DE1813934A1 - Regelschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung zur Ein-Aussteuerung einer Vorrichtung, die ein den Betriebszustand charakterisierendes Prüfsignal abgibt und zur Einstellung des Betrieb szustandes auf ein elektrisches Ein-Aussignal anspricht.

Für Wechselstromgeneratoren, die bei Fahrzeugen Verwendung finden, besteht seit längerer Zeit ein Bedarf für eine vollständig aus Halbleiterelementen aufgebaute Regelschaltung. Bei einer derartigen Halbleiterregelschaltung ergeben sich jedoch Schwierigkeiten wegen der Verlustleistung der in der Regelschaltung verwendeten Bauelemente sowie bezüglich der Stabilität der Regelschaltung. Die Halbleiterelemente sprechen auf Veränderungen auch sehr viel rascher an als der Wechselstromgenerator, so dass eine Regelschaltung dieses

Fs/wi unterschiedliche

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BAD ORlGiNAt.

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unterschiedliche Ansprechverhalten berücksichtigen muss,- Ferner ist es wünschenswert, dass eine solche Regelschaltung als integrierte Schaltung auf einem monolithischen Siliciumträger angeordnet ist. Auf Grund dieser Tatsache soll die Anzahl der verwendeten Bauelemente möglichst klein sein. Bei einer, die Spannung stabilisierenden Regelschaltung zur Ver- · Wendung in Kraftfahrzeugen soll die erzeugte Spannung in Abhängigkeit von Temperaturänderungen veränderlich sein. Bei einer Temperatur unter OC soll z.3. die von dem Wechselstromgenerator erzeugte Spannung zum Laden der Batterie einen A maximalen Wert annehmen, da die Batterie bei niedriger Temperatur für ein bestimmtes Ladungsniveau eine höhere Spannung benötigt. Dagegen soll bei einer höheren Temperatur die erzeugte Spannung verringert werden, damit die Batterie nicht überladen wird.

Derartige auf Temperaturänderungen ansprechende Generatoren werden auch für andere Anwendungsfälle benötigt, um in einer Zentrale, die an einer entfernt gelegenen Messtelle herrschenden Temperaturen anzuzeigen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Regelschaltung für einen Wechselstromgenerator zu schaffen, φ ' die als integrierte Schaltung auf einer einzigen monolithischen Siliciumscheibe untergebracht werden kann. Dabei soll insbesondere für die Wechselstrommaschine eines Kraftfahrzeuges die Regelschaltung rasch auf Temperaturen ansprechen, um die Kraftfahrzeugbatterie innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches optimal laden zu können. Die Stabilität und das Ansprechverhalten einer derartigen Hegelschaltung soll möglichst gut und gleichzeitig für Vorrichtungen verwendbar sein, deren Betriebszustand durch elektrische Signale zu kennzeichnen ist.

- 2 - Ausgehend

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Ausgehend von der eingangs erwähnten Hegelschaltung wird diene Aufgabe gelöst durch eine erste Prüfeinrientung zur Auswertung des Prüfsignals; eine zweite Prüfeinrichtung zur FeetStellung der Amplitude einer unabhängig veränderlichen Grosse und sum Bereitstellen eineo die festgestellte Amplitude charakterisierenden 3ezugssignals; Steuereinrichtungen iiiit ein- und ausschaltbaren sowie ein Hystereseverhalten aufweisenden Hilbleiterechaltern, die einen Amplitudenbereich mit einer oberen sowie unteren Amplitudenbegrenzung fectlegen, und ein den Kin- oder Ausschaltzustand des Halbleiterschalter anzeigendes Signal erzeugen, wobei die Steuerein- ^ richtungen den Amplitudenbereich in Abhängigkeit vom j^ezugs- ™ signal feststellen und in Abhängigkeit vom Bezugs- und Prüfsignal ein Steuersignal erzeugen, das die Vorrichtung derart auf den Betriebszustand einstellt, dass ein im begrenzten Amplibuäenbereich liegendes Signal geliefert wird, dessen Amplitude zwischen den Grenzwerten wechselweise ansteigt und abfällt; und durch mit den Prüf einrichtungen verbundene Signalbegrenzungseinrichtungen zur Begrenzung des Bezugssignals, um damit die Einstellung des Amplitudenbereichs auf bestimmte Grenzwerte festzulegen und eine vorgegebene Abhängigkeit zwischen der Einstellung des Amplitudenbereichs und der unabhängig veränderlichen Grosse bei anderen Amplitudenwerten des Prüfsignals einzustellen. M

Weitere Merlanale der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung.

