DE1238503C2 - Elektronischer generator fuer ein batteriebetriebenes geraet - Google Patents

Description

brechen. Diese Unterbrechung der erregten Hochfrequenz wird im einfachsten Fall dadurch erzielt, daß in die Gitterzuleitung der Audionröhre ein passend gewählter Kondensator und parallel hierzu ein entsprechend hochohmiger Ableitwiderstand geschaltet wird, wodurch eine periodische negative Aufladung und Entladung des Gitters erfolgt und damit die erregte Hochfrequenzschwingung periodisch ein- und aussetzt. Diese Unterbrecherfrequenz wird überhörfrequent gewählt, um eine Störung der zu empfangenden Niederfrequenz zu vermeiden. Es ist auch bekannt, durch eine geeignete Wahl der Zeitkonstante T eines /iC-Gliedes, diese Pendelfrequenz in den Hörbereich zu verlegen, doch ist dann der zu empfangenden Tonfrequenz ein zwitschernder Ton überlagert.

Auch diese Anordnung kann wegen ihrer ganz andersartigen Problemstellung keine Anregung zur Lösung der dem erfindungsgemäßen elektronischen Generator gestellten Aufgabe geben.

Diese Aufgabe besteht nämlich darin, ausgehend von einem elektronischen Generator der eingangs genannten Art, den Generator als eine intermittierende Tonfolge abgebender Tongenerator auszubilden, der einerseits einen geringen schaltungstechnischen Aufwand und andererseits einen hohen Wirkungsgrad bei Betrieb aus einer Monozelle aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Die Einrichtung nach der Erfindung hat nicht nur den Vorteil eines geringen technischen Aufwandes und eines hohen Wirkungsgrades, d. h. also eines geringen Stromverbrauches, sondern es läßt sich auch durch geeignete Wahl sowohl der Abmessungen des Wandlers als auch der elektrischen Daten der Widerstände und des Kondensators sowohl die Tonhöhe als auch die Unterbrecherfrequenz in weiten Grenzen variieren, wobei von der Voraussetzung ausgegangen wird, daß ein periodisch unterbrochenes tonfrequentes Wecksignal wesentlich angenehmer empfunden wird als ein Dauerton. Diese Einrichtung ist auch erheblich einfaeher als ein Multivibrator oder eine von der Uhr mechanisch gesteuerte Unterbrechereinrichtung.

Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines Tongenerators nach der Erfindung,

Fig. 2 die Kurvenform der Steuerspannung des Transistors in der Schaltung nach F i g. 1,

F i g. 3 die Kurvenform der Arbeitsspannung des Transistors in der Schaltung nach Fig. 1,

Fig.4 einen elektroakustischen Wandler für die zu erzeugende Tonfrequenz.

In F i g. 1 ist mit Tein Transistor bezeichnet, welcher in Emitterschaltung arbeitet und in dessen Steuerkreis eine Steuerwicklung Li liegt, welche einerseits mit der Basis des Transistors T verbunden ist und welche andererseits über Widerstände R2, Rt an einen Kontakt eines Schalters 5 angeschlossen ist. Zwischen diesem Kontakt des Schalters S bzw. dem Widerstand /?i und dem Kollektor des Transistors T liegt eine Arbeitswicklung Li, welche mit der Steuerwicklung Li induktiv gekoppelt ist. Eine an dem Schalter angeschlossene Spannungsquelle Ub ist mit ihrem anderen Pol mit dem Emitter des Transistors T verbunden. Zwischen einem Punkt P des Steuerkreises und dem Emitter des Transistors Tistein Kondensator Cvorgesehen.

Beim Schließen des Schalters S wird durch den, die Wicklung Li durchfließenden Stromstoß in der Wicklung Li ein Spannungsstoß induziert. Die Wicklungen Li und Li sind so gepolt, daß durch diesen Spannungsstoß der Transistor Tgeöffnet wird. Nachdem die Stromänderung im Arbeitskreis zu Null geworden ist, wird auch die in der Wicklung L\ induzierte Spannung zu Null, und der Transistor Twird schlagartig gesperrt. Nachdem die durch den Abschaltvorgang in den beiden Spulen gespeicherte Energie abgebaut ist, wird der Transistor T erneut leitend, und das Arbeitsspiel wiederholt sich nunmehr von neuem.

