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Schaltungsanordnung eines Verzögerungskreises mit Kaltkathodenröhre
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung eines Verzögerungskreises mit Verzögerungskondensator,
Ladewiderstand und Kaltkathodenröhre.
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Der komplette Funktionsablauf eines Verzögerungskreises mit Kaltkathodenröhre
setzt-sich aus zwei Teilen zusammen: 1. Arbeitsphase Nachdem die Speisespannung
über einen- Schalter an die Verzögerungsschaltung gelegt wurde, ladet sich der Verzögerungskondensator
über den Ladewiderstand so lange auf, bis die Starterzündspannung -,der Kaltkathodenröhre
erreicht ist.- Darauf zündet .die Röhre, und ein Relais zieht an. Die Zeitspanne
zwischen dem Anlegen der Speisespannung und Anziehen des Relais bezeichnet man als
die Verzögerungszeit.
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2. Rückstellphase Nach vollendeter Arbeitsphase ist der Verzögerungskondensator
vollständig zu entladen, damit die nächste Arbeitsphase keine Veränderung der Verzögerungszeit
erf ährt.
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Nach erfolgter Entladung kann die Speisespannung zu einem beliebigen
Zeitpunkt von der Verzögerungsschaltung getrennt werden, wodurch das Relais abfällt.
Darauf kann der Funktionsablauf wieder von neuem beginnen.
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Das Entladen des Verzögerungskondensators erfolgte bisher meistens
durch Parallelschalten eines Relaisarbeitskontaktes zum Kondensator, was bei Verzögerungskreisen
mit hochohmigen Ladewiderständen große Anforderungen an den Isolationswiderstand
des Relaiskontaktes stellt.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil und eliminiert den parallel
zum Kondensator liegenden Kontakt. Sie ist dadurch gekennzeichnet ' daß Schaltmittel
an dem dem Ladewiderstand gegenüberliegenden Ende des Verzögerungskondensators vorgesehen
sind, die nach erfolgter Starterzündung der Röhre durch Zuschaltung einer zweiten
Spannung die verbleibende Restladung des Verzögerungskondensators über die Röhre
abfließen lassen.
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Im nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand
von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen bekannten Verzögerungskreis
zur Erläuterung, F i g. 2 den Verzögerungskreis nach der Erfindung, F i
g. 3 verschiedene Möglichkeiten des Anlegens der zweiten Spannung an den
Verzögerungskondensator, F i g. 4 und 5 Schaltungsbeispiele stabilisierter
oder unstabilisierter Verzögerungskreise, F i g. 6 ein Schaltungsbeispiel
eines unstabilisierten Verzögerungskreises mit Rückstellung während des Ablaufs
der Verzögerungszeit.
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Der in der F i g. 1 dargestellte Verzögerungskreis besteht
aus einer Kaltkathodenröhre 1 mit einem in Reihe geschalteten Relais 2, einem
Ladewiderstand 3,
einem Verzögerungskondensator 4 und einem Arbeitskontakt
5. Mit Hilfe des Schalters 6 wird die Speisespannung von etwa
300 Volt an den Verzögerungskreis gelegt. Der Isolationswiderstand des Arbeitskontaktes
5 ist gestrichelt dargestellt und mit 7
bezeichnet.
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Wenn nun der Schalter 6, wie in F i g. 1 dargestellt,
geschlossen ist, ladet sich der Verzögerungskondensator 4 (C) über den Widerstand
3 (R) auf, bis die Zündspannung Starter 8 -Kathode 9 der Röhre
1 erreicht ist (Zeitkonstante des Ladevorganges = R -
C). Diese Zündspannung kann beispielsweise 130 Volt sein. Wenn nun diese
Zündspannung nach geraumer Zeit (z. B. 0,5 bis 30 Minuten) erreicht
worden ist, findet die Entladung an der Steuerstrecke 8 - 9 statt, und die
Röhre 1 zündet dadurch zwischen Anode 10 und Kathode 9. Das
Potential des Kondensators 4 sinkt auf die Startersondenspannung zwischen Starter
8 und Kathode 9. Diese Sondenspannung kann z. B. 80 Volt betragen.
Infolge Zündung der Röhre 1 zieht das Relais 2 an. Dieses Relais 2 löst die
gewünschten Schaltvorgänge aus, die nach Ablauf der Verzögerungszeit eintreten sollen.
Gleichzeitig schließt der Arbeitskontakt 5, der mit
dem Relais
2 wirkungsmäßig verbunden ist, den Yerzögerungskondensator 4 kurz, so daß sich dieser
entladen kann. Durch öffnen des Schalters 6 wird nun die Rückstellung beendet,
d. h., die Röhre 1
löscht, und das Relais 2 fällt ab. Sobald der Schalter
6 wieder in die dargestelltd Lage gebracht #Wird, beginnt die Aufl a*U n*g
des nun vollständig entladenen Verzögerungskondensators 4 in gleicher Weisem. wie
vorhin beschrieben. Der Nachteil dieser bekannten Schaltung ist aber, d-aß der Arbeitskontakt
5 patallel zum Kondensator 4 angeordnet ist und deshalb einen sehr hohen
Isolationswiderstand 7 aufweisen muß. Zum Beispiel bei Langzeitverzögerungskreisen
kann der Widerstand 3 viel größer als 100 MQ sein. Umnun die richtige
Funktion dieses Verzögerungskreisbs zu jewährleisteh- -:muß der Arbeitskontakt
5 einen Isolationswiderstand 7 haben, der um mindestens eine Zehnerpotenz
höher liegt als Widerstand 3.
