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Impulsgenerator mit einem schaltbaren Vierschichtgleichrichter Die
Erfindung bezieht sich auf einen selbstschwingenden (freilaufenden) Impulsgenerator.
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Es sind gesteuerte Vierschichtgleichrichter bekanntgeworden, deren
Kennzeichen es ist, daß sie bei Anlegung eines Triggerimpulses an deren Steuerelektrode
in den leitenden Zustand versetzt werden, hierauf in dem leitenden Zustand verbleiben,
selbst wenn der Triggerimpuls aufhört, wirksam zu sein, bis der Kathoden-Anoden-Strom
praktisch auf Null abfällt. Diese bekannten gesteuerten Gleichrichter können nun
in einer solchen Art hergestellt werden, daß sie eine zusätzliche Eigenschaft erhalten,
indem sie durch einen Impuls eingeschaltet werden können und darauf leitend sind
und durch einten Impuls mit entgegengesetzter Polarität der ebenfalls an die Steuerelektrode
angelegt wird, augenblicklich abgeschaltet werden können, so daß ein solcher Vierschichtgleichrichter
nun als ein elektronischer Schalter wirkt, der durch Impulse ein- und ausgeschaltet
werden kann. In der nachstehenden Beschreibung soll ein solcher Vierschichtgleichrichter
stets als an der Steuerelektrode »schaltbarer Vierschichtgleichrichter« bezeichnet
werden.
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Ein Impulsgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem an
einer Gleichstromquelle anliegenden, an der Steuerelektrode schaltbaren Vierschichtgleichrichter,
in dessen Anoden-Kathoden-Stromkreis eine Belastung geschaltet ist, ist dadurch
gekennzeichnet, daß an der Kathode des schaltbaren Gleichrichters ein Kondensator
anliegt, dessen andere Seite über zwei parallele Stromkreise an der Steuerelektrode
des schaltbaren Gleichrichters anliegt und diese parallelen Stromkreise je eine
Vierschichtdiode enthalten, denen jeweils eine Diode vorgeschaltet ist, wobei die
Durchlaßrichtungen der beiden parallelen Stromkreise entgegengesetzt sind, und daß
die beiden parallelen Stromkreise über einen Widerstand mit einem Abgriff eines
zweiten Widerstandes verbunden sind, der an der positiven und negativen Klemme der
Gleichstromquelle anliegt.
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In den Zeichnungen zeigen F i g. 1 bis 5 Schaltungsschaubilder, die
fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen.
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Das Ausführungsbeispiel, das in F i g. 1 gezeigt ist, ist ein freilaufender
Impulsgenerator, der mit einer ersten und einer zweiten Klemme 11,12 versehen ist,
die an eine Gleichstromquelle 13 angeschlossen sind, so daß sie sich in Betrieb
auf einer positiven bzw. negatvien Polarität befinden. Ferner ist eine dritte Klemme
14 vorgesehen, die im Betrieb sich auf einem Potential befindet, das zwischen den
Potentialen der Klemme 11 und der Klemme 12 liegt. Zu diesem Zweck
ist die Klemme 14 in zweckdienlicher Weise über einen Widerstand 10 mit einem verschiebbaren
Abgriff auf einem Widerstand 15 verbunden, der die Klemmen 11 und 12 überbrückt.
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An die Klemme 11 ist ferner die Anode eines schaltbaren Vierschichtgleichrichters
16 angeschlossen, dessen Kathode mit der Klemme 12 über eine Belastung 17
verbunden ist. Die Kathode des schaltbaren Vierschichtgleichrichters 16 liegt außerdem
an der Klemme 14 über einen Kondensator 18 an und ist in Reihe mit einem Widerstand
10 verbunden, wobei eint Punkt, der zwischen dem Kondensator 1$ und dem Widerstand
10 liegt, mit dem einen Ende eines Widerstandes 21 über zwei parallele Bahnen verbunden
ist, von denen die eine eine Diode 22 und eine Vierschichtdiode 23 in Reihe, und
die andere Diode 24 und eine Vierschichtdiode 25 in Reihe enthalten. Die Dioden
24, 25 sind, wie gezeigt, zu den Dioden 22, 23 entgegengesetzt gerichtet geschaltet.
Das andere Ende des Widerstandes 21 ist mit der Steuerelektrode des schaltbaren
Vierschichtgleichrichters 16 verbunden.
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In Betrieb ist, unter Annahme, daß sich die Klemme 11 und der veränderbare
Punkt am Widerstand 15 auf den Potentialen von 200 bzw. 100 Volt befinden, die Klemme
12 geerdet und die Zündspannung der Vierschichtdioden 23, 25 soll 20 Volt betragen.
