DE1638066A1 - Derekto? - Google Patents

Description

• Detektorschaltung Die Erfindung betrifft eine Detektorschaltung mit einem Kippelement, dessen Steuerelektrode ein Fühler und dessen Ausgangselektrode ein Relais zugeordnet ist. Bei einer Detektorschaltung ist das zugeordnete Relais in Abhängig keit vom Widerstandswert eines Fühlers, der beispielsweise ein temperatur- oder lichtabh'ingiger Widerstand sein kann, im angezogenen oder im abgefallenen Zustand. Für viele Anwendungen -muss die Differenz zwischen dem Einschaltpunkt .und dem Ausschaltpunkt des Relais, kurz Schaltdifferenz genannt, möglichst klein sein. Insbesondere bei Detektorschaltungen, die in einen Regelkreis einbezogen sind, wird eine sehr kleine Schaltdifferenz verlangt.
• Bekannte Detektorschaltungen, die einen regenerativen Kippverstärker besitzen, erfüllen diese Forderung nur unzureichend. Es sind Massnahmen bekanntgeworden, um die Schaltdifferenz solcher Kippverstärker herabzusetzen. Dabei Wird jedoch dessen Stabi-' lität und die Genauigkeit der Schaltpunkte verschlechterte.
• Andere bekannte Detektorschaltungen besitzen einen linearen Verstärker. Solche Schaltungsanordnungen weisen eine kleine-Schaltdifferenz auf,- wenn der Verstärkungsfaktor des Verstärkers genD.-gend gross: ist. Nachteilig ist jedoch die starke Abhängigkeit der Schaltpunkte von der Temperatur des Verstärkers und von der Speisespannüng, so dass Massnahmen zur Temperaturkompensation und zur Stabilisierung der. Speisespannung-erforderlich sind.
• Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden erfindungsgemäss dadurch behoben, dass das Kippelement mit einer pulsierenden Gleichspannung gespeist und die Steuerelektrode mit dem--Abgriff eines Spannungsteilers verbunden ist, der an die pulsierende 91 Gleichspannung angeschlossen ist und den Fühler enthält. .

  inael:@Pi te: -:,er =ier 4efizzerten Detetorschaltung gehen aus

  Jen i::. folgenden nnhand der Zeichnungsfiguren beschriebenen.

  usf : runz-soeispielen hervor-:

  Es. zeigen: Fig, 1 eine Detektorsc_naltung-und

  Fig. 2 ein Diägramm.

  Ixx@ der,:.`::,1. ist die ..ßasis. $2, einer- Doppelbasisdide 1 mit dem

  @bgr.£ e.n.es, aus einem Fühler 2 -unct...einem Einstellwiderstand 3

  be:;,tee>ez#

  -Sp@nnungateilers 4 verbunden, der an die Ausgangs-

  lemmer.. #ux@d 6_ elr@es mit Y@echsestrom gespeisten Brückengleich-

  richters 7 angeschlossen ist: Der Nmitter 3 der Doppelbassd3.o-

  de 1 .ist _gn den--Abgriff eines weiteren a n. die kusgangsklemmen

  5 und= 6 angeschlossenepannun-st.cilers 9 geführt, -der aus

  einem Teilwiderstand 10 und einerSrregerwicklung 11 eines Re-

  lus 1,2 gebildet ..st. Die Basis H@;. der D ooppelbaoisdiode 1 ist -

  mit Jedem Emitter 8 abgewandten Anschluss der Erregerwicklung

  11 - verbunden. _ -

  Die Eüitterspannung U zwischen -dem Emtter 8 :und der- Basis B1

  ist gleich US., @epnn der Z-mitterstrom-IE =.0 ist. Dabei ist U

  die Leerleufspannung- der durch-die Elemente 7, 10 und-11 gebil-

  deten, an den z:nitter`-8 angeschiässenen

  mit dem

  .@uellenwiderstand 3q.- .