Den Wicklungen L\ und Li ist ein mechanischer Schwinger zugeordnet, dessen Eigenfrequenz mindestens angenähert gleich der Eigenfrequenz des Sperrschwingers ist. Als mechanischer Schwinger ist ein elektroakustischer Wandler vorgesehen. In F i g. 2 stellt ein Kurventeil 1 den Steuerspannungsverlauf des Transistors Tfür den genannten Fall der Frequenzübereinstimmung dar. Deutlich sind die beim Abschalten des Transistors ^auftretenden Spannungsspitzen sowie ein durch den Wandler induzierter, nahezu sinusförmiger Spannungsverlauf zu erkennen. Der Transistor ist während der Zeitabschnitte ii leitend und während der Zeitabschnitte ti gesperrt. Die Kurve 2 veranschaulicht die Eigenfrequenz des elektroakustischen Wandlers. Die Synchronisierung der Impulsfrequenz des Sperrschwingers durch die schwingende Membran geht aus F i g. 2 ohne weiteres hervor.

Die an der Spule Li liegende Spannung hat gemäß F i g. 3 die umgekehrte Polarität der Steuerspannung. Die Kurvenform ist ähnlich der der Steuerspannung, wobei im Anschluß an die Abschaltspannungsspitzen deutlich die sinusförmige Schwingung, die von der Membran verursacht wird, sichtbar ist.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 dient zur Erzeugung einer Tonfrequenz. Die beiden Wicklungen Li und Li sind induktiv miteinander gekoppelt und die Schallabstrahlung erfolgt durch eine vom Magnetfluß der beiden Spulen zu Schwingungen angeregten Membran.

Um ein intermittierendes Arbeiten des Generators zu erreichen, ist der Kondensator C im Steuerkreis des Transistors Tvorgesehen. Durch die in der Wicklung Li induzierte Spannung wird der Kondensator C während der Zeit ii, während der der Transistor T leitend ist, aufgeladen. Das hierbei an seinem basisseitigen Belag liegende Potential hat gegenüber dem durch die in der Wicklung Li induzierte Spannung an der Basis des Transistors Tauftretende Potential umgekehrte Polarität. Nach einer durch die Dimensionierung der Schaltelemente, insbesondere von C, R\ und Ri bestimmten Anzahl von Membranschwingungen, ist der Kondensator C so weit aufgeladen, daß die in der Wicklung Li induzierte Spannung nicht mehr ausreicht, um den Transistor zu öffnen. Es tritt eine Signalpause ein, während der der Kondensator C über den Widerstand R\ so weit umgeladen wird, bis die Tonfrequenzschwingungen erneut einsetzen können.

Durch den Widerstand Ri wird der die Basis-Emitter-Strecke durchfließende, durch die in der Wicklung Li induzierte Spannung hervorgerufene Strom begrenzt; der in der Wicklung Li induzierte Spannungsstoß steuert die Basis des Transistors nicht zu stark durch. Die in der Wicklung Li gespeicherte magnetische Energie wird relativ langsam abgebaut, wodurch die Synchronisierung des Sperrschwingers durch die Membran erleichtert wird.

In F i g. 4 ist ein elektroakustischer Wandler gezeigt,

welcher einen U-förmigen Tragkörper 3 aufweist, auf dem ein Dauermagnet 4 befestigt ist. Der Dauermagnet 4 trägt weichmagnetische Polstücke 5, auf denen die beiden Wicklungen Li, Li vorgesehen sind. Mit dem Tragkörper 3 wird eine Membran 6 derart verbunden, daß zwischen dieser und den Polstücken 5 ein kleiner Luftspalt verbleibt.

Die Eigenfrequenz der Membran ist abhängig von ihren geometrischen Abmessungen, von der Vorspannung durch das Dauermagnetfeld und von der Dichte des verwendeten Materials. Um bei kleinen geometrischen Abmessungen der Membran eine möglichst tiefe Eigenfrequenz zu erreichen, weist die Membran einen Schlitz 7 auf. Die Eigenfrequenz beträgt hierbei nur einen Bruchteil der Eigenfrequenz der ungeschlitzten Membran.

Die oben beschriebene Schaltungsanordnung ist in Verbindung mit einem elektroakustischen Wandler, wie eingangs erwähnt, als Weckeinrichtung einer elektrischen Uhr zugeordnet. Der Schalter ist hierbei durch im Gehwerk vorgesehene Mittel zu einem vorwählbaren Zeitpunkt bzw. Zeitpunkten geschlossen, wodurch die Weckeinrichtung eingeschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Elektronischer Generator für ein batteriebetriebenes Gerät unter Verwendung eines Sperrschwingers mit einem Transistor, in dessen Steuerkreis eine Steuerwicklung und in dessen Arbeitskreis eine an die Steuerwicklung induktiv rückgekoppelte Arbeitswicklung vorgesehen sind, wobei die in der Arbeitswicklung erzeugten Impulse zur Erregung eines in einem elektromagnetischen Antriebskreis schwingenden Resonatorteils dienen, ferner mit einem an den Basis-Emitter-Kreis des Transistors angeschlossenen Kondensator und einem mit diesem zusammenwirkenden Widerstand, wobei die Impulsfolgefrequenz des Sperrschwingers durch entsprechende Bemessung der frequenzbestimmenden Schaltelemente etwa gleich der Eigenfrequenz des Resonatorteils ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator als Tongenerator für elektronische Weckeruhren ausgebildet ist, nämlich derart, daß das schwingende Resonatorteil eine Membran (6) zur Tonerzeugung ist, daß ferner ein Schalter (S) vorgesehen ist, welcher durch im Gehwerk der Uhr vorgesehene Mittel zu einem vorwählbaren Zeitpunkt schließbar ist und die Spannungsquelle mit dem Sperrschwinger verbindet, daß weiterhin der erste (B\) und ein zweiter Widerstand (R2) in Reihe zwischen das nicht mit der Basis des Transistors (T) verbundene Ende der Steuerwicklung (L\) und dem vom Emitter abgewandten Batteriepol eingeschaltet sind, derart, daß die beiden Widerstände einen Spannungsteiler bilden, zwischen dessen Abgriff und dem emitterseitigen Pol der Batterie ein Kondensator (C) eingeschaltet ist, der zusammen mit den beiden Widerständen derart bemessen ist, daß der Kondensator durch die in der Steuerwicklung (L\) induzierte Spannung schrittweise aufgeladen wird und den Transistor (T) nach einer Anzahl von Schwingungen sperrt.

   Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Generator für ein batteriebetriebenes Gerät unter Verwendung eines Sperrschwingers mit einem Transistor, in dessen Steuerkreis eine Steuerwicklung und in dessen Arbeitskreis eine an die Steuerwicklung induktiv rückgekoppelte Arbeitswicklung vorgesehen sind, wobei die in der Arbeitswicklung erzeugten Impulse zur Erregung eines in einem elektromagnetischen Antriebskreis schwingenden Resonatorteils dienen, ferner mit einem an den Basis-Emitter-Kreis des Transistors angeschlossenen Kondensator und einem mit diesem zusammenwirkenden Widerstand, wobei die Impulsfolgefrequenz des Sperrschwingers durch entsprechende Bemessung der frequenzbestimmenden Schaltelemente etwa gleich der Eigenfrequenz des Resonatorteils ist.

