DE1763416C3 - Circuit arrangement for generating current pulses - Google Patents

Circuit arrangement for generating current pulses

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DE1763416C3 DE19681763416 DE1763416A DE1763416C3 DE 1763416 C3 DE1763416 C3 DE 1763416C3 DE 19681763416 DE19681763416 DE 19681763416 DE 1763416 A DE1763416 A DE 1763416A DE 1763416 C3 DE1763416 C3 DE 1763416C3
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Description

Thyristoren aus dem anstehenden Netzwechselstrom ausgeschnitten werden, einen wesentlich exakteren, von äußeren Einflüssen unabhängigen Zündaugenblick des Thyristors und damit eine konstante Leistungsabgabe zu erreichen.Thyristors are cut out of the pending mains alternating current, a much more precise, Firing instant of the thyristor independent of external influences and thus constant power output to reach.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerung des bzw. der Thyristoren über die Kaskadenschaltung zweier, je eine Doppelbasisdiode aufweisender Relaxationsoszillatoren erfolgt, von denen der erste Relaxationsoszillator an den bzw. die Thyristoren unmittelbar angeschlossen ist und eine Sägezahnimpulsdauer größer als das Zweifache der periodischen Dauer der speisenden Netzspannung hat und von denen der zweite Relaxationsoszillator dem ersten Relaxationsoszillaior vorneschaltet ist und eine Sägezahnimpulsdauer von einem ganzzahligen Bruchteil der Periodendauer der speisenden Netzspannung hat.This object is achieved according to the invention in that the control of the thyristor or thyristors via the cascade connection of two relaxation oscillators, each with a double base diode, takes place, of which the first relaxation oscillator is directly connected to the thyristor or thyristors and one The sawtooth pulse duration is greater than twice the periodic duration of the supplying mains voltage and of which the second relaxation oscillator is connected upstream of the first relaxation oscillator and one Sawtooth pulse duration of an integer fraction of the period duration of the supplying mains voltage has.

Hierbei liegt die Emitterspannung und auch die Doppelbasisspannung der ersten Doppelbasisdiode im ersten Relaxationsoszillator an einer geglätteten Gleichspannung. Mittels eines Kondensators, der von der Gleichstromquelle über vorgescha'tete Widerstände aufgeladen wird, wird die Zeitkonstante des Ladevorgangs eingestellt. Wenn jetzt die Ladespannung am Kondensator die Ansprechspannung der Doppelbasisdiode erreicht, wird diese durchlässig, und die Kondensatorladung entlädt sich als Impuls auf das Gitter des Thyristors, der seinerseits durchlässig wird und einen Stromimpuls durchläßt.The emitter voltage and also the double base voltage of the first double base diode are located here in the first relaxation oscillator at a smoothed DC voltage. By means of a capacitor that is supplied by the direct current source is charged via upstream resistors, the time constant of the Charging stopped. If now the charging voltage on the capacitor exceeds the response voltage of the When the double base diode is reached, it becomes permeable and the capacitor charge is discharged as a pulse the grid of the thyristor, which in turn becomes permeable and lets a current pulse through.

Da jedoch mit dem mehrere Halbwellen währenden Ansteigen der Ladespannung am Kondensator allein kein exakter Augenblick der Steuerimpulse einhaltbar ist, wird diese Ladespannung gemäß der Erfindung durch eine besondere Vorrichtung mit netzsynchronen Triggerimpulsen überlagert. Diese Triggerimpulse werden mit dem zweiten Relaxationsoszillator erzeugt, der über einen Gleichrichter ungeglättet vom Neu: gespeist wird. Mit einem vorgeschalteten /?C-Glied wird zudem der Anschnittwinkel der genutzten Stromhalbwelle und damit die genutzte Leistung gesteuert.However, since the charging voltage on the capacitor increases over several half-waves alone no exact moment of the control pulses can be observed, this charging voltage is according to the invention superimposed by a special device with network-synchronous trigger pulses. These trigger pulses are generated with the second relaxation oscillator generated, which is fed unsmoothed by the Neu: via a rectifier. With an upstream /? C-link is also the lead angle of the used Current half-wave and thus the power used controlled.

An Hand der Zeichnung werden die Erfindung und ihre Wirkungsweise näher erläutert. Es zeigtThe invention and its mode of operation are explained in more detail with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 die Sinuswellen des Netzes in der oberen Zeile und die zur Durchzündung nötigen Zündimpulse des Thyristors in dei unteren Zeile,Fig. 1 shows the sine waves of the network in the top Line and the firing pulses of the thyristor necessary for ignition in the lower line,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Schaltung und2 shows the circuit according to the invention and

F i g. 3 die Erzeugung der Zündimpulse mit dieser Schaltung.F i g. 3 the generation of the ignition pulses with this circuit.

Das Nutzschwinggerät soll beispielsweise Schwingungen von 25 Hz ausführen und in der Leistung durch Veränderung des Anschnittwinkels gesteuert werden. Zu diesem Zwecke wird aus der anstehenden Sinus-Wechselspannung jede zweite angeschnittene positive Halbwelle genutzt; diese Stromzeitfläche ist in Fig. 1 mit U1 bezeichnet und dunkel belegt. Diese Steuerung erfolgt mittels eines Thyristors, der im gewünschten Zeitpunkt der genutzten HalbweUe einen Steuerimpuls UST2 bekommt und damit bis zum Ende dieser Halbwelle durchlässig wird.The useful oscillation device should, for example, carry out oscillations of 25 Hz and its power should be controlled by changing the lead angle. For this purpose, every second positive half-wave cut from the sine alternating voltage is used; this current-time area is denoted by U 1 in FIG. 1 and is darkened. This control takes place by means of a thyristor, which receives a control pulse U ST2 at the desired point in time of the half-wave used and thus becomes permeable until the end of this half-wave.

In Fi g. 2 ist dieser Thyristor mit 1 bezeichnet. Das Gitter des Thyristors 1 wird über eine Doppelbasisdiode 2 von einer Gleichstromquelle UG, die einen Kondensator 5 übe.: Widerstände 3 und 4 auflädt, beaufschlagt. Der Aufladewiderstand 4 ist ein Potentiometer und gestattet die Einstellung der Ladezeit des Kondensators 5, wodurch die Ordnungszahl der nutzbaren positiven Halbwellen einstellbar ist, d. h., jede zweite oder jede dritte oder jede vierte positive HaIb-In Fi g. 2, this thyristor is denoted by 1. The grid of the thyristor 1 is acted upon via a double base diode 2 from a direct current source U G , which charges a capacitor 5: resistors 3 and 4. The charging resistor 4 is a potentiometer and allows the setting of the charging time of the capacitor 5, whereby the ordinal number of the useful positive half-waves can be set, that is, every second or every third or every fourth positive half-wave

welle wird vom Thyristor in das Nutzgerät durchgelassen. Das ist der erste Relaxationsoszillator mit langer Sägezahnimpulsdauer.wave is let through by the thyristor in the utility device. This is the first relaxation oscillator with long sawtooth pulse duration.

Durch die Anordnung eines Widerstandes 6 in Reihe zum Kondensator 5 wird der Kondensatorspannung, die auf die Emitterstrecke der Doppelbasisdiode 2 gegeben wird, eine Serie von Triggerimpulsen überlagert. Der Widerstand 6 liegt an der Entladestrecke eines vorgeschalteten Relaxationsoszillators, der aus den Bauelementen 7 bis 14 besteht.By arranging a resistor 6 in series with the capacitor 5, a series of trigger pulses is superimposed on the capacitor voltage which is applied to the emitter path of the double base diode 2. The resistor 6 is located on the discharge path of an upstream relaxation oscillator, which consists of the components 7 to 14.