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BAD

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Fig. 2 eine Darstellung des idealisierten Verlaufes der geregelten Spannung.

Fig. 3 eine Darstellung der in Abhängigkeit von der Temperatur sich ändernden Bezugsspannung.

Fig. 4 eine Ersatzschaltung des temperaturabhängigen Teiles der Schaltung gemäss Fig. 1.

In der Zeichnung werden gleiche Teile sowie gleiches charakteristisches Verhalten mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Regelschaltung für einen schematisch angedeuteten Wechselstromgenerator dargestellt. Dieser Wechselstromgenerator 10 liefert eine Wechselspannung an einen Gleichrichter 11, der die für das Laden einer Batterie 12 auf eine bestimmte Spannung benötigte Gleichspannung liefert. Der Wechselstromgenerator 10 ist induktiv mit einer Feldspule 13 gekoppelt. Ferner ist ein Zündschalter 14 vorgesehen, mit dem die Batterie 12 wahlweise mit einem in einem Fahrzeug vorgesehenen Verbraucher 15 verbunden werden kann. Wenn der Zündschalter 14 geschlossen ist, wird von der nachfolgend beschriebenen Steuerschaltung ein Verstärker 16 ein- und ausgeschaltet, so dass dieser entsprechend aus der Batterie 12 über die Leitung 17 und die Feldspule 13 Strom zieht. Wenn der Verstärker 16 abgeschaltet ist, verursacht die in der Feldspule 13 gespeicherte Energie einen Stromfluss durch eine Diode 18 in Richtung des Pfeiles 19. Es flie.sst deshalb während der Abschaltperiode des Verstärkerslö kontinuierlich ein Strom durch die Feldspule 13» so dass der Wechselstromgenerator 10 fortlaufend eine Wechselspannung erzeugt» Die Diode 18 wird auch als sogenannte Schwungraddiode

- 4 - bezeichnet

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1813 9 3 Λ

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bezeichnet, da sie den durch das Zusammenbrechen des Feldes der Feldspule 13 erzeugten Strom zirkulieren lässt. Ferner bewirkt die Diode 18 eine Begrenzung der Spannung an der Feldspule 13.

Ein Steuerschalter 20 steuert den Verstärker 16 und besitzt eine Spannungshysterese, wodurch ein Spannungsbereich entsteht, in welchem die Amplitude am Ausgang des Gleichrichters 11 in der in Fig. 2 dargestellten Weise oszilliert. Die Kurve

21 beschreibt den idealisierten Verlauf der Amplitudenänderung _Ä der gleichgerichteten Spannung in Abhängigkeit von der Zeit ™ und stellt die von dem Wechselstromgenerator 10 gelieferte geregelte Spannung dar. Die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 ist mit V₀ bezeichnet und durch die Linie

22 angedeutet. Diese Spannung besitzt einen oberen, durch die Linie 25 angedeuteten Grenzwert V sowie einen unteren, durch die Linie 23 angedeuteten Grenzwert V·,. Der Spannungsbereich zwischen den Linien 23 und 25 wird durch den Steuerschalter 20 festgelegt. Durch den mit 24 bezeichneten Kurvenabschnitt wird die Zeitspanne einer Periode gekennzeichnet, während welcher der Verstärker 16 Strom führt und dabei'von der Batterie 12 über die Feldspule 13 Strom zieht. Der mit 26 bezeichnete Kurvenverlauf für abnehmende Spannungsamplituden M entspricht der Zeitspanne einer Periode, während welcher eine Spannung auf Grund des durch die Diode 18 zirkulierenden Stromes in Richtung des Pfeiles 19 fliesst. Bei einer 12-Volt-Anlage entspricht der durch die Linien 23 und 25 "begrenzte Amplitudenbereich einem Spannungsunterschied von ungefähr 0,1 Volt.