   Aus der DT-AS 11 19 399 ist bereits ein elektronischer Generator für einen batteriebetriebenen Rasierapparat bekanntgeworden, bei welchem ein Sperrschwinger zur Impulserzeugung für den als Resonatorteil dienenden Schwinganker vorgesehen ist. Dieser Sperrschwinger ist aus einem Transistor mit einer Steuerwicklung und einer induktiv mit dieser rückgekoppelten Arbeitswicklung aufgebaut, wobei ein im Basis-Emitter-Kreis des Transistors angeordneter Kondensator und ein mit diesem zusammenwirkender Widerstand zur Vorspannungserzeugung für den Sperrschwinger dienen. Bei dieser Anordnung ist die Impulsfolgefrequenz des Sperrschwingers durch entsprechende Bemessung der frequenzbestimmenden Schaltelemente etwa gleich der Eigenfrequenz des Schwingankers.

   Aus batteriebetriebenen Weckeinrichtungen entsprechend der CH-PS 3 46 181 ist es bereits bekanntgeworden, einen batteriebetriebenen Rundfunkempfänger mit einer Uhr, einem tonfrequenten Schwingungserzeuger und entsprechenden Umschalteinrichtungen auszurüsten, so daß dieser wahlweise für den Rundfunkempfang und als Weckeinrichtung benutzbar ist. Bei auf Wecken umgeschalteter Anlage wird zum Weckzeitpunkt von der Uhr ein Kontakt geschlossen, wodurch der Schwingungserzeuger und der an diesen angeschlossene Niederfrequenzverstärker an Spannung gelegt werden, so daß in den Lautsprecher ein tonfrequentes Wecksignal ertönt.

   Aus der CH-PS 3 45 303 ist es ferner bekannt, zur Wecksignalerzeugung an Stelle eines Rundfunkempfängers nur eine aus einem tonfrequenten Schwingungserzeuger, einem Niederfrequenzverstärker und einem Lautsprecher bestehende Weckeinrichtung zu benutzen, die von der Uhr zum Weckzeitpunkt eingeschaltet wird. Auch ist dabei schon vorgesehen z. B. durch Verwendung eines Multivibrators ein periodisch unterbrochenes tonfrequentes Wecksignal zu erzeugen.

   Der mit der im Vorausgehenden beschriebenen Wecksignalerzeugungsanlage verbundene technische Aufwand ist, abgesehen von dem hohen Strombedarf, beträchtlich und eine solche Einrichtung daher entsprechend teuer.

   Es ist auch ferner bekannt, von einer Trockenbatterie gespeiste Grubenlampen mit einem von der gleichen Battterie gespeisten elektroakustischen Signalgeber auszurüsten, der einen von einem Transformator betriebenen elektroakustischen Wandler aufweist (DT-AS 10 16 310). Zur Schwingungserzeugung liegt die Transformatorwicklung in Reihe zu der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors und der Trockenbatterie und ein Teil der Transformatorwicklung ist so an Basis und Emitter des Transistors angeschlossen, daß Selbsterregung auftritt. Der elektroakustische Wandler ist hierbei so ausgelegt, daß er in Resonanz mit dem erregten elektrischen Schwingungskreis ist, wodurch ein hoher akustischer Wirkungsgrad erreicht werden soll.

   Wird die Anlage an Spannung gelegt, so wird ein konstantes tonfrequentes Signal erzeugt.

   Diese bekannte Anordnung, welche sich an und für sich auf eine zur Erfindung unterschiedliche technische Gattung bezieht, ist im Hinblick auf den vorliegenden Zusammenhang aufwendig gebaut, da sie einen Transformator benötigt. Ferner ist bei dieser Anordnung ein intermittierender Betrieb nicht möglich.

   Ferner ist es aus der Rundfunkempfangstechnik bekannt (Lehrbuch der Elektronenröhren, 3. Band »Rückkopplungen«, S. 48 bis 51, Verlag S. Hirzel, Leipzig 1944), bei einer Audionschaltung (Gleichrichterschaltung) zur Empfindlichkeitssteigerung eine sogenannte Pendelrückkopplung vorzusehen, d. h. die Rückkopplung so weit zu treiben, daß eine Selbsterregung der zu empfangenden und gleichzurichtenden Hochfrequenz auftritt, und diese selbsterregte Schwingung mittels einer überhörfrequenten Hilfsschwingung, der sogenannten Pendelfrequenz, periodisch zu unter-