetzt. Den bekannten Vorteilen eines geringen
Übergangswiderstandes geschlossener Relaiskontakte und eines hohen Widerstandes
geöffneter Relaiskontakte steht dabei als Nachteil gegenüber: Relaiskontakte machen
eine ständige Wartung und Pflege erforderlich, dennoch ist ihre Lebensdauer erfahrungsgemäß
außerordentlich begrenzt. Ein weiterer Nachteil ist es in verschiedenen Anwendungsfällen,
daß die Betriebslage elektromagnetischer Relais nicht ohne Einfluß auf ihre Kontaktbetätigung
ist.
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Es sind bereits mehrere Schaltungsanordnungen bekannt, welche die
genannten Nachteile mit elektronischen Mitteln zu vermeiden suchen. Hierbei werden
steuerbare Ventile (Thyratrone) so zu ` einer Brückenschaltung zusammengefügt, daß
deren Hauptstrombahnen je einen Brückenzweig bilden. Durch Steuerung an den Steuerelektroden
der Ventile ist erreichbar, daß nur immer zwei aneinander gegenüberliegende Brückenzweige
niederohmig sind. Die Betriebsspannung liegt an der einen Diagonalen der Brückenschaltung,
während in die andere Diagonale der Verbraucherwiderstand eingefügt ist. Dieser
wird von einem Strom durchflossen, dessen Richtung davon abhängig ist, welche Brückenzweige
gerade niederohmig geschaltet sind. Eine solche Anordnung mit steuerbaren Ventilen
in den Brückenzweigen findet z. B. bei der Bildung von Doppelstromzeichen für Fernschreibzwecke
Verwendung.
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Weiterhin ist eine Anordnung bekannt, in welcher in den Brückenzweigen
je ein Transistor angeordnet ist. Wenn der die eine Diagonale bildende Verbraucherwiderstand
aus einer Induktivität besteht, ist dabei besonders darauf zu achten, daß durch
Induktionsstromstöße beim Umschalten der Stromrichtung im Verbraucherwiderstand
bzw. bei der Abschaltung des Verbraucherstromes die Transistoren in den Brückenzweigen
durch Überschreiten der zulässigen Kollektorspannung nicht zerstört werden.
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In einer bekannten Anordnung sind die vier Transistoren einer Brückenschaltung
zu einer Kippschaltung zusammengefaßt. Diese Schaltung wird nur an der Basis eines
der Transistoren gesteuert und vermag keine gepolten Impulse zu liefern. Für gewisse
Anwendungszwecke ist es aber erforderlich, daß die Brückenschaltung kurze, gepolte
Impulse liefert, insbesondere dann, wenn der Verbraucherwiderstand eine Nebenuhrlinie
ist, welche mit gepolten Impulsen zu beaufschlagen ist.
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Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß in einer Schaltungsanordnung
zur Erzeugung gepolter Impulse mit einer aus vier gesteuerten Ventilen bestehenden
Brückentorschaltung, in deren eine Diagonale ein vorzugsweise induktiver Verbraucherwiderstand
und deren andere Diagonale eine Betriebsspannungsquelle angeordnet ist, von den
Enden der den Lastwiderstand enthaltenden Diagonalen je ein Spannungsteiler nach
Masse geschaltet ist und der erste Eckpunkt der anderen Diagonalen an den nichtgeerdeten
Pol einer Spannungsquelle sowie der zweite Eckpunkt über einen Widerstand an Masse
liegt und die Abgriffe der Spannungsteiler mit den Steuerelektroden der über den
Widerstand mit Masse verbundenen Ventilen über Kreuz verbunden sind und gleichzeitig
über je einen Kondensator an Masse liegen sowie die in den beiden weiteren Brückenzweigen
angeordneten Ventile abwechselnd von Impulsen gesteuert werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens besteht darin,
daß der Verbraucherwiderstand zusätzlich in der Wechselstromdiagonalen einer Graetz-Gleichrichterschaltung
angeordnet ist, mit deren Gleichstromausgängen jeweils ein Pol der Betriebsspannungsquelle
verbunden
ist. Dadurch wird erreicht, daß Störspannungen, welche in der Brückendiagonalen
mit dem Verbraucherwiderstand induziert werden; sowie die Induktionsspannungen beim
Schalten des Brückenstromes kurzgeschlossen werden.
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Weitere Merkmale d'är Erfindung können der Beschreibung und der Zeichnung
entnommen werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Die Abbildung zeigt eine Wheatstonesche Brückenschaltung, deren Brückenzweige
aus je einer Emitterkollektorstreeke eines PNP-Transistors T 1... T 4 bestehen.