Gemäss Fig. 1 ist die Batterie 12 über eine mit Prüfspannung bezeichnete Leitung 30 an eine Glättungs- oder Filterschaltung 31 für die Spannung angeschlossen, um den durch die

- 5 - Kurve

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Kurve 21 (Fig. 2) beschriebenen Schwingungsanteil aus der gleichgerichteten Spannung auszufiltern. Ein solcher Schwingung^ anteil besitzt z.B. eine Frequenz -zwischen 1000 Hertz und 2000 Hertz. Die Glättungsschaltung 31 kann aus einem Spannungsteiler oder einem Potentiometer 52, einem Widerstand 35 und einem Kondensator 34- bestehen, die in der dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Die Schaltung ist derart aufgebaut, dass sie eine Schwingung von 1000 H.ertz eliminiert. Die geglättete Spannung wird über die Leitung 35 einer Vergleichsschaltung 36 für die Spannung zugeführt. Die Glättungsschaltung 31 ist für den Betrieb des Systems nicht erforderlich. So ist z.B. der Kondensator 36 in dem Steuerschalter 20 ausreichend, um das System nicht auf den Schwingungsanteil in der gleichgerichteten Spannung ansprechen zu lassen.

Die Vergleichsspannung 36 besteht aus einem Differentialverstärker 37, dessen eine Eingangsseite an die Leitung 35 angeschlossen ist. Die Transistoren 38 und 39 sind in einer Darlington-Schaltung angeordnet, wodurch ein höherer Eingangswiderstand des mit der Leitung 35 verbundenen Eingangs des DifferentialVerstärkers 37 erzielt wird. Die eine Seite des Differentialverstärkers 37 besteht aus dem Transistor 39» während die andere Seite aus dem Transistor 41 besteht, an den über die Leitung 40 eine Bezugsspannung angelegt wird.

Ein gemeinsamer Emitterwiderstand 42 liefert die Vorspannung für die Transistoren 38, 39 und- ^¹- ^E3-ⁿ weiterer Belastungswiderstand 43 ist zwischen den Kollektor des Transistors 41 und die Leitung 44 zum Verbraucher geschaltet. Die sich aus dem Vergleich ergebende Spannung wird als Steuerspannung über die Leitung 46 an den Steuerschalter 20 angelegt. Der Differentialverstärker empfängt sineη Kollektorstrom auf der

- 6 - einen

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einen Seite von der Prüfspannungsleitung 50 und an der anderen Seite über den Lastwiderstand 43 von der Verbraucherspanrmngsleitung 44, so dass er bei offenem Zündsehalter 14 von der Batterie 12 abgeschaltet ist. Diese Schaltung ist vorgesehen, um eine Stromentnahme von der Batterie 12 zu unterbinden, wenn das System abgeschaltet, d.h. der Verbraucher 1*5 nicht in Betrieb ist.

Der Steuerschalter 20 ist aus zwei komplementären Schalttransistoren aufgebaut und besteht aus einem PNP-Transistor 50 sowie einem NPN-Transistor 51· Ein Spannungsteiler 52, 53 M ist für die Spannungsversorgung des Steuerschalters an die Leitung 44 angeschlossen. Bei geöffnetem Zündschalter 14 ist der Steuerschalter 20 nicht leitend, d.h. offen. Bei der gezeigten Zusammenschaltung der Transistoren 50 und 51 führen diese einen hohen Strom, wenn die Spannung auf der Leitung gegenüber dem Massepotential einen bestimmten positiven Wert erreicht. Bei einem niedrigeren, an der Leitung 46 anliegenden Potential schalten die Transistoren 50 und 51 rasch in den nichtleitenden Zustand. Wenn der Steuerschalter 20 Strom führt, entspricht die auf der Leitung 5^ wirksame Spannung im wesentlichen dem Massepctential infolge des niedrigen Impedanzwertes des leitenden Transistors 51· In diesem Zustand ist auch der Verstärker 16 nichtleitend, der aus M

zwei in Darlington-Schaltung aufgebauten Transistoren besteht. Wenn jedoch der Transistor 51 nichtleitend wird, macht die über die Leitung 5^ an die Darlington-Schaltung angelegte positive Spannung diese stromführend.

Um die Verlustleistung des Verstärkers 16 möglichst zu reduzieren, ist es wünschenswert, dass die komplementären Transistoren 50 und 51 sehr rasch umschalten. Dieses schnelle Umschalten kann jedoch eine hochfrequente Störung

- 7 - auf

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auf Grund des sich rasch ändernden Feldstromes auslösen. Eine' Verringerung der Schaltgeschwindigkeit des Steuerschalters 20 kann durch einen entsprechend der Darstellung angeordneten Kondensator 56 bewirkt werden.

