DE1614825C3 - Circuit arrangement for automatically adhering to specified pre- and post-heating times for electron tubes - Google Patents
Circuit arrangement for automatically adhering to specified pre- and post-heating times for electron tubesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum automatischen Einhalten vorgegebener Vor- und Nachheizzeiten beim Betrieb von Elektronenröhren, deren Anoden- und gegebenenfalls Gitterspannungen einerseits beim Inbetriebsetzen erst dann eingeschaltel werden dürfen, wenn die Kathoden der Röhren eine vorgegebene Zeitlang geheizt worden sind (Vorhei· zung), und andererseits nach einem Netzausfall erst dann wieder eingeschaltet werden dürfen, wenn die Kathoden während einer anderen vorgegebenen Zeitdauer, die von der Zeitdauer des Netzausfalls abhängt, nachgeheizt worden sind (Nachheizung), bei der an eine Betriebsspannungsquelle, die bei Ausfall der Anoden- und gegebenenfalls der Gitterspannung etwa gleichzeitig und gleich lang ausfällt, einerseits eine Reihenschaltung aus einem spannungsgesteuerten elektronischen Schaltelement, z. B. einem Schalttransistor, und einer durch den Schaltstrom des Schaltelementes steuerbare Schalteinrichtung, die die Anoden- und gegebenenfalls die Gitterspannung schaltet und die z. B. ein Schaltrelais ist, und andererseits eine Reihenschaltung aus einem mit einem Entladewiderstand überbrückten Kondensator, einer Ladediode und einem Ladewiderstand angeschlossen ist und bei der der Kondensator zusammen mit seinem ihm parallelliegenden Entladewiderstand parallel zur Steuerstrecke des spannungsgesteuerten elektronischen Schaltelementes geschaltet ist.The invention relates to a circuit arrangement for automatically complying with predetermined pre- and Post-heating times when operating electron tubes, their anode and, if applicable, grid voltages on the one hand, may only be switched on during commissioning if the cathodes of the tubes have a have been heated for a specified period of time (preheating) and, on the other hand, only after a power failure may then be switched on again if the cathodes are used for a different specified period of time, which depends on the duration of the power failure, have been reheated (reheating) at which on an operating voltage source which, if the anode voltage and possibly the grid voltage fails, for example fails simultaneously and of the same length, on the one hand a series connection of a voltage-controlled electronic switching element, e.g. B. a switching transistor, and one by the switching current of the Switching element controllable switching device, which the anode and optionally the grid voltage switches and the z. B. is a switching relay, and on the other hand, a series circuit of one with a discharge resistor bridged capacitor, a charging diode and a charging resistor connected and in which the capacitor is parallel with its discharge resistor lying parallel to it is connected to the control path of the voltage-controlled electronic switching element.
Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist beispielsweise aus der DT-AS 10 59 115 bekannt. Als spannungsgesteuerte elektronische Schaltelemente finden bei der bekannten Schaltungsanordnung Elektronenröhren Verwendung.A circuit arrangement of this type is known from DT-AS 10 59 115, for example. As voltage controlled Electronic switching elements find electron tubes in the known circuit arrangement Use.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannung über dem Kondensator der bekannten Anordnung bei Netzausfall beschleunigt abzubauen, um ein sicheres Schalten des spannungsgesteuerten elektronischen Schaltelementes und damit der durch dessen Schaltstrom gesteuerten Schalteinrichtung zu gewährleisten. Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von vier Figuren erläutert.The invention is based on the object of the voltage across the capacitor of the known arrangement In the event of a power failure, it can be dismantled more quickly to ensure safe switching of the voltage-controlled electronic Switching element and thus the switching device controlled by its switching current guarantee. The solution to the problem is characterized in claim 1. Advantageous configurations of the invention are mentioned in the subclaims. The invention is described below with reference to four figures explained.
Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach 7 i g. 1 besteht das spannungsgesteuerte Schaltelement ms einem Transistor T, der wegen seines erforderichen großen Eingangswiderstandes zweckmäßig — vie gezeigt — ein Feldeffekttransistor vom Anreicheungstyp ist. Er arbeitet als Schalttransistor.In the embodiment of the invention according to 7 i g. 1, the voltage-controlled switching element ms consists of a transistor T which, because of its required large input resistance, is expediently - as shown - an enrichment type field effect transistor. It works as a switching transistor.
