DE1907924A1 - Schalteinrichtung zum Steuern der Energieversorgung eines Verbrauchers - Google Patents
Schalteinrichtung zum Steuern der Energieversorgung eines VerbrauchersInfo
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Description
6686-G8A0/S
RGA 598-59
Convention Date::
February 19, 19 68
Convention Date::
February 19, 19 68
Radio Corporation of America, Hew York, H. Y., V-. St.. Α.,
Schalteinrichtung zum Steuern der Energieversorgung" eines Verbrauchers
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung ziün Steuern der Energieversorgung
eines Verbrauchers,
Elektronische Schaltungsanordnungen zum Steuern der Versorgung eines
Verbrauchers mit Wechsels■ trοmenergie sind allgemein bekannt. Im allgemeinen
arbeiten diese Schaltungen nach dem Prinzip der Phasensteuerung, derart, daß
die dem Verbraucher zugeführ.te Energiemenge durch denjenigen Zeitpunkt bestimmt
wird, zu dem während jeder Periode der speisenden Wechselstromenergie
ein Thyristorelement, beispielsweise ein gesteuerter Siliciumgleichrichter
oder ein Triac in den leitenden Zustand geschaltet wird.
Derartige Schaltungsanordnungen enthalten im- allgemeinen einen wec.hselstromgesteuerten
Zeitkonstantenkreis, der die Steuerelektrode (das "Sitter")
des Thyristors mit einem Steuer- oder Triggersignal beliefert. Häufig ist
es jedoch erwünscht, die Energiezufuhr zum Verbraucher in Abhängigkeit von
einem von außen zugeführten Gleichstromsignal zu steuern. Beispielsweise
bei Servoregelsystemen läßt sich ein Sleichstrontrückkopplungssignal im allgemeinen
leichter· behandeln als ein Wechselstromsignal. In Fällen, wo die
Energiezufuhr zum Verbraucher von einem entfernten Kontroll- oder Schalt-
i OS 8 S 57 0 9.9 4 . .
pult aus. gesteuert oder,, wie bei einer bandgesteuerten. Maschine., -ein pro·-...
grammiertes Steuersignal von einer äußeren.- Quelle bereitgestellt .werdeil muß.,.
. entfällt ferner,, wenn diese Steuerung mit Gleichstromsignalen .bewerkstelligt
werden kann,, das Erfordernis einer für die Verarbeitung ho:her v/echselspan— ...
nungen eingerichteten Ver -ir ah tuxi-g >
. .·■■■-.'- \ . - " ,--..:
Der Erfindung liegt die Ättfgäbe zugrunde, eine diesen Bedürfnissen genügende elektronische Sch al t einrichtung, zum Steuern der ,Energieversorgung: .-eines
Verbrauchers ,zu schaffen. Die arf in dungs gemäße Schalt einrichtung ent- ...
hält einen Thyristor mit zwei Haupt el ek troden und einer SteUerebktrode... ,Ein.
Verbraucher und eine "Wechsels tromqyelle sind; an die Sauptelektroden. des ;.'J3ayristors
angekoppelt.. An die .Steuerelektrode des Thyristors ist ein-diese ... ■..
Steuerelektrode mit'einem Steuersignal beliefernder Zeit}: ons tantenkreis an—. .
gekoppelt.· An den Zei tk.ons taritenkreis ist eine impedanzveränderliciae Anordnung
angekoppelt. Sohli-eSlich ist eine Anordnung ,zum Beschicken.'asp, impedanzveränderlichen
Anordnung mit einem" Gleichstrorrisignal. zum Verändern der Im- - pedanz
dieser Aiaordnung. vorgesehen. . . . -,- ."...· , ' -_-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der -Zeichnung, im· einzelnen er--,
läutert. Es zeigen: . ■" . .""_-..- ; '"-". --■■-.'"■-.- . ·■' "" ■--.-.'■; .-
Figur 1 eine Ihyristor-Phasensteuerschaltung.gemäß dem. Stand, 4er Tecto- ...
Figur 2 eine erfindungsgemäße Steuerschaltung·;;- "·.-■- . ... : . "
Figur 3 ein Schaltschema, das die Einzelheiten der Schaltung nach. Figur
2 gemä3 einer .Ausführungsform der Erfindung zeigt; und ". ' . - ....
Figur 4 ein die Leistungsfähigkeit der Schaltung .nach Figur .3 '/eran-..
schaulichendes Diagramm. . . . :.
Bs gibt zahlreiche Anwendungsfälle, in. denen es erwünscht ist, die . ;. ·.
einem Verbraucher zuzuführende Energiemenge zu steuern. Figur 1 zeigt eine
diesem Zweck dienende Grundschaltung allgemein bekannter Ausführung. '.-■;-"■;'
. In Figur 1 ist die'eine Klemme TIO einer Wechselstromversorgungsqueile
an die eine Klemme des zu speisenden Verbrauchers 115 angeschlossen. Die" -.''.-"-,
zweite Klemme des Verbrauchers 115 ist an die erste Hauptelektrode 118. .""·'.-. ;.
eines Triacs 120 angeschlossen. Die zv/eite Hauptelektrode 119 des Triacs
120 ist an die zugleich als Bezugspotentialpunkt dienende zweite Klemme 112 -
: ■-· ■ 909885/0994 -/ : V
der Wechselstronversörgungsquelle angeschlossen. Ein Steuer- oder Triggerkreis
125, der die Steuerelektrode 121 des . Triacs 12.0 mit einem .Steuersignal
beliefert» ist an die zweite Hauptelektrode 1T9f die Steuerelektrode
121 und die eine Hemme eines Regelwiderstandselements 130, z.B. eines Potentiometers
angekoppelt. Die zweite Klemme des Regelwiderstands 130 ist an
die erste Hauptelektrode 118 des Triacs 120 angeschlossen.
Der Triggerkreis 125 enthält im allgemeinen mindestens ