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Impulsgeber Die Erfindung betrifft einen einfach aufgebauten, durch
Gleichstrom in seiner Impulsfrequenz steuerbaren Impulsgeber, der vorzugsweise für
die Erzeugung von vergleichsweise niedrigen Impulsfrequenzen geeignet ist.
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Die Aufgabe, niedrige Impulsfrequenzen zu erzeugen, ist in der Steuerungs-
und Regelungstechnik vielfach gegeben, beispielsweise wenn es darum geht, in Verbindung
mit einem elektrischen Regler einen Stufentransformator zu schalten, um damit seine
Spannung zu regeln. Eine weitere Aufgabe besteht ganz allgemein darin, Gleichstromservomotoren
durch Impulse zu steuern.
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Es sind nun zwar schon, insbesonderere auf dem Gebiet der Fernmeßtechnik,
Anordnungen bekanntgeworden, mit denen niedrige Impulsfrequenzen in Abhängigkeit
von einer Meßgröße erzeugt werden können. Diese Anordnungen sind aber für Steuerungszwecke
zu aufwendig, weil hierfür die Anforderungen weniger kritisch sind, so daß eine
einfach aufgebaute Schaltung den Ansprüchen genügt.
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Darüber hinaus ist auch schon eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
einer periodischen Impulsfolge unter Verwendung eines Kipptransistors bekannt, bei
der die Ladespannung eines. vom Steuergleichstrom geladenen Kondensators den Arbeitskreis
eines Transistors steuert, in dessen Basiskreis einer Zenerdiode geschaltet ist.
Mit dieser bekannten Schaltung soll das Problem gelöst werden, periodische Impulsfolgen
zu erzeugen, die insbesondere eine hohe Impulsleistung aufweisen; sie ist aber nicht
geeignet, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch nur annähernd zu lösen,
nämlich für Steuerungs- und Regelungszwecke niedrige Impulsfrequenzen - und zwar
auch solche mit geringer Impulsleistung -, die vorzugsweise von Null ausgehen, zu
erzeugen und die weitgehend proportional zu der Steuergleichspannung sind.
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Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung bei einem Impulsgeber der eingangs
beschriebenen Art, bei dem die Ladespannung eines vom Steuergleichstrom geladenen
Kondensators den Arbeitskreis eines Transistors steuert, dadurch erreicht, daß in
den Basiskreis des Transistors in an sich bekannter Weise eine Zenerdiode und in
den Arbeitskreis ein Relais geschaltet ist, das den impulsfrequenzbestimmenden Kondensator
dann kurzschließt, wenn der Transistor leitend geworden ist.
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Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes gibt die Möglichkeit,
die eigentliche Impulsdauer verlängern zu können, was dadurch erreicht wird, daß
zwischen Basis und Emitter des Transistors ein weiterer, vorzugsweise in seiner
Kapazität veränderbarer Kondensator geschaltet ist, der durch seine Ladung nach
dem Kurzschließen des frequenzbestimmenden Kondensators zeitweilig den leitenden
Zustand des Transistors aufrechterhält.
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Beim Erfindungsgegenstand wird also in besonders vorteilhafter Weise
die an sich bekannte Eigenschaft einer Zenerdiode mit vorzugsweise kleinem dynamischen
Innenwiderstand ausgenutzt, die darin besteht, daß an die Basis eines Transistors
schlagartig ein Impuls gelangt, sobald die Kondensatorspannung die Durchbruchspannung
der Zenerdiode erreicht hat und daß diese besondere Charakteristik der Zenerdiode
zu einer präzisen und genau beherrschbaren Impulsgabe führt.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden an Hand von vier
Ausführungsbeispielen näher erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 das Schaltprinzip des elektronischen Impulsgebers, F i g. 2 dieselbe Schaltung
mit einem Kondensator zur Verlängerung der Impulsdauer, F i g. 3 eine abgewandelte
Schaltung gemäß F i g. 2, mit der die Impulsdauer weitgehend beeinflußt werden kann,
und F i g. 4 eine Schaltung gemäß F i g. 1, bei der der mechanische Schaltkontakt
durch einen Transistor ersetzt ist.