In seinem Schaltstromkreis ist in Reihe mit dem Transistor die Erregerwicklung eines elektromechanischen Relais Z vorgesehen, das in manchen Anwendungsfällen auch durch eine andere, durch einen Schaltstrom steuerbare Schalteinrichtung an sich bekannter Art ersetzbar ist. Wegen der relativ hohen Ströme, die üblicherweise beim Ein- und Ausschalten von Elektronenröhren mit vorgeschriebenen Vor- und Nachheizzeiten zu schalten sind, ist für diese Schalteinrichtung, die die Anoden- und gegebenenfalls die Gitterspannung schaltet, die Verwendung eines elektromechanischen Relais jedoch besonders zweckmäßig. In its circuit, the field winding of an electromechanical is in series with the transistor Relay Z provided, which in some applications by another, by a Switching current controllable switching device known per se Type is replaceable. Because of the relatively high currents that usually occur when switching on and off of electron tubes are to be switched with prescribed pre- and post-heating times, is for this switching device, which switches the anode and possibly the grid voltage, the use of an electromechanical Relays, however, are particularly useful.
An die Betriebsspannungsquelle ist die weitere " Reihenschaltung aus einem Kondensator C1, einem Ladewiderstand R1 sowie einer Ladediode CR, angeschlossen. Der Kondensator C, ist unter Zwischenschaltung einer Diode C2 durch einen Entladewiderstand R2 überbrückt; zusammen mit dieser Überbrückungsschaltung ist Kondensator C1 parallel zur Steuerstrecke des Transistors T geschaltet.The additional "series circuit consisting of a capacitor C 1 , a charging resistor R 1 and a charging diode CR is connected to the operating voltage source. The capacitor C is bridged by a discharging resistor R 2 with a diode C 2 connected; together with this bridging circuit is capacitor C 1 connected in parallel to the control path of the transistor T.
Bei der Erfindung wird als Betriebsspannung eine Gleichspannung — UB gegenüber Masse benutzt, im Gegensatz zum einleitend erwähnten Stand der Technik, bei dem die Betriebsspannung eine Wechselspannung ist.In the invention, a direct voltage - U B with respect to ground is used as the operating voltage, in contrast to the prior art mentioned in the introduction, in which the operating voltage is an alternating voltage.
Parallel zu der Reihenschaltung aus dem Ladewiderstand R, und der Ladediode C1 liegt bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 eine Reihenschaltung aus zwei Dioden, von denen die eine die bereits erwähnte Diode CR, ist, während die andere Diode dieser Reihenschaltung mit CRx bezeichnet ist. Die Dioden CR.2 und CRx sind gegensinnig zueinander gepolt. Die Diode CRx, die mit einem Pol an der Betriebsspannung — UB liegt, ist gleichsinnig zu der Ladediode CR, gepolt. The circuit arrangement according to FIG. 1 is parallel to the series connection of the charging resistor R and the charging diode C 1. 1 is a series connection of two diodes, one of which is the already mentioned diode CR , while the other diode of this series connection is designated CR x. The diodes CR. 2 and CR x are polarized in opposite directions to each other. The diode CR x , one pole of which is connected to the operating voltage - U B , is polarized in the same direction as the charging diode CR.
Zwischen dem Verbindungspunkt der Dioden CR, mit CRx und der Betriebsspannung liegt ein zweiter Kondensator C2; er ist somit parallel zur Diode CR3 geschaltet.A second capacitor C 2 is located between the connection point of the diodes CR, CR x and the operating voltage; it is thus connected in parallel with the diode CR 3 .