Die über die Leitung 40 der Vergleichsschaltung 36 zugeführte Spannung wird von einem Generator 60 zur Erzeugung der Bezugsspannung geliefert, der einen auf die Temperaturänderung ansprechenden Generator 61 enthält. Ferner ist eine Bezugsschaltung 62 für die obere Bezugsspannung und eine Bezugsschaltung 63 für die untere Bezugsspannung vorgesehen. Die Bezugsschaltung 63 liefert eine Fusspunktspannung für den auf die Temperaturänderung ansprechenden Generator 61, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Temperaturabhängigkeit des Generators 60 wird auf eine maximale Spannung Cl durch eine Klemmschaltung 64- für die untere Temperatur und auf eine niedrige Spannung 02 durch eine Klemmschaltung 65 für die hohe Temperatur begrenzt (Fig. 3)· Ein Spannungsteiler 66 wird verwendet, um der Klemmschaltung 65 für die hohe Temperatur eine Bezugsspannung zuzuführen. Die sich ändernde Spannung des Generators 60 ist in Fig. 3 dargestellt, wobei bei O⁰C die Bezugsspannung auf der Leitung 40 einen maximalen Amplitudenwert Cl besitzt, der von der Klemmschaltung 64- für die untere· Temperatur bestimmt wird, indem dieser die Leitung 4-0 an die Be zugs schaltung 62 für die hohe Spannung anlegt. In gleicher Weise wird bei einer Temperatur von 100⁰C die Bezugsspannung auf der Leitung 40 durch die Klemmschaltung 65 für die hohe Temperatur auf einen niederen Amplitudenwert C2 begrenzt. Zwischen den beiden Temperaturgrenzwerten von O⁰C und 100⁰C liefert der auf die Temperaturänderung ansprechende Generator 61 eine Spannung an den Klemmen 67 und 68, die sich umgekehrt proportional zur Temperatur verändert und im wesentlichen einen linearen

- 8 - Kurvenverlauf

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Kurvenverlauf 69 gemäss Pig. 3 zwischen den beiden Temperatur grenzwert en aufweist. Diese Spannungsänderung ist sehr nützlich für eine von der Umgebungstemperatur unabhängige konstante Ladegeschwindigkeit. Bei Temperaturwerten unter O G und über 10O⁰C kann die erzeugte Spannung geringfügig von den festgelegten Amplitudenwerten infolge einer unvollkommenen Klemmwirkung der 'Dioden abweichen.

Bei der Betrachtung der Wirkungsweise des von einer Temperaturänderung abhängigen Generators 61 erkennt man, dass sich die von dem Generator erzeugte Spannung an den Klemmen 67 und 68 umgekehrt proportional mit der Temperatur zwischen den Grenzwerten O⁰G und 100 G ändert. Diese Änderung wird von der Temperaturabhängigkeit des Basis-Emitterübergangs oder der Diodenstrecke des Transistors 70 verursacht, die als temperaturempfindliches Element wirksam ist. Eine derartige Temperaturcharakteristik wird als negativ bezeichnet, da mit ansteigender Temperatur die Durchlassspannung an der Diode abnimmt. Die Änderung beträgt bei einer üblichen Basis-Emitterdiodenstrecke ungefähr -2mV/ G. Für die analytische Betrachtung des Generators 61 können zwei parallel liegende Stromwege angenommen werden, wobei der eine den Transistor 70 und den Widerstand 71 zur Strombegrenzung und der andere den Spannungsteiler aus den Widerständen 72 und 73 umfasst. Für die nachfolgende Betrachtung wird der Wert des Widerstandes 73 mit Rl und der Wert des Widerstandes 72 mit R2 bezeichnet. Die Basis-Emitterstrecke des Transistors 70 liegt parallel zum Widerstand 72, so dass diese den Spannungsabfall in Abhängigkeit von dem temperaturabhängigen Verlauf der Spannung einstellt, welcher einer in Durchlassrichtung vorgespannten Basis-Emitterdiode entspricht. Diese Spannung besitzt eine Amplitude 0 und entspricht der am Widerstand 72 auftretenden Spannung.