In diesem Relaxationsoszillator wird die von der Netzspannung Un jeweils durchgelassene zweite, also jede positive Halbwelle über einen Einweggleichrichter 14, einen Vorwiderstand 13 und eine Zener-Diode 11 zu einer Trapezspannung ausgebildet, dieIn this relaxation oscillator, the second, i.e. every positive, half-wave that is passed through by the mains voltage U n is formed into a trapezoidal voltage via a half-wave rectifier 14, a series resistor 13 and a Zener diode 11

über ein Potentiometer 10 auf einen Kondensator 9 gegeben wird. Erreicht die L idespannung des Kondensators 9 die Durchbruchspan-iung einer Doppelbasisdiode 8, so wird diese durchlässig und gibt einen Impuls auf die Widerstandskombination 6 und 7, deris given to a capacitor 9 via a potentiometer 10. Reaches the L idesvoltage of the capacitor 9 the breakdown voltage of a double base diode 8, this becomes permeable and gives an impulse to the resistance combination 6 and 7, the

sich der Ladespannung des Kondensators 5 überlagert. Durch die Art der Schaltungsanordnung bedingt, treten je nach Aussteuerung am Widerstand 6 ein oder mehrere Impulse während jeder gleichsinnigen Halbwelle auf.the charging voltage of the capacitor 5 is superimposed. Due to the type of circuit arrangement, depending on the modulation at the resistor 6, one or more impulses occur during each in the same direction Half wave on.

In Fig. 3 ist die Steuerimpulsbildung graphisch dargestellt. In der obersten Zeile sind die während jeder zweiten Halbwelle erfolgenden Ladevorgänge am Kondensator 9-Spannung l/£1-dargestellt. Nach jedem Ladevorgang erfolgt ein Durchbruch in derIn Fig. 3, the control pulse generation is shown graphically. The top line shows the charging processes taking place on the capacitor 9-voltage 1 / £ 1 during every second half-cycle. A breakthrough occurs in the after each charging process

Doppelbasisdiode, damit eine Entladung, und dann beginnt der Ladevorgang von vorne. In der zweiten Zeile sind die Steuerimpulse E/?n gezeigt, wie sie beim Durchbruch der Doppelbasisdiode 8 air Steuerwiderstand 6 erscheinen. Diese werden der langsam ansteigenden Ladespannung am Kondensator 5 überlagert und ergeben die Emitterspannung UE1 an der Doppelbasisdiode 2. Erreicht die Summenspannung aus Gleichstromladespannung mit den aufgedrückten Impulsen die Durchbruchspannung U2 der Emitter-Double base diode to allow a discharge, and then the charging process starts over. In the second line, the control pulses E / ? N are shown as they appear when the double base diode 8 and the control resistor 6 break down. These are superimposed on the slowly increasing charging voltage on the capacitor 5 and result in the emitter voltage U E1 on the double base diode 2. If the total voltage of the direct current charging voltage with the applied pulses reaches the breakdown voltage U 2 of the emitter

strecke der Doppelbasisdiode 2, so zündet diese durch und gibt einen Steuerimpuls U372 auf den Thyristor ab.stretch the double base diode 2, it ignites and sends a control pulse U 372 to the thyristor.

Wie die Darstellung von UE1 zeigt, wird durch die Einstellung der Ladezeitkonstante am Kondensator 5 die zu nutzende positive Halbwelle der anstehenden Wechselspannung ausgewählt. Durch die Phasenverschiebung der Triggerimpulse UEX mittels des verstellbaren Widerstandes 10 wird der Anschnittwinkel der durchgelass? nen genutzten Halbvelle eingestellt und damit die Nutzleistung am Nutzgerät gesteuert.As the illustration of U E1 shows, the setting of the charging time constant on the capacitor 5 selects the positive half-cycle of the applied alternating voltage to be used. Due to the phase shift of the trigger pulses U EX by means of the adjustable resistor 10, the lead angle of the let through? The half-wave used is set and thus the useful power is controlled on the utility device.

Mit de·· erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist eine sehr einfache, billige und betriebssichere Anordnung zur Erzeugung von Stromimpulsen mit einer Frequenz von einem ganzzahligen Bruchteil der spei-With the circuit arrangement according to the invention is a very simple, cheap and reliable arrangement for generating current pulses with a frequency of an integer fraction of the stored

senden Netzfrequenz bei gleichzeitiger Leistungsregelung durch Anschnittwinkelsteuerung gegeben. Die Schaltungsanordnung ist insbesondere geeignet zur Erzeugung 4er Erregung von elektromagnetischen Vibratoren mit einer Schwingfrequenz von der halben Netzfrequenz, bei einem 50-Hz-Netz also mit einer 25-Hz-Schwingung.send mains frequency with simultaneous power control given by the lead angle control. the Circuit arrangement is particularly suitable for generating 4-way excitation of electromagnetic Vibrators with an oscillation frequency of half the mains frequency, in the case of a 50 Hz mains that means with one 25 Hz oscillation.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche: ßerordentlich wirksame und günstige sowie verlustarme Elemente zur Erzeugung geeigneter Stromim-Claims: Extremely effective and inexpensive as well as low-loss elements for generating suitable electricity 1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von pulse erwiesen. .
Stromimpulsen mit einer Frequenz von einem Es ist schon bekannt, die Steuerung des lhynstors ganzzahligen Bruchteil der speisenden Netzfre- 5 selbst mit Hilfe eines an sich bekannten Multivibrators quenz, bei welcher die Impulse durch einen oder vorzunehmen, der den Thyristor mit im Vergleich zur mehrere Thyristoren aus dem anstehenden Netz- Netzperiodendauer kurzen Impulsen im Rhythmus wechselstrom ausgeschnitten werden, dadurch der gewünschten Frequenz von einem ganzzahligen gekennzeichnet, daß die Steuerung des bzw. Bruchteil der Netzfrequenz beaufschlagt. Dieser Mulder Thyristoren (1) über die Kaskadenschaltung io tivibrator wird zweckmäßigerweise ebenfalls vom anzweier, je eine Doppelbasisdiode (2; 8) aufwei- stehenden Neu gespeist, so daß seine Steuerimpulse sender Relaxationsoszillatoren erfolgt, von denen netzsynchron verlaufen und jeweils nach der geder erste Relaxationsoszillator (Doppelbasisdiode wünschten Anzahl von Haibwellen die Sperrwirkung 2) an den bzw. die Thyristoren (1) unmittelbar des Thyristors aufheben. Die Steuerimpulse werden angeschlossen ist und eine Sägezahnimpulsdauer 15 durch geeignete elektrische Bauelemente gegenüber größer als das Zweifache der periodischen Dauer den Netzschwingungen in der Phasenlage verder speisenden Netzspannung hat und von denen schiebbar gemacht, so daß eine Anschnittstenerung der zweite Re'rxationsoszillator (Doppelbasis- der Durchlaßhalbwellen und damit eine Leistungsdiode 8) dem ersten Relaxationsoszillator vorge- steuerung ermöglicht wird (deutsche Auslegeschrift schaltet ist und eine Sägezahnimpulsdauer von 20 1262431).1. Circuit arrangement for generating pulses has been proven. .
Current pulses with a frequency of one It is already known to control the lhynstors integer fraction of the feeding Netzfre- 5 itself with the help of a known multivibrator frequency, in which the pulses through one or to make the thyristor with compared to several thyristors short pulses in the rhythm alternating current are cut out of the pending network network period, characterized by the desired frequency of an integer that the control of the or fraction of the network frequency is applied. This Mulder thyristor (1) via the cascade circuit io tivibrator is expediently also fed by the two new ones, each with a double base diode (2; 8), so that its control pulses are sent to the relaxation oscillators, which run synchronously with the mains and after the first relaxation oscillator (Double base diode desired number of half waves to cancel the blocking effect 2) on the thyristor or thyristors (1) directly of the thyristor. The control pulses are connected and a sawtooth pulse duration 15 by means of suitable electrical components has greater than twice the periodic duration of the mains oscillations in the phase position verder the supplying mains voltage and which can be shifted so