Legt man in der gezeigten Polarität die Betriebsspannung der in F i g. 1 gezeigten Schaltung zwischen die mit — L)B bezeichnete Klemme und das Schaltungsnullpotential (Masse), so lädt sich der erste so Kondensator C, über die Reihenschaltung aus dem Widerstand R1 und der Diode CR1 exponentiell auf, da die Diode CR^ in Durchlaßrichtung geschaltet ist. Gleichzeitig fließt ein Strom durch die Reihenschaltung aus der Diode CR2 und dem Widerstand R2. Der zweite Kondensator C2 ist durch die Diode CRx kurzgeschlossen. Die Diode CR., verhindert eine zusätzliche Aufladung des Kondensators C, über die Diode CRV Der Feldeffekttransistor Γ wird bekanntlich erst leitend, wenn sein sogenanntes Gitter gegenüber seiner sogenannten Quelle negativ wird. Mit negativer werdender Gitterspannung wird er laufend niederohmiger bis infolge Spannungsteilung die Schaltungsschwellspannung des Relais 2 erreicht wird.If one sets the operating voltage in the polarity shown in FIG. 1 between the terminal labeled - L) B and the circuit zero potential (ground), the first capacitor C charges exponentially via the series connection of the resistor R 1 and the diode CR 1 , since the diode CR ^ in Forward direction is switched. At the same time, a current flows through the series circuit comprising the diode CR 2 and the resistor R 2 . The second capacitor C 2 is short-circuited by the diode CR x. The diode CR., Prevents additional charging of the capacitor C, via the diode CR V. As is known, the field effect transistor Γ only becomes conductive when its so-called grid becomes negative with respect to its so-called source. As the grid voltage becomes negative, the resistance becomes continuously lower until the switching threshold voltage of relay 2 is reached as a result of voltage division.
Durch Justieren des vorzugsweise kontinuierlich einstellbaren Widerstandes R1 ist bei vorgegebener Schaltschwellspannung des Relais Z und vorgegebener Betriebsspannung — UB der Schaltzeitpunkt variierbar.By adjusting the preferably continuously adjustable resistor R 1 , the switching point in time can be varied for a given switching threshold voltage of the relay Z and a given operating voltage - U B.
Bei der Anordnung nach F i g. 1 wird der zeitbestimmende Kondensator im Schaltzeitpunkt nicht entladen, sondern er bleibt so lange aufgeladen, bis die Betriebsspannung abgeschaltet wird oder zusammenbricht (Netzausfall). Bei Fortfall der Betriebsspannung entlädt sich der Kondensator C1 mit einer definierten Zeitkonstanten, die vorzugsweise durch den einstellbaren Widerstand R2 änderbar ist.In the arrangement according to FIG. 1, the time-determining capacitor is not discharged at the time of switching, but remains charged until the operating voltage is switched off or breaks down (power failure). When the operating voltage drops out, the capacitor C 1 discharges with a defined time constant, which can preferably be changed by the adjustable resistor R 2 .
Beim Entladen und fehlender Betriebsspannung wird die Reihenschaltung aus dem Transistor T, der Erregerwicklung des Relais Z und dem Kondensator C, automatisch parallel zum Kondensator C1 geschaltet und die Diode CR2 in ihren leitfähigen Zustand versetzt, so daß die im Kondensator C1 gespeicherte Ladung im Widerstand R2 vernichtet werden kann. Der Kondensator C2 dient der beschleunigten Absenkung der Spannung über dem Kondensator C1 auf den Schaltschwellwert. Seine Kapazität ist nach folgender Beziehung zu dimensionieren: C2 = C1- A U/U mit U = Schaltschwellwertspannung, A U = der abzubauende Spannungsunterschied.When discharging and there is no operating voltage, the series connection of the transistor T, the excitation winding of the relay Z and the capacitor C, is automatically connected in parallel to the capacitor C 1 and the diode CR 2 is put into its conductive state, so that the charge stored in the capacitor C 1 can be destroyed in resistor R 2. The capacitor C 2 is used to accelerate the lowering of the voltage across the capacitor C 1 to the switching threshold value. Its capacity is to be dimensioned according to the following relationship: C 2 = C 1 - AU / U with U = switching threshold voltage, AU = the voltage difference to be reduced.
Die Zeitkonstante für die Absenkung der Spannung über dem Kondensator C1 durch die Parallelschaltung des Kondensators C, zum Kondensator C1 ergibt sich aus C2 · {RRci + ^r), wobei mit RT der wirksame Innenwiderstand des Transistors T bezeichnet ist. In der Praxis beträgt diese Zeitkonstante nur Bruchteile einer Sekunde. Die Vernichtung der im Kondensator C1 gespeicherten und daraufhin auf die Kondensatoren C1 und C2 verteilten Energie im Widerstand R., verläuft daraufhin mit einer Zeitkonstanten (C1 + C2) · R2.The time constant for lowering the voltage across the capacitor C 1 through the parallel circuit of the capacitor C, the capacitor C 1 is derived from C 2 · {R Rc i + ^ r), the designated R T of the effective internal resistance of the transistor T . In practice, this time constant is only a fraction of a second. The destruction of the energy stored in the capacitor C 1 and then distributed to the capacitors C 1 and C 2 in the resistor R. then proceeds with a time constant (C 1 + C 2 ) · R 2 .