Anfänglich wird der Kondensator 18 über den Widerstand 10 und die Belastung
17 aufgeladen,
bis die Spannung an dem Kondensator 18 die
Höhe von 20 Volt erreicht. An diesem Punkt wird die Vierschichtdiode 25 gezündet,
und der Kondensator wird über das Gatter und die Kathode des schaltbaren Gleichrichters
und den Widerstand 21 entladen, wobei der schaltbare Vierschichtgleichrichter 16
in den leitenden Zustand versetzt wird. Das Potential der Kathode des schaltbaren
Gleichrichters steigt auf annähernd 200 Volt und der Kondensator wird nun mit der
entgegengesetzten Polarität aufgeladen, bis die Vierschichtdiode 23 gezündet wird.
An diesem Punkt wird der Kondensator über den Widerstand 21 und die Kathode und
die Steuerelektrode des schaltbaren Gleichrichters 16 entladen, wobei der letztere
abgeschaltet wird. Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis die Zufuhr unterbrochen wird.
Die Dioden 22, 24 verhindern hierbei eine Zündung der Dioden 23, 25 durch die umgekehrten
Spannungen.
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Durch die Änderung des Abgriffs auf dem Widerstand 15 kann das »Ein«-
oder »Aus«-Verhältnis in jedem Zyklus von einem vollständigen »Ein«-Zustand, wenn
das Potential sich zwischen 180 und 200 Volt befindet, und einem vollständigen »Aus«-Zustand,
wenn das Potential geringer als 20 Volt ist, verändert werden.
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In einem abgeänderten Ausführungsbeispiel, das in F i g. 2 gezeigt
ist, ist der Widerstand 10 mittels einer Diode 26 überbrückt und der Widerstand
15 durch die Widerstände 15 a und 15 b derart ersetzt, daß das Potential
an der Klemme 14 20 Volt beträgt. Indessen soll die Zündspannung der Vierschichtdiode
23, 25 jetzt 30 Volt betragen. Es ist eine Einrichtung zum Triggern der Vierschichtdiode
25 vorgesehen, um diese einzuschalten und hierbei zu bewirken, daß der schaltbare
Vierschichtgleichrichter eingeschaltet wird. Diese Einrichtung enthält zweckdienlicherweise
einen Impulsgenerator 27, der mit der Anode einer Vierschichtdiode 25 über einen
Stromkreis geschaltet ist, der einen Kondensator 28, einen Widerstand 29 und eine
Diode 31 enthält. Das Abschalten des schaltbaren Vierschichtgleichrichters wird
automatisch wie in F i g. 1 bewirkt. Die Diode 26 schaltet den Widerstand 10 kurz,
wenn der Kondensator 18 über die Belastung 17 auf eine entsprechende Höhe aufgeladen
wird.
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In einem Abänderungsbeispiel der F i g. 1, die in F i g. 3 gezeigt
ist, sind die Widerstände 10 und 15 weggelassen, und die Klemmen 12 und 11 sind
über einen Widerstand 32 und eine Zenerdiode 34 und einen Widerstand 35 in Reihe
verbunden, ein Punkt, der zwischen dem Widerstand 32 und der Zenerdiode 33 liegt,
ist mit der Klemme 14 über eine Diode 38 und einen veränderbaren Widerstand 39 in
Reihe verbunden. Darüber hinaus ist ein Punkt, der zwischen der Zenerdiode 34 und
dem Widerstand 35 liegt, auch mit der Klemme 14 über eine weitere Diode 36 und einen
veränderbaren Widerstand 37 in Reihe geschaltet. Die Dioden 36, 38 sind entgegengesetzt
gerichtet geschaltet und die Anordnung ist derart, daß die »Ein«- und »Aus«-Perioden
des schaltbaren Gleichrichters 16 mittels der veränderbaren Widerstände 37, 39,
die die Höhe der Rufladung des Kondensators bestimmen, unabhängig verändert werden
können.
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In dem Ausführungsbeispiel einer Motorgeschwindigkeitssteuerschaltung,
die in F i g. 4 gezeigt ist, wird die Belastung 17 durch den Anker eines Motors
gebildet und ist durch einen Widerstand 41 und eine Diode 42 parallel überbrückt.
Darüber hinaus ist der Widerstand 15 durch einen Widerstand 43 in Reihe mit dem
Kollektor und Emitter eines Transistors 44 ersetzt, dessen Basis mit der Klemme
12 über einen Widerstand 45 und einer Zenerdiode 46 in Reihe mit einem Gleichstromgenerator
47 geschaltet ist, der durch den Motor betätigt wird.
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Die Anordnung ist derart, daß wenn sich der Transistor 44 im nichtleitenden
Zustand befindet, der Kondensator 18 aufgeladen wird, bis die Vierschichtdiode 25
gezündet wird. An diesem Punkt wird der Vierschichtgleichrichter 16 eingeschaltet.