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In F i g. 2 ist ein Verzögerungskreis gemäß Erfindung dargestellt.
' Be J zeichnend für den Unterschied gegenüber F 1 g.
-1 ist der Umschaltekontakt 11, mit welchem eine zweite Spannung 12
an das Ende des Verzögerungskondensators 4 gelegt wird, das beim Aufladen auf Kath-bdenpotential
liegt. Die Bezugszeichen sind die gleichen wie in F i g. 1. Nachdem der Ladevorgang,des
Kondensators 4 über den Widerstand3 ausgeführt ist, die Kaltkathodenröhrel gezündet
und das Relais 2 angezogen hat, wird über den Umschaltekon#aktll, der mit dem Relais
wirkungsmäßig verbimän ist, eine zweite Spannung an den Kondensator 4
--- ängelegt, die der Startersondenspannung (Starter 8- Kathode
9) entspricht, denn bekanntlich isthäth#Zünden dieser Strecke der Kondensator
4 auf diese -Sondenspannung von beispielsweise 80 Volt bereits entladen worden.
Durch das Anlegen dieser zweiten Spannung, die ebenfalls etwa 80 V beträgt,
wird- ---nun der 'am Starter 8 liegende Anschluß des K öndensators auf etwa
die doppelte Sondenspannung (b.twa 160 Volt) gehoben, wodurch er sich über
die, iiied-erohmige Kopplung des Starters in der Röhre 1 vollständig entladen
kann, d. h., am Ende des Entladevoiganges befinden sich die beiden Anschlußpunkte
d&s Kondensators auf demselben Potential.'Die Entladung des Kondensators 4 erfolgt
also jetzt mittels eines Kontaktes 11, an dessen Isolationswiderstand' keihe
hohen Anforderungen mehr gestellt werden. '
DasEinleiten'eines neuen Funktionsablaufs
erfolgt durch kurzzeitiges: Öffnen des Schalters 6, wie es bereits für die
F i g. 1 beschrieben wurde.
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Die F i g. 3 zeigt im wesentlichen die gleichen Bauelemente
wie- die F i g. 2. Allerdings sind hier verschiedene Möglichkeiten dargestellt,
wie die zweite Spannung an den Verzögerungskondensator angelegt werden kann. Diese-
Möglichkeiten werden im nachfolgenden kurz erläutert. Die Bezeichnung der Bauteile
stimmt mit demjenigen der beiden anderen Figuren überein;. bei zusätzlichen
Bauelementen wurden aber neue Bezugszeich.en eingeführt.
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Beispiel A
Der Verzögerungskondensator4 soll die Röhrel gezündet
habeä uhd-,Iiegt nun auf der Startersondenspannung. Die Entladung des Kondensators
4 wird bei diesem Beispiel dadurch vorgenommen, daß eine gestrichelt gezeidhn#t#e
Verbindungslinie a die Anodenbrennspannulig#-f---(Anodc- 10-Kathode 9), die
etwa 105 Volt betr über den Umschaltekontakt 11
an den Kondensator
legt. Der Kondensator 4 entladet sich somit auf etwa - 25 Volt
(80 Volt - 105 Volt = -25 Volt). Der dadurch verursachte Zeitfehler
bei..einer - Speisespannung von 300 Volt. betragt etwa + 10
Q/o. Dieser F ehler ist aber für die meisten praktischen Anwendungen in Langzeitveizögerungskreisen
belanglos. Der Widerstand 15 bestimmt zu einem gewissen feil die* Entladezeitkonstante
des Verzögerungskondensators 4.
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(In analoger Weise kann die Verbindungslinie a anstatt auf die Anode
auf eine weitere gezündete Elektrode, z. B. Hilfsanode, geführt werden, wobei deren
Zündung und Betrieb über einen hochohmigen mit- dem Speisepotential verbundenen
- Widerstand erfolgt.) Beispiel B Das Entladen des Kondensators 4- wird in-
der Weise vorgenommen, daß nach B-dtätigen des Unischaltekontaktesll über die gestrichelt
gezeichnete Verbin'dungslinie-b das Sondenpotential einer -zweiten Starterelektrode13
an den Kondensator4 angelegt wird. Da nun die Kopplung Starter 13 - Starter
8 geringer ist als die Kopplung des Starters 8 -Anode 10,
erfolgt-'die
Entladung wesentlich langsamer -als beim Beispiel.A. Beispiel C
Der Kondensator
4 wird dadurch entladen, daß über den angezogenen Umschaltekontakt 11 und
die gestrichelt gezeichnete Verbindungslinie C' das Sondenpotential einer zusätzlichen
Hilfsanode 14 ange" legt wird. Die Entladung erfolgt auch hierbei. wesentlich langsamer
als beim Beispiel A.