Falls während der Entladungsdauer die Betriebsspannung wieder eingeschaltet wird, beginnt sofort die Wiederaufladung des Kondensators C1, wodurch der Schaltschwellwert des Relais Z um so früher erreicht wird, je kürzer die Netzausfallzeit war. Durch die Verwendung von RC-Kombinationen beim Auf- und Entladen wird in vorteilhafter Weise eine zeitliche Anpassung des Schaltverhaltens der Schutzanordnung an das gleichfalls nach einer Exponentialfunktion erfolgende Aufheizen und Abkühlen der zu schützenden Elektronenröhren bewirkt.If the operating voltage is switched on again during the discharge period, the recharging of the capacitor C 1 begins immediately, whereby the switching threshold value of the relay Z is reached earlier, the shorter the power failure time. By using RC combinations for charging and discharging, the switching behavior of the protective arrangement is advantageously adapted over time to the heating and cooling of the electron tubes to be protected, which also take place according to an exponential function.
Werden besonders große Verzögerungszeiten in der Größenordnung von 20 Minuten für die Vorheizung gewünscht, so ist es wegen seines besonders großen Eingangswiderstandes zweckmäßig, als Transistor T einen MOS-FeI deffekttransistor zu verwenden und darauf zu achten, daß die Isolationswiderstände der verwendeten Kondensatoren C1 und C2 groß gegen die Widerstände R1 bzw. R2 sind, während die Sperrwiderstände der Dioden CRU CR2 und CRx groß gegen die Widerstände R1 bzw. R2 sein müssen.If particularly long delay times of the order of 20 minutes for the preheating are desired, it is advisable, because of its particularly large input resistance, to use a MOS-FeI deffekttransistor as the transistor T and to ensure that the insulation resistances of the capacitors C 1 and C used 2 are large compared to the resistors R 1 and R 2 , while the blocking resistances of the diodes CR U CR 2 and CR x must be large compared to the resistors R 1 and R 2 .
Vorteilhafterweise werden alle bezüglich ihres Isolationswiderstandes kritischen Bauteile in an sich bekannter Weise durch Eingießen in Gießharz gegen Feuchtigkeitseinflüsse geschützt; außerdem ist es zweckmäßig, die Betriebsspannung in an sich bekannter Weise möglichst konstant zu halten.Advantageously, all are with regard to their insulation resistance critical components in a manner known per se by pouring them into cast resin Protected against moisture influences; In addition, it is advisable to set the operating voltage in a known manner Way to keep it as constant as possible.
F i g. 2 zeigt ein in der Praxis besonders bewährtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit demjenigen nach F i g. 1 prinzipiell übereinstimmt. In F i g. 2 sind jedoch die Daten- und Typenbezeichnungen angegeben. Mit dieser Anordnung nach F i g. 2 wurde eine Vorheizzeit und eine Nachheizzeit von jeweils 5 Minuten erzielt.F i g. FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the invention that has proven particularly successful in practice, which is associated with that according to FIG. 1 corresponds in principle. In Fig. 2, however, are the data and type designations specified. With this arrangement according to FIG. 2 became a pre-heating time and a post-heating time of 5 minutes each.
Bei sehr kurzzeitigem Netzausfall, der größenordnungsmäßig weniger als 10 Sekunden andauert, ist häufig ein fast sofortiges Wiedereinschalten der Anoden- und gegebenenfalls Gitterspannung erwünscht; in diesem Fall ist somit eine nur extrem kurze Nachheizdauer erforderlich. In diesem Fall ist die Verwendung einer in F i g. 3 gezeigten Anordnung vorteilhaft, die im wesentlichen aus der Kombination zweier Anordnungen nach F i g. 1 besteht.In the event of a very brief power failure lasting less than 10 seconds on the order of magnitude, is often an almost immediate reconnection of the anode voltage and, if necessary, the grid voltage is desired; in this case, only an extremely short reheating period is required. In this case the use one in FIG. 3 advantageous arrangement, which essentially consists of the combination of two Arrangements according to FIG. 1 exists.