Der Kondensator 18 wird durch den Transistor 44 verhindert, sich in der entgegengesetzten
Richtung aufzuladen. Wenn die Motorgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht
hat, erreicht die Ausgangsspannung des Generators 47 die Zündspannung der Zenerdiode
46, und der Transistor 44 wird in den leitenden Zustand versetzt. Der Kondensator
18 wird nun über den Transistor 44 aufgeladen, bis die Vierschichtdiode 23 gezündet
wird. An diesem Punkt wird der Vierschichtgleichrichter 16 abgeschaltet. Der Zyklus
wiederholt sich dann entsprechend wieder. Die Diode 42 bildet eine Bahn für eine
gegenelektromotorische Kraft, wenn der Gleichrichter 16 abgeschaltet ist, und der
Widerstand 41 stellt sicher, daß, wenn der Motor zum erstenmal erregt wird, keine
Gefahr besteht, daß der Strom nicht ausreicht, um den Gleichrichter 16 in den leitenden
Zustand zu schalten, wenn das Signal an der Steuerelektrode aufgehoben ist.
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Die Gleichstromquelle in F i g. 4 kann durch einen vollständig oder
zum Teil geglätteten Wechselstrom ersetzt werden. Wenn die Stromquelle einen hohen
Kräuselgehalt aufweist, ist es vorteilhaft, diesen Strom direkt dem Vierschichtgleichrichter
16 und dem Motor zuzuführen, der Strom der an den Widerstand 43 angelegt wird, muß
indessen geglättet werden.
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Die Schaltung nach F i g. 4 kann außerdem als ein Spannungsregler
für einen gleichstromerregten Wechselstromerzeuger benutzt werden. In diesem Fall
ist die Belastung 17 eine Erregerwindung eines Wechselstromerzeugers, und die Ausgangsspannung
des Wechselstromerzeugers oder ein Teil dieser Ausgangsspannung dient dem gleichen
Zweck wie der Generator 47. Eine zusätzliche Stromquelle ist mindestens für eine
anfängliche Erregung erforderlich.
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Es kann festgestellt werden, daß F i g. 4 ein besonderes Ausführungsbeispiel
eines Gleichstromverstärkers zeigt, in dem ein Signal mit einer niedrigen Leistung
an die Transistorsteuerungen und ein Signal mit einer größeren Leistung an die Belastung
angelegt wird. In F i g. 4 wird die volle Erregung der Belastung bei einem Null-Eingang
zum Transistor erhalten. Indessen kann auch durch Verbindung des Emitters des Transistors
mit der Klemme 11 und des Kollektors mit der Klemme 12 über den Widerstand 43 erreicht
werden, daß keine Erregung der Belastung erfolgt, wenn der Eingang zum Transistor
gleich Null ist.
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Die Schaltung des Ausführungsbeispiels, das in F i g. 5 gezeigt ist,
weist eine Belastung 17, die an den Anodenstromkreis des Vierschichtgleichrichters
16 angelegt ist, und eine Klemme 14 auf, die mit einer Steuerschaltung 48
verbunden ist. Die Klemme 14 ist ferner mit der Klemme 11 über die Widerstände 49,
51 verbunden, wobei ein Punkt, der zwischen diesen Widerständen liegt, über eine
Diode 52 an die
Anode des Vierschichtgleichrichters 16 angeschlossen
ist.
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In Betrieb wird der Kondensator 18 über die Widerstände 51, 49 aufgeladen,
bis die Vierschichtdiode 25 gezündet wird. An diesem Punkt wird der Gleichrichter
16 eingeschaltet. Wenn die Steuerschaltung 48 nicht wirksam ist, bleibt der schaltbare
Gleichrichter 16 eingeschaltet; wenn jedoch die Schaltung 48 betätigt wird, wird
die Klemme 14 auf einem höheren negativen Potential als die Klemme 12 aufrechterhalten,
so daß der Kondensator 18 in dem entgegengesetzten Sinn aufgeladen wird, bis die
Vierschichtdiode 23 gezündet wird und der schaltbare Gleichrichter 16 abgeschaltet
wird.
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In dem Fall, in dem es zulässig ist, daß der Ladestrom durch die Belastung
fließt, können der Widerstand 51 und die Diode 52 weggelassen werden. Der Widerstand
49 ist dann zwischen der Klemme 14 und der Anode des schaltbaren Vierschichtgleichrichters
16 angeschaltet.
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Es kann festgestellt werden, daß die Diode 22 in F i g. 5 weggelassen
werden kann. Dieses hat keinen Einfluß auf die Wirkung der Schaltung, vorausgesetzt,
daß die Zündspannung der Vierschichtdiode 25 im Vorwärtssinn kleiner ist als die
umgekehrte Zündspannung der Vierschichtdiode 23.
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Die Schaltung, die in F i g. 5 gezeigt ist, kann für die verschiedensten
Zwecke benutzt werden. Beispielsweise kann die Belastung eine Erregerwindung eines
Dynamos sein, und die Steuerschaltung 48 kann automatisch mittels eines Dynamo bei
einer vorbestimmten Spannung betätigt werden.