- 9 - Nachfolgend

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Nachfolgend wird das Ersatzschaltbild des Generators 6.1 betrachtet, um dessen temperaturabhängiges Verhalten zu beschreiben. Ein Strom I fliesst von der Leitung 67 über den Generator 61 zur Leitung 65. Die in Abhängigkeit von diesem Strom im Generator erzeugte Spannung ist gleich

- 0 (Rl + R2)/H2.

Diese Spannung kann als temperaturabhängige «oieH spannung betrachtet werden. Da der Generator 61 nicht verlustfrei arbeitet, ist in der Ersatzschaltung ein nicht dargestellter Widerstand zu berücksichtigen, dessen Serienwiderstand gleich Rl/(ß+l) ist. Dieser Widerstand kann auch als dynamische Impedanz des Generators 61 bezeichnet werden. In der vorausstehenden Formel ist ß die Stromverstärkung des Transistors 70.

Der von der Leitung 67 zur Leitung 68 fliessende Strom I ist amplitudenmässig gleich der Summe der durch den Transistor 70 und den Widerstand 73 fliessenden Ströme. Da die Emitter-Basisdiode des Transistors 70 die Spannung am Widerstand 72 bestimmt, muss der durch diesen Widerstand fliessende Strom nicht getrennt betrachtet werden. Der Basisstrom i^ des Transistors 70 auf der Leitung 7^ steuert die Leitfähigkeit des Transistors 70. Daher ist der vom Kollektor zum Emitter des Transistors 70 fliessende Strom und damit der Strom durch den Widerstand 71 gleich ß i, , wobei ß die Stromverstärkung des Transistors 70 ist. Der über den Widerstand 73 fliessende Strom besteht aus zwei Komponenten. Der Strom.der ersten Komponente fliesst durch den Widerstand 72 und hat eine Amplitude 0/R2, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Spannung am Widerstand 72 durch den Spannungsabfall an der Basis-Emitterstrecke des Transistors 70 bestimmt wird,, -'Die zweite Komponente des durch den Widerstand 73" fliessenden Stromes ist i, und entspricht dem Basisstrom auf der Leitung 74-· -Die

-, 10 - Summe'

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Summe der Ströme kann somit durch folgende Gleichung be- *' schrieben vrerden: -

I= ßi_b + i_b + 0/H2 (1)

Die Potentialdifferenz V zwischen den Leitungen 76 und 78 ist gleich dem Strom I, multipliziert mit der Impedanz der Schaltung,und wird durch folgende Gleichung beschrieben:

V = (0/R2 + i_b) Rl + 0 (2)

Diese Gleichung beschreibt den Spannungsabfall am Spannungsteiler 72, 73» wobei der linksseitige Teil der Potentialdifferenz den Spannungsabfall am Widerstand 73 (Rl) beschreibt, f| während 0 der Spannungsabfall am Widerstand 72 ist.

Löst man die Gleichung (1) für den Basisstrom i-, , so ergibt sich:

i_b = (I - 0/R2)/ (ß + 1) (3)

Durch Ausmultiplizieren kann die Gleichung (2) in folgender Weise geschrieben werden:

V = 0 (R1/R2) + Rli_b + 0 (4)

Ersetzt man den Basisstrom i^ der Gleichung (h) -^urch den Wert der Gleichung (3), so erhält man:

V « 0(R1/R2) + 0 + Rl (I-0/R2)/(ß+l) (5)

Durch Ausmultiplizieren wird daraus: ~

V * 0(R1/R2) + 0 + (Rl)(l)/(ß+l) - Rl(0/R2)/(ß+l) (6) i Woraus man nach dem Ausklammern von 0 für die Potentialdifferenz nachfolgenden Wert erhält:

V =-fe R1/R2 + 1 - Rl/ [(R2) (ß+1)]} + IRl/(ß+D (7)

In Gleichung 7 beschreibt der linksseitige, mit 0 multiplizierteTeil die Temperaturabhängigkeit des Generators, während der rechtsseitige Teil den Spannungsabfall auf Grund des Stromes I darstelltν der durch die zusätzliche Impedanz Rl/(ß+l) fliesst. In der Praxis ist der Anteil -Rl/(R2)(ß+l)

- 11 - vernaohläs si Rb ag

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vernachlässigbar, so dass sich die Gleichung (7) auf nachfolgenden Ausdruck vereinfachen lässt:

V = 0 (R1/R2 + 1) + IHl/(ß+l) (8)

Die Gleichung (8) ist die mathematische Beschreibung des Ersatzschaltbildes gemäss JFig. 4 und damit des auf eine Temperaturänderung ansprechenden Generators 61, wonach sich die Spannung zwischen den Leitungen 67 und 68 aus einem temperaturabhängigen Teil und' einem der zusätzlichen Impedanz und der dynamischen Impedanz zugeordneten Teil zusammensetzt.