Die Bezugszeichen der einen dieser Schaltungshälften stimmen völlig mit denjenigen der F i g. 1 überein, während die zweite Schaltungshälfte der Anordnung nach F i g. 3 zusätzlich zum jeweiligen Bezugszeichen ein ' besitzt und die Schalteinrichtung an Stelle mit Z hier mit U bezeichnet ist. ζ und ü sind die zu den Relais Z und U gehörenden Schaltkontakte, mittels derer ein Relais ReI an die Betriebsspannung — Uβ anschließbar ist. Das Relais ReI schaltet mittels nicht gezeigter eigener Kontakte'die Anoden- und gegebenenfalls Gitterspannungen; somit werden diese Spannungen bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 nicht unmittelbar durch die in den Schaltstromstrecken der Transistoren T und T liegenden Relais Z und U geschaltet.The reference numerals of one of these circuit halves agree completely with those of FIG. 1, while the second circuit half of the arrangement according to F i g. 3 has a 'in addition to the respective reference number and the switching device is denoted by U in place of Z here. ζ and ü are the switching contacts belonging to the relays Z and U , by means of which a relay ReI can be connected to the operating voltage - Uβ . The relay ReI switches the anode and possibly grid voltages by means of its own contacts (not shown); thus these voltages in the circuit arrangement according to FIG. 3 are not switched directly by the relays Z and U located in the switching current paths of the transistors T and T.
Die Auflade- und Entlade-Zeitkonstanten dieser die Kombination bildenden Schaltungshälften sind jedoch entsprechend dem erstrebten Einsatzzweck verschieden gewählt, beispielsweise ist die Zeitkonstante A1C1 zu 3 Minuten, die Zeitkonstante R2 ■ (C1 + C2) zu 2 Minuten, die Zeitkonstante A3C3 zu 10 Minuten und die Zeitkonstante/?4C3 zu 30 Sekünden zu wählen. Bei der Anordnung nach F i g. 3 dient das Relais ReI mit seinen nicht gezeigten Schaltkontakten der Ein- und Ausschaltung der Anoden- und gegebenenfalls Gitterspannungen der zu schützenden Röhren. Die Erregerwicklung desThe charging and discharging time constants of these circuit halves forming the combination are, however, selected differently according to the intended use, for example the time constant A 1 C 1 is 3 minutes, the time constant R 2 ■ (C 1 + C 2 ) is 2 minutes, the Time constant A 3 C 3 to 10 minutes and the time constant /? 4 C 3 to 30 seconds to choose. In the arrangement according to FIG. 3, the relay ReI with its switching contacts (not shown) is used to switch the anode and, if necessary, grid voltages of the tubes to be protected on and off. The excitation development of the
ίο Relais ReI wird über Parallelkontakte ζ und ü der Relais Z und Ü in den Schaltstromkreisen der beiden Transistoren geschaltet.ίο Relay ReI is switched via parallel contacts ζ and ü of relays Z and Ü in the switching circuits of the two transistors.
Bei den bisher beschriebenen Anordnungen fließt während der gesamten Einschaltdauer des Schaltrelais der volle Strom durch den Transistor bzw. durch die Transistoren. Um den wirtschaftlichen erforderlichen Aufwand zu reduzieren und mit kleineren Leistungstypen bei diesen Transistoren auskommen zu können, ist es häufig zweckmäßig, die Anordnung nach F i g. 4 zu verwenden, die sich von der Anordnung nach F i g. 1 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß dem Transistor T mit seinem Innenwiderstand Rr ein ohmscher Widerstand R über einen Selbsthaltekontakt ζ des Relais Z parallel geschaltet ist, wobei R < RT gewählt ist, so daß nach Schalten des Relais an diesem Widerstand R praktisch volle Betriebsspannung anliegt.In the arrangements described so far, the full current flows through the transistor or through the transistors during the entire switch-on period of the switching relay. In order to reduce the economic effort required and to be able to get by with smaller power types in these transistors, it is often expedient to use the arrangement according to FIG. 4 to be used, which differ from the arrangement according to FIG. 1 essentially differs in that the transistor T with its internal resistance R r, an ohmic resistor R is connected in parallel via a self-holding contact ζ of the relay Z, where R < R T is selected so that after switching the relay at this resistor R is practically full Operating voltage is present.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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