  t

  a

  U

  Die

  ist ih der Fig. f durch parallele

  Beziehung IL = #R

  - # q - -

  ,

  ü..r@.üPn 1 14 ürd 1 ^ _.rj.-es teilt, welche die Abszisse mit dem üinjal .^r sc:xeilen, wobei co -"u- n - R gilt.
• a im ersten .4u Ltd ran ten @-'-er r ig. 2 ist ein Kennlinienf eld der.
• Do gelb -dioüe 1 ü:it der Basisspannung UB als Parameter ge-= Line @ennli nie 1 6 Vilt f Ur UB = 0, weitere Kennlinien 17 1 c u= d 19' 1@r -h3-> C. _:-Die _7pnnlinien 1?, 18 und,1y, sogenannte riippkennlinien Type S, wei#-en einen ==ereich mit negativem Differentialwiderstand auf. in Kippverhalten kann zustande kommen,, :>renn in einem Punkt der Abszisse die Bedingungen R < .R q n und US = UE ? t1 # UB + V Y. . 0 erÜ_llt sind. Dabei bedeuten UK die Durchlassspannung der Emitter-@L Basisdiode und rl das Spannungsteilerverhältnis der Doppelbasisdicde 1. UR ist normalerweise-klein gegenüber Ti- UB.
• Im zweiten Quadranten der Fig. 2 ist der Emitterstrom IEi vierten Quadranten die Emitterspannung VE als-Funktion der Zeit t dargestellt. .- Zur :Zeit tu ist UE = 0 und 1E = 0. Während einer nalbwelle steigen orerst die @bpannungen UB und UB' an. Bei hochohmigem Fuh3:er 2' ist in jedem Funkt der Abszisse die Bedingung UB 2 ri, # UB er -fUMt.. penn der Arbeitspunkt in P1 liegt, kann noch-kein Umkippen erfolgen, weil die Ungleichung R.@ < # nicht erfüllt ist. Beim weiteren einsteigen der Spannungen UE und UB beginnt ein Lmitterstrom zu fliessen, sobald infolge der Variation der KennlinienkrUmmung mit der Zunahme von UB die Bedingung Rq < Ra erfüllt ist. Zur-Zeit t1 befindet sich der Arbeitspunkt auf der Kennlinie 18 im Punkt P, bewegt sich dann zum Punkt G auf der Kennlinie 19 und wieder zurü_ck,_wenn die Spannungen UB und UB wieder abnehmen. Bei jeder Halbweile wiederholt sich dieser_Vorgang. Ueber der Erregerwicklung 11 des Relais 12 liegt die im vierten Quadranten der rig: 2 dargestellte Spannung UE (dick ausgezogene Linie). Die Leerlauispannung US ist als dünner Linienzug eingezeichnet. 'Das Relais 12 weist eine gegenüber der Halbwellendauer T grosse Ansprech- bzw. Abfallzeitkonstante auf und ist so bemessen, dass es nur--anziehen-kann' wenn während der ganzen Halbwellendauer T kein Emitterstrom fliesst.
• Wenn der Widerstandsdes Fühlers 2: kleiner wir d,stegt die Amplitude der Basisspannung-UB und der Punkt P2 bewegt sich gegen-den Punkt P3. Im Grenzfall sind die Kippbedingungen erst im Punkt -P3 erfüllt', so dass die Doppelbasisdiode 1 zur Zeit gerade noch leitend wird. Bei einer weiteren Verkleinerung des Widerstandes des i ühlars 2 sind die Kippbedingungen an keiner.Stelle erfillt und das lelais 12 zieht. an.
• Unter der Voraussetzung, dass die Spannungen US und UB genau_n" Phase sind, ist die Schaltdifferenz der Detektorschaltung-ldull, weil der Schaltzustand des Relais 12 nur durch das Hinkippen der Schaltung bestimmt wird, während das ZurÜckkippen in der Nähe -des 1-,ulldurchganges der Spannungen erfolgt.
• Infolge des induktiven Charakters des Relais 12 ist bei der beschriebenen Detektorschaltungeine Schaltdifferenz grösser Null zu erwarten, weil die Spannungen US und UB nicht genau die gleiche Phasenlage aufweisen. Nach bekannten Schaltungsregeln kann -durch zusätzliche Anordnung konjugiert-komplexer Elemente die Schaltdifferenz wieder verkleinert werden. Eine--Verkleinerung:. derselben wird ebenfalls erzielt, wenn der Erregerwicklung 11 ein -widerstand parallel geschaltet wird. -Eine Schaltdifferenz gleich Null wird erreicht, wenn der Doppelbasisdiode 1 ein Trennverstärker nachgeschaltet ist, in dessen Arbeitsstromkreis die Erregerwicklung 11 angeordnet ist.
• Es ist vorteilhaft, das Kippen der-Doppelbasisdiode durch eine Variation-der Basisspannung UB--ei.nzuleten, weil der Strom in der Basis B2-normalerweise klein ist gegenüber dem Emitterstrom I E.

  _j.us @ Leistun: sgrUnden wird die zrregerwicklung 1' vorteilhäf t im

  3:..it terkreis der Doy "elbasisdiode 1 angeordnet, weil dprt grosse

  itro:.:@- und Srannungscnderungen möglich sind. Dabei, können, zur

  hrun.F- der Funktion des äelais 12 die Plätze der Elemente 10

  und 11 vertauscht herdenEbenso: kann der äpanriüngsteilet 9' aus-

  cwei ytderst'_'#__den gebildet und die Erreger icklung 1 i ist Reihe

  ::.it dez: z---tter 8 geschaltet sein:

  Zur ü@:-'_ehrung der eunktion können auch die Plätze der Widerstände 2 und 3 untereinander vertauscht ".erden. Der_n@.tellwderstand 3 dient zur Einstellung des .Sollwert es, bei welchem die Detektorschaltungansprechen soll. Er kann als Potentiometer, als Festwiderstand mit wählbarem-Abgriff oder als umschaltbarer biderst and ausgeführt sein: Die Spannungen ITS und UB brauchen nicht notwendigerweise sinusfürmige Halbwellenspannungen zu sein. Sie können eine beliebige periodisch auf pull gehende Impulsform aufweisen und Beispielsweise durch Gleichrichtung und Begrenzung mittels spännungsabhängiger Elemente aus einer Wechselspannung oder mittels eines Dszillators aus einer Gleichspannung gebildet sein. Rechteckförurige Spannungen US, und UB haben den Vorteil, dass die Detektorsehaltung.infolge,der. grossen Steilheit der Anstiegsflanken der Spannungen eine grössere Empfindlichkeit besitzt. ,:ine ächaltäif'L Arenz gleich i@u11 tritt ebenfalls auf, wenn nur eine der beiden Spannungen US und UB pulsen und die andere konstant ist. _ B.ei der beschriebenen Anordnung kann die Doppelbasisdiode t -durch ein Uauivalentes Kippelement ersetzt werden, das eine girlpkennlinie Type S besitzt,-- beispielsweise durch einen steuerbaren Gleichrichter oder einen Schmitt-Trigger. Es ist besonders vorteilhaft; die Doppelbasisdiode 1- durch eine Transistoranordnung nachzubilden, die aus zwei zueinander-komplementären Transistoren besteht, weil eine solche Transistoranordnung äusserst stabile Kippunkte aufweist. Dabei stellt der Emitter des ersten dieser Transistoren den limitter 8 der Doppelbasisdiode 1, die mit dem Kollektor des zweiten Transistor; verbundene Basis des ersten Transistors die Basis B2 der Doppelbasisdiode 1-und der Emitter des zweiten Transistors die Basis B1 der Doppelbasisdiode 1 dar, während der Kollektor des ersten Transistors mit der Basis des - zweiten Transistors verbunden ist. Die beschriebene Detektorschaltung kann zur Regelung oder Ueberwachung beliebiger physikalischer Grössen eingesetzt werden. Als Fühler kommen beispielsweise Elemente in Frage, deren Widerstand licht-, temperatur-, weg-, druck- oder feldstärkea#4ä:ngig ist.

Claims (1)

1. n T g 1.4 T A U' ä P R- U- E C H B Detektorschaltung mit. einem Kippelement,; dessen Steuer.-elektrode ein, rUhler und dessen Ausgangselektrode eint/ Relais zugeordnet ist.,, dadurch gekennzeichnete dass das Kippelement (a` mit einer pulsierenden Gleichspannung gespeist, und die: Steuerelektrode mit dem Abgriff eines Spannungsteilers (0 verbunden .sti der an die pulsierende Gleichspannung- angeschlessex ist uxd den Fühler (2} enthält Detekterschaltung näch Anjp@ruc_h, t, dadurch. gekennzeichnete dass die pulsierende Gleichspannung eine gleichgerichtete Wech:_ selopa, .jung ist Detektarsehalt:ung nach .(spr@teh f,- dad=urch gea@ezeiei;et -dass die pulsierende Gezchspnung eine RecMe«spa°nnuzg iet 4. Detektorschaltun-- @ n»'--ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kippele: ent (1) eine DDFpelbasisdiode ist, deren .Basis B2 als Steuerelektrode dient und derenmitter (8) mit dem Abgriff eines weiteren an. -die pulsierende Gieichspannurig angeschlossenen Spannungsteilers (a)'-verbunden ist. "_ 5. Detektorschaltung nach 4, dadurch gekennzeichnet:, dass ein Teilwiderstand des weiteren Spannungsheilers (9) eine Erregerwicklung (11) eines Relais (12) ist. 6. Detektarschaltung nach Anspruch 4-s dadurch gekennzeichnet, dass der 3mitter (8) in Reihe mit einer. Erregerrwieklung (11,) eines: HeIisis (12) am Abgriff des weiteren. Spe:-nnungstelers (g angeschlossen ist. Detektorsehaltung nach Anspruch 4, dadurch: gekennzeichnet, dass die Doppelbasisd-ade (1) durch zwei zueinander- kcmpll,emren- < :en t@:re T#ar#ss.tare-n nachgebildet ist* der er E #n@t.ter dem er,#-&,t# dieser den gmitter (8) de-r Boppelhaa%sdiode (1 ), die, mit denn Ka1aektar des zweiten I"rzts verbundene Baa,a des ersten Tranelators: die Basis, B2 der D@t@;Felxai,sc.ece } =AI der Emrtter des zweiten TreisterdIe Basis H1 der Doppel= bai;s,d@.,.ehe ( #o:-e; ; f)d:;arg,-estel.lt% - vg ,_ n.. er .,, X*1.ektor des ersten @ed `:en .z . . "itcr verbde#s:t# fraus#.at.ä#r"ä mit der i.sc#es zweiten z#weit x@ De __=Lcr@c@t_.@. tun; n-#c=i nnjy-rueh 1 oder 4, dadurch gekennzeic:_ne t, dem irelement (1) ei-n Trennverstärker nachge-Ochal tet ist. Dete« torschal tung stach #-nspruc'n 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kippelement (1) ein Schnitt-Trigger ist: 10. Detektorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kippelement (1)-e in steuerbarer Gleichrichter ist. 11. Detektorschaltung nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden nnspriche, gekennzeichrzet° urch ihre Verwendung als Flamzenizb erw achungs enrichtung.