that the second Re'rxationsoszillator (double base of the transmission half-waves and thus a power diode 8) is enabled for the first relaxation oscillator precontrol (German interpretation is switched and a sawtooth pulse duration of 20 1262431). einem ganzzahligen Bruchteil der Periodendauer Die in den bekannten Multivibrator-Schaltungsan-an integer fraction of the period duration. der speisenden Netzspannung hat. Ordnungen verwendeten Transistoren haben eine un-the supplying mains voltage. Transistors used in the various orders have an un- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- vermeidbare Temperaturabhängigkeit, so daß eine durch gekennzeichnet, daß die die Sägezahnim- konstante, stabile und reproduzierbare Leistungspulsdauer des ersten Relaxationsoszillators be- 25 steuerung durch die Einstellung des Anschnittwinkels stimmende Aufladezeit des Kondensators (5) der des speisenden Thyristors nicht oder nur mit erhebliersten Doppelbasisdiode (2) mittels eines Poten- chem Kompensationsaufwand möglich ist. Außerdem tiometers (4) einstellbar ist und die Ordnungszahl stellt die höhere Anzahl von Transistoren eine entder von dem bz--\ den Thyristoren durchgelas- sprechende höhere Wahrscheinlichkeit von Ausfall senen Arbeitshalbwellen bestimmt. 30 Ursachen dar.2. Circuit arrangement according to claim 1, avoidable temperature dependency, so that a characterized in that the sawtooth constant, stable and reproducible power pulse duration of the first relaxation oscillator is controlled by setting the cutting angle correct charging time of the capacitor (5) that of the feeding thyristor is not or only with the most elevated Double base diode (2) is possible by means of a potential compensation effort. Besides that tiometer (4) is adjustable and the ordinal number represents the higher number of transistors an or from the or thyristors through-speaking, higher probability of failure its working half-waves determined. 30 causes. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 Es sind weiter schon Zündschaltungsanordnungeu oder 2, dadurch gekennzeichnet, d? 1J die die Säge- für Thyristoren mit Doppelbasis-Dioden, sogenannte, r zahnimpulsdauer des zweiten Reiaxationsoszilla- Unijunction-Transistoren, bekannt, die vom Neu tors bestimmende Aufladezeit des Kondensators durch eine gleichgerichtete, aber nicht geglättete: (9) der zweiten Doppelbasisdiode (8) mittels eines 35 Gleichspannung, also einer Trapezspannung, gespeist Potentiometers (10) einstellbar ist und den Pha- sind, womit auch die Netzsynchronisation zwangläufig senanschnittwinkel der durchgelassenen Arbeits- erfolgt.3. Circuit arrangement according to claim 1 There are also ignition circuit arrangementseu or 2, characterized in that d? 1 J the saw for thyristors with double-base diodes, so-called, r tooth pulse duration of the second Reiaxationsoszilla- unijunction transistors, known, the charging time of the capacitor determined by the new gate through a rectified but not smoothed: (9) the second double base diode ( 8) can be adjusted by means of a DC voltage, i.e. a trapezoidal voltage, supplied with potentiometer (10) and the phase, which also means that the network synchronization inevitably takes place at the angle of the allowed working angle. halbwellen bestimmt. Wird mit dieser Trapezspannung ein Kondensatorhalf waves determined. With this trapezoidal voltage it becomes a capacitor aufgeladen, mit dessen sägezahnföimiger Ladespan-4J nung eine Zener-Diode oder ein Transistor ausge-charged, with its sawtooth-shaped Ladespan-4J voltage a Zener diode or a transistor. steuert wird, der dann den Steuerimpuls zeitlich definiert auf das Gitter des Thyristors abgibt, so erhält man eine Leistungsanschnittsteuerung. Diese Schaltungsanordnung ist ein bekannter Relaxationsoszil-is controlled, which then emits the control pulse in a defined time on the grid of the thyristor, so receives one a power control. This circuit arrangement is a well-known relaxation oscillator Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan- 45 lator (Silicon Controlled Rectifier Manual, herausgeordnung zur Erzeugung von Stromimpulsen mit einer geben von der General Electric Company, New York, Frequenz von einem ganzzahligen Bruchteil der spei- 2. Ausgabe, 1961, S. 112 bis 114).