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Der Übersichtlichkeit halber sind in allen Figuren gleichartige Bauelemente
mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, wird von der an den Eingangsklemmen
liegenden veränderlichen Gleichstromsteuerspannung Ust über den Widerstand 1 der
Kondensator aufgeladen, der durch seine Dimensionierung die Frequenz der durch das
Relais 3 erzeugten
Impulse bestimmt. Die Ladespannung des Kondensators
2, der in den Basis-Emitter-Kreis des Transistors 4 geschaltet ist, steuert den
Transistor aus dem normalerweise gesperrten Zustand in den leitenden Zustand, und
zwar dann, wenn die Spannung am Kondensator 2 die Durchbruchspannung an der Zenerdiode
5, die in die Basisstrecke geschaltet ist, erreicht hat. Dadurch wird der Arbeitskreis
des Transistors 4, der durch die Emitter-Kollektor-Strecke gebildet wird,
eingeschaltet, so daß das Relais 3 anzieht und einesteils den Kontakt 3 a für die
Abgabe des gewünschten Steuerimpulses schließt und andererseits durch den Kontakt
3 b den frequenzbestimmenden Kondensator 2 kurzschließt, der sich rasch über den
Widerstand 6 entlädt. Ist seine Spannung so weit gesunken, daß die Zenerdiode 5
nicht mehr leitend ist, wird auch der Transistor 4 wieder in den Sperrzustand übergeführt,
und das Relais 3 fällt ab. Durch die Anwendung der Zenerdiode 5 ist es mölich, durch
geringen schaltungstechnischen Aufwand eine sehr niedrige Impulsfrequenz von etwa
1 min-' bis 300 min-' zu erzielen.
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In vielen Fällen wird die Dauer des Impulses, der mit der Schaltung
gemäß F i g. 1 erzeugt werden kann, zu kurz sein, um beispielsweise-einem Gleichstrommotor
den gewünschten Verstellweg durchführen zu lassen. Bei der Schaltung gemäß F i g.
2 ist deshalb parallel zur Basis-Emitter-Strecke noch der Kondensator 7 geschaltet,
der dadurch eine längere Öffnungszeit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
4 und damit eine längere Schaltzeit des Relais 3 bewirkt, daß er trotz des Kurzschließens
von Kondensator 2 und der schnell absinkenden Spannung auf Grund seiner eigenen
Ladung den Transistor noch eine bestimmte Zeit aufsteuert.
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Bei der Schaltung gemäß F i g. 3 kann die Impulsdauer noch weitgehender
beeinflußt werden, indem der Kondensator 7 a während des normalerweise nicht leitenden
Zustandes des Transistors 4 durch das im Ruhezustand befindliche Relais 3 so an
die den Arbeitskreis speisenden Stromquelle Up geschaltet ist, daß er sich teilweise
oder ganz auflädt. Wird der Transistor 4 leitend, so zieht das Relais 3 an, schließt
über den Kontakt 3 b den Kondensator 2 kurz und schaltet über den Kontakt 3 c den
geladenen Kondensator 7a parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 4, wodurch
dieser bis zur langsamen Entladung des Kondensators 7a über den Widerstand 8 aufgesteuert
wird. Der Kondensator 7a und der Widerstand 8 sind, um die Impulsdauer dem jeweiligen
Anwendungsfall anpassen zu können, in ihrer Kapazität bzw. ihrem Widerstandswert
einstellbar. Muß zur Erfüllung einer bestimmten Aufgabe die Kapazität des Kondensators
2 vergleichsweise hoch gewählt werden, so kann an Stelle des Kontaktes 3 b ein kontaktloser
Schalter in Form des Transistors 9 angewendet werden. Der Transistor 9 wird
ebenfalls wie der Kontakt 3 b durch das im Arbeitskreis liegende Relais 3 gesteuert,
indem durch Kurzschließen des Kontaktes 3 d die Basis des Transistors 9 an den negativen
Pol der Spannungsquelle USp geschaltet wird.