Der Generator 60 zur Erzeugung der Bezugsspannung ist derart für die untere Temperatur von O⁰C ausgelegt, daas die Spannung auf der Leitung 67 gleich oder grosser ist als die Zener-Spannung der Diode 77 der Bezugsschaltung 62 für die hohe Spannung. Somit wird die Klemmschaltung 64- leitend und hält die Spannung auf der Leitung 40 zur Diode 77 auf der Zener-Spannung Cl, wenn der Generator 61 dazu tendiert, eine höhere Spannung als die Zener-Spannung abzugeben. Der Generator 60 erhält seine Versorgungsspannung von der an die Lastseite des Zündschalters 14 angeschlossenen Leitung 44. Zwischen die Leitung 44 und die Klemmschaltung 65 sowie den Widerstand 79 ist eine Diode 78 geschaltet. Eine weitere Diode 80 ist in der Schaltung vorgesehen, die als Temperaturkompensation für den Transistor 81 der Klemmschaltung 65 dient.

Am oberen Ende des Temperaturbereiches, d.h. bei 100⁰C, besitzt die Spannung auf der Leitung 67 und damit die dem Ausgang des Generators zugeordnete Leitung 40 auf Grund der negativen Temperaturcharakteristik der Basis-Emitterdiode des Transistors eine verringerte Amplitude, wodurch eine Neigung entsteht, den Transistor 81 in Durchlassrichtung vorzuspannen. Selbst bei einer Temperatur über 100⁰C wird die Spannung des

- 12 - auf

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- 15 - Pat ent anspräche

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auf eineTemperaturänderung ansprechenden Generators 61 kontinuierlich verkleinert. Jedoch so bald der Transistor 81 auf Grund einer verringerten Amplitude der auf der Leitung 67 wirksamen Spannung in Durchlassrichtung vorgespannt wird, wird ein weiteres Abfallen der Spannung auf der Leitung 67 durch den leitenden Transistor 81 verhindert, der die Spannung der Leitung 67 auf der Amplitude G2 festhält. Die Klemmschaltung 65 liegt parallel zum Widerstand 79 und zur Leitung 40.

Die Amplitude der auf der Leitung 67 wirksamen Spannung gegen Hasse ergibt sich auf Grund der Bezugsschaltung 63 für die untere Spannung. Ein Emitterfolger 82 aus zwei Transistoren wird von einem Spannungsteiler 83 angesteuert, so dass dieser der hohen Bezugsspannung von der Schaltung 62 sowie der dazu in Serie liegenden Spannung des Generators 61 unmittelbar folgt.

Da der Generator 61 die Bezugsspannung der Leitung 40 umgekehrt proportional mit der Temperaturänderung einstellt, ist die St euer spannung auf der Leitung 46, die von d'er Vergleichsschaltung 36 geliefert wird, entsprechend von der Temperatur abhängig. M

Bei der Schaltung gemäss Fig. 1 ist nur die Verwendung eines Kondensators 34 dargestellt. Es ist auch nur ein einziger Kondensator 56 vorgesehen, jedoch kann auch ein weiterer Kondensator Verwendung finden, wenn zu viele HF-Störungen auftreten.

Claims (1)