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- --Beispiel D
Dieses Beispiel ist ähnlich dem Beispie1A
mit einer Ausnahme, daß -zwischen der Anode 10, der gestrichelt gezeichneten
Verbindungslinie d und dem Um# schaltekontakt 11 eine Zenerdiode 27
und der Widerstand 19 eingeschaltet ist. Da die gewählte Zenerdiode
27 einen Spannungsabfall von etwa 25 Volt hat, weist die zweite Spannung,
die nun an den Verzögerungskondensator 4 gelegt ist, ein gleich großes Potential
wie die Startersondenspannung auf, also 80 Volt. Auf diese Weise erfolgt
die Entladung des Verzögerungskondensators 4 vollständig. Beispiel E
über
die gestrichelt gezeichnete Verbindungs#-leitung e gelangt mittels einer Stabilisierungsröhre
16
und über Widerstand 17 eine zweite Spannung auf den Verzögerungskondensator
4, die gleich der Startersondenspannung ist, d. h., daß auch in diesem Fall
der Kondensator 4 nach Anlegen dieser Spannung vollständig entladen wird.
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F i g. 4 zeigt einen gleichen Verzögerungskreis, wie er in
den früheren Figuren beschrieben worden ist. Allerdings ist hierbei der Umschaltekontakt
11 durch einen Arbeitskontakt 18 und einen Widerstand 19
ersetzt
worden. Der Wert dieses Widerstandes beträgt maximal etwa ein Hundertstel des Ladewiderstandes3.
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In der F i g. 5 handelt es sich um einen Verzö gerungskreis,
bei welchem zur Stabilisierung der Ladespannung des Verzögerungskondensators 4 zwei
Stabilisierungsröhren 20, 21 in bekannter Weise angeordnet sind. Hierbei soll die
Brennspannung der Sta-' bilisierungsröhre 21 gleich der Startersondenspannung
sein.
Der Arbeitskontakt 22 ist nun zwischen den beiden Stabilisierungsröhren und am unteren
Ende des Verzögerungskondensators4 angeordnet. Der Verzögerungskondensator 4 kann
also ohne Mehraufwand mittels des Kontaktes 22 ebenfalls vollständig entladen werden.
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Für alle bis jetzt besprochenen Figuren (Fig. 1
bis
5) ist noch folgende Tatsache interessant: Diese Schaltungen weisen keine
Rückstellmöglichkeiten während der Arbeitsphase auf, d. h., wenn der Schalter
6 während des Ablaufes der Verzögerungszeit geöffnet wird - also während
der Aufladedauer des Kondensators 4 -, findet keine Entladung des Kondensators
4 statt. Dies bedeutet, daß, wenn der Schalter 6 wiederum in der gezeigten
Lage ist, sich der Kondensator 4, vom vorher erreichten Niveau ausgehend, weiter
aufladet, bis daß er die Zündspannung Starter 8 - Kathode 9 erreicht
hat und die Röhre 1 zündet.
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In der F i g. 6 hingegen ist ein Verzögerungskreis mit Rückstellung
während der Arbeitsphase dargestellt. Dies bedeutet, daß der Kondensator 4 durch
Umlegen des Schalters 6 auch während der Verzögerungszeit entladen werden
kann. Zu diesem Zweck ist ein weiterer Kondensator 24 mit einem niederohmigen Strombegrenzungswiderstand
25 vorgesehen. Die Spannung dieses Kondensators wird nach Umlegen des Schalters
6 über eine Diode 26 auf die Anode 10 der Röhre 1 und
auf die untere Seite des Kondensators 4 gegeben. Wenn also der Schalter
6
in die entgegengesetzte Lage als in F i g. 6 dargestellt gebracht
wird, liegt die volle Speisespannung von z. B. 300 Volt an der Röhre
1, und der Verzögerungskondensator 4, der sich noch nicht voll aufgeladen
hat, erhält die Summe von Speisespannung und Ladespannung. Dies verursacht die Zündung
der Starterstrecke. Die Strecke Anode 10- Kathode 9
zündet dadurch ebenfalls.
Das Relais 2 zieht aber wegen der parallelgeschalteten Diode 26 nicht an
und bewirkt also keine Schaltfunktionen. Der Kondensator 4 kann sich nun wieder
entladen, und zwar ähnlich wie in Beispiel A auf - 25 Volt.
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Selbstverständlich können in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung
Verzögerungskreise, wie sie in den Figuren beschrieben sind, mit oder ohne Rückstellung
während der Arbeitsphase in Kombination mit den verschiedenen Arten des Anlegens
der zweiten Spannung an den Verzögerungskondensator betrieben werden, ohne Rücksicht
darauf, ob es sich nun um unstabilisierte oder stabilisierte Verzögerungskreise
handelt.