Die eine Brückendiagonale wird von dem induktiven Lastwiderstand RL, die andere
von der Betriebsspannungsquelle UB gebildet, deren positiver Pol geerdet
ist. Mit U 1 und U 2 sind die beiden Eingangsklemmen mir Steuerung der Schaltung
bezeichnet. Der Basisanschluß des Transistors T3 ist mit dem Abgriff eines Spannungsteilers
aus den Widerständen R 2 und R 3, der Basisanschluß des Transistors T4 mit dem Abgriff
eines Spannungsteilers aus den Widerständen R 1 und R 4 verbunden. Den Spannungsteilerwiderständen
R 3 und R 4 ist je ein Ladekondensator C 1 bzw. C 2 parallel geschaltet. Die Emitter-Elektroden
der beiden Transistoren T 3 und T 4 sind miteinander verbunden und über einen Widerstand
R 5 an den positiven Pol der Betriebsspannungsquelle UB angeschaltet: Vier
Dioden D 1 ... D 4 sind sind zu einer Graetz-Gleichrichterschaitung
zusammengefügt. An ihren Gleichstromausgängen liegt die Betriebsspannungsquelle
UB; an ihren Wechselstromeingängen der Lastwiderstand RL.
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Der Lastwiderstand RL kann aus einer Nebenuhrlinie bestehen. Einer
Nebenuhrlinie muß pro Zeiteinheit ein kurzer gepolter Impuls zur Fortschaltung der
Nebenuhrwerke zugeführt werden: Das Intervall zwischen der Vorderflanke und der
Rückflanke eines solchen gepolten Impulses ist dabei stets kleiner als eine Zeiteinheit:
Zur Ausschaltung des Einflusses von Störimpulsen können Nebenuhrwerke nur durch
Impulse wechselnder Polarität betätigt werden. Es muß also auf einen positiven ein
negativer, auf diesen wieder ein positiver Fortschaltimpuls folgen. Derartige Nebenuhrwerke
enthalten Relaiswicklungen und stellen deswegen eine induktive Belastung der Fortschaltimpulsquelle
dar.
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Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung dient der Bildung
und Verstärkung derartiger gepolter Fortschaltimpulse. Am Lastwiderstand RL wird
ein Fortschaltimpuls wirksam, wenn an einer der beiden Eingangsklemmen U 1 oder
U 2 an Stelle der Spannung 0 (Erde) die Spannung - UB oder eine andere geeignete
Steuerspannung anliegt: Durch einen Steuerimpuls an der Eingangsklemme U 1 werden
der Transistor T 1 und, gesteuert durch den Spannungsabfall am Spannungsteiler aus
den Widerständen R 1 und R 4, der Transistor T 4 niederohmig geschaltet.
Es besteht somit eine niederohmige Verbindung von Erde über R 5, T 4, RL
und T 1 nach - UB. In ganz entsprechender Weise wird der Lastwiderstand
RL von einem umgekehrt gerichteten Strom durchflossen, wenn allein an der Eingangsklemme
U 2 an Stelle der Spannung 0 (Erde) die Spannung - UB anliegt. Da der Brückenstrom
in jedem Fall über den Widerstand R 5 fließt und an diesem einen entsprechenden
Spannungsabfall hervorruft, ist sichergestellt, daß der nicht über seinen Spannungsteiler
leitfähig geschaltete Transistor eine ausreichende Basis-Emitter-Sperrspannung erhält.
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Durch die Kondensatoren C 1 und C 2 wird verhindert, daß beim Anlegen
der Spannung - UB an der einen Eingangsklemme der Strom im Lastwiderstand
RL plötzlich ansteigt und einen induktiven Spannungsstoß erzeugt. Die Spannung an
den Kondensatoren C 1 und C 2 steigt viehmehr nach einer Expotentialfunktion an,
wenn der zugehörige zweite Brückentransistor durch einen Steuerimpuls leitfähig
geschaltet wurde. Entsprechend diesem Spannungsanstieg wird immer einer der Transistoren
T 3 und T4 über seinen Basisanschluß allmählich niederohmig geschaltet, so daß der
induktive Spannungsstoß eine ungefährliche Amplitude aufweist.
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Durch die Graetz-Gleichrichterschaltung mit den Dioden D 1...
D 4 werden Störspannungen, welche in der Brückendiagonalen mit dem Lastwiderstand
RL induziert wurden, sowie die Induktionsspannungen beim Schalten der Brückenströme
zusätzlich bei Wirkung der Kondensatoren C 1 und C 2 vermindert, unabhängig von
der Polarität dieser Störimpulse.