1. PATENTANWALT

   DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS 181 39 3

   β Mönchen 71,11.Dez.1968

   MtlohlortlriB· 42

   M.in ZtIdMn.:' M20P-212

   Patentansprüche

   1. Regelschaltung zur Ein-Aussteuerung einer Vorrichtung, die ein den Betriebszustand charakterisierendes Prüfsignal abgibt und zur .Einstellung des Betriebszustandes auf ein elektrisches Ein-Aussignal anspricht, ge- . kennzeichnet durch eine erste Prüfeinrichtung (36) zur Auswertung des Prüfsignals; eine zweite Prüfeinrichtung (61) zur. Peststellung der Amplitude einer unabhängig veränderlichen Grosse, und zum Bereitstellen eines die festgestellte Amplitude charakterisierendes Bezugssignal; Steuereinrichtungen (20, 60) mit ein- und ausschaltbaren sowie.ein Hysterese.verhalten aufweisenden Halbleiterschalternj die einen Amplitudenbereich mit einer, oberen sowie unteren Amplitudenbegrenzung festlegen und ein den,Ein- oder. Ausschaltzustand, des Halbleiterschalters anzeigendes Signal erzeugen, wobei die Steuereinrichtungen den Amplitudenbereich in Abhängigkeit vom Bezugssignal feststellen und-in Abhängigkeit vom Bezugs- und Prüfsignal ein Steuersignal erzeugen, das die Vorrichtung derart auf den Betriebszustand einstellt,. dass ein im begrenzten Amplitudenbereich liegendes Signal geliefert wird, dessen Amplitude zwischen den Grenzwerten wechselweise ansteigt und abfällt,,; und

   - 14 - . . ..
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   durch mit den Prüfeinrichtungen verbundene Signalbegrenzungseinrichtungen (65 oder 64) zur Begrenzung des Bezugssignals, um damit die Einstellung des Amplitudenbe-• reichs auf bestimmte Grenzwerte festzulegen und eine vorgegebene Abhängigkeit zwischen der Einstellung des Amplitudenbereichs und der unabhängig veränderlichen Grosse bei anderen Amplitudenwerten des Prüfsignals einzustellen.

   2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalbegrenzungsdnrichtungen (64, 65) Teile enthalten, die die Einstellung des Amplitudenbereiches auf einen Wert zwischen einer maximalen höchsten Amplitude für die obere Grenze und einer minimalen unteren Amplitude für die untere Grenze begrenzen, und dass die zweite Prüfeinrichtung eine vorgegebene Abhängigkeit zwischen der Einstellung des Amplitudenbereichs und der unabhängig veränderlichen Grosse im Bereich zwischen der maximalen und der minimalen Amplitude einstellt.

   3. Regelschaltung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

   ζ e i c h η et, dass die Signalbegrenzungseinrichtungen aus zwei Klemmschaltungen (64, 65) bestehen, wobei die eine Klemmschaltung (64) parallel zu der zweiten Prüfeinrichtung zur Begrenzung des Bezugssignals auf eine maximale Amplitude geschaltet ist und die andere Klemmschaltung (65) in Serie zu der zweiten Prüfeinrichtung liegt, um ein zusätzliches elektrisches Signal derart zu liefern, dass, wenn die Amplitude des Bezugssignals kleiner ist als die kleinste untere Amplitude, das Bezugssignal und das zusätzliche Signal addiert werden, um zumindest den kleinsten unteren Amplitudenwert zu erhalten.

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   4-. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1" bis 3, dadurch ge kennzeichne t, dass die" -■ Schaltung für die· Spannungsregelung eines Wechselstromgenerators Verwendung findet. -,,:■.. ·■

   5· Regelschaltung nach einem oder mehreren der-Ansprüche bis 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e tV dass die zweite Prüfeinrichtung folgende temperaturabhängige Schaltungen umfasst:

   eine erste Bezugsschaltung zum Festlegen einer ersten Spannungεamplitude,

   eine zweite Bezugsschaltung, um eine zweite Spannungsamplitude von der ersten derart abzuleiten, dass die beiden Amplituden eine im wesentlichen konstante Beziehung zueinander besitzen, ' einen auf Temperaturänderungen ansprechenden Generator, der mit der ersten Bezugsschaltung verbunden ist und das die Temperatur kennzeichnende Bezugssignal an seinem Ausgang liefert,

   eine erste Klemmschaltung, die wahlweise das Ausgangssignal des Generators an die erste Bezugsschaltung anlegt, wobei dies in einer vorgegebenen, zwischen der ersten Bezugsamplitude und der ersten maximalen Spannungsamplitude bestehenden Beziehung geschieht, um die Amplitude des Bezugssignals zu begrenzen, so dass dieses nicht grosser ist als die erste Spannungsamplitude, und eine 'zweite mit dem Ausgang des Generators und der ersten Bezugsschaltung verbundenen Klemmschaltung j die auf ein bestimmtes, vorgegebenes Verhältnis der Amplitude des Bezugssignals und der ersten Spannung Samplitude an^- spricht, um dem Ausgang des Generators einen zusätzlichen Strom zuzuführen und dadurch eine untere Grenze für die Bezugssignalamplitude vorzusehen. , - ^

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   6. Regelschaltung nach, den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bezugsschaltung eine Zener-Diode und die zweite Bezugsschaltung eine Emitterfolgerstufe umfasst, dessen Eingangsseite einen mit der Zener-Diode verbundenen Spannungsteiler aufweist, und dessen Ausgangsseite an den auf die Temperaturänderung ansprechenden Generator derart angeschlossen ist, dass, die Amplitude des Bezugssignals eine Summe der Spannung am auf eine Temperaturänderung ansprechenden Generator und an dem Emitterfolger ist.

   7. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4-bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prüfeinrichtung eine aus einem Differentialverstärker bestehende Spannungsvergleichsstufe aufweist, die das Prüfsignal und das Bezugssignal miteinander vergleicht und ein Steuersignal immer dann liefert, wenn zwischen den beiden Signalen eine Amplitudendifferenz besteht, dass die ein- und ausschaltbaren Halbleiterschalter auf dieses Steuersignal ansprechen und die Schalter zwischen einem leitenden und nichtleitenden Zustand umschalten, und dass die Steuereinrichtungen ferner einen Verstärker aufweisen, der das Ausgangssignal von den Halbleiter - ' ■ M schaltern erhält und wahlweise einen Stromfluss freigibt ™ oder -unterbindet, je nachdem, ob die Amplitude des Prüfsignals zu niedrig oder zu hoch ist.

   8. Regelschaltung für eine temperaturabhängige Spannungsregelung, die durch die Änderung des Stromes in der Feldwicklung eines Wechselstromgenerators erfolgt, dessen gleichgerichtete Ausgangsspannung in einer Vergleichsstufe mit einer Bezugsspannung verglichen wird, gekennzeichnet durch die nachfolgende Schaltungskombination aus einem Generator, der auf eine

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   Temperaturänderung in einem vorgegebenen Bereich anspricht und ein Bezugssignal liefert, dessen Amplitude umgekehrt proportional der Temperaturänderung ist, Begrenzungseinrichtungen, um das Bezugssignal an den Grenzen des Temperaturbereichs auf eine untere und eine obere Amplitude zu begrenzen, wobei die Vergleichsstufe das Bezugssignal empfängt und ein aus dem Vergleich der beiden Signale sich ergebenden Augenblickswert entsprechendes Steuersignal liefert, und ferner den Strom durch die Feldspule steuernde Schalteinrichtungen, die das Steuersignal empfangen und in Abhängigkeit davon entweder in einen ersten Leitfähigkeitszustand umgeschaltet werden, wenn das Steuersignal eine erste Abhängigkeit des Prüfsignals von dem Bezugssignal anzeigt, oder in einen zweiten Leitfähigkeitszustand geschaltet werden, wenn das Prüfsignal in einer zweiten Abhängigkeit zum Bezugssignal steht.

   Regelschaltung nach Anspruch 8 mit einem Schalter, der wahlweise einen Strom von einem Konverter zu einem Verbraucher überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbraucher und dem auf eine Temperaturänderung ansprechenden Generator vorhanden ist, dass eine weitere elektrische Verbindung vom Konverter zur Verglqichsstufe verläuft, um ein Prüfsignal an die Vergleichstufe anzulegen, und dass ein Trennelement, vorzugsweise eine Diode, zwischen dem Verbraucher und dem auf eine Temperaturänderung ansprechenden Generator vorgesehen ist, um zu veranlassen, dass das Bezugssignal anzeigt, wenn keine Spannung erzeugt werden soll.

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   10. Regelschaltung nach einem der Ansprüche G oder 9, dadurch gekennze ichnet, dass parallel zur Feldspule eine Diode derart geschaltet ist, dass sie einen Stromfluss durch die Feldspule verhindert, wenn die Halbleiterschalter im ersten Leitfähigkeitszustand sind und dabei die Gleichspannung kontinuierlich in ihre Amplitude zwischen einem oberen und unteren Amplitudengrenzwert verändert wird, wobei diese Änderung nicht grosser als 1% der durchschnittlichen Gleichstromamplitude ist.

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