senden Netzfreque.nz, bei welcher die Impulse durch Will man jedoch aus dem anstehenden Netzwech-The invention relates to a circuit generator (Silicon Controlled Rectifier Manual, sorted out for generating current pulses with a frequency from the General Electric Company, New York, frequency of an integral fraction of the stored 2nd edition, 1961, p. 112 to 114).
send Netzfreque.nz, at which the impulses due to the pending network change einen oder mehrere Thyristoren aus dem anstehenden selstrom Impulse niedrigerer Frequenz erhalten, so Netzwechselstrom ausgeschnitten werden. 50 müfate bei diesem bekannten Relaxationsoszillator diereceive one or more thyristors from the pending selstrom pulses of lower frequency, so AC power can be cut out. 50 mafate in this known relaxation oscillator the In der Schwingungstechnik besteht ein Bedarf an Aufladedauer des Kondensators entsprechend ver-Vorschaltanordnungen für durch einen Elektroma- längen werden, so daß sich ein Sägezahnimpuls über gneten angetriebene Maschinen mit hin- und herge- mehrere Halbwellen bis Perioden erstreckt,
hender Bewegung, deren Schwingfrequenz 50, 25 Hz Erst beim Erreichen der Durchbruchspannung desIn vibration engineering, there is a need for the charging time of the capacitor in accordance with ballast arrangements for electrical lengths, so that a sawtooth pulse extends over gnete driven machines with back and forth several half-waves up to periods,
pending movement, the oscillation frequency of which is 50, 25 Hz only when the breakdown voltage of the oder weniger beträgt, deren Arbeitsenergie jedoch aus 55 Steuertransistors bzw. der Zener-Diode durch diese dem zur Verfügung stehenden normalen 50- oder Sägezahnspannung ergeht der Zündimpuls an den 60-Hz-Versorgungsnetz (Kraftimpulse von 100 bzw. Thyristor. Es ist einleuchtend, daß bei diesen Verhält Hz) entnommen werden soll. Als Nutzarbeitsge- nissen bereits kleinste Verschiebungen der Zeitkonräte kommen hier Schwingpumpen, Schwingscheren stante beispielsweise durch Spannungsschwankungen oder Schwingsägen der verschiedensten Konstruk- 60 des Netzes oder Temperaturgang der Schaltungseletionen in Betracht, insbesondere aber sogenannte mente relativ große Verschiebungen des Zündaugenelektromagnetische Vibratoren, die als reine An- blicks und damit der abgegebenen Stromzeitkurve betriebselemente zu betrachten sind und mit ihrem je- wirken.or less, but whose working energy is from 55 control transistor or the Zener diode through this The ignition pulse is sent to the available normal 50 or sawtooth voltage 60 Hz supply network (force pulses of 100 or thyristor. It is obvious that with these ratios Hz) should be removed. Even the smallest shifts in time allowances are useful work results This is where vibrating pumps and vibrating shears come into play, for example due to fluctuations in voltage Or oscillating saws of the most varied constructions 60 of the network or temperature range of the circuit deletions into consideration, but especially so-called ments, relatively large displacements of the ignition eye electromagnetic Vibrators, which are operating elements as mere glimpses and thus the output current-time curve are to be considered and work with each other. weüigen Nutzarbeitsgerät (Förderrinne, Schwingsieb Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beiweüigen utility device (conveyor trough, vibrating screen The invention is based on the object od. dgl.) zusammen ein Zweimassen-Schwingsystem 65 dieser Schaltungsanordnung zur Erzeugung von solbilden. chen Stromimpulsen mit einer Frequenz von einemor the like) together form a two-mass oscillating system 65 of this circuit arrangement for generating sol. Chen current pulses with a frequency of one Die in jüngerer Zeit eingeführten steuerbaren Kri- ganzzahligen Bruchteil der speisenden Netzfrequenz, sialleleichrichter, die Thyristoren, haben sich als au- bei welcher die Impulse durch einen Qder mehrereThe recently introduced controllable Kri- integer fraction of the feeding network frequency, Parallel rectifiers, the thyristors, have proven themselves to be the one in which the impulses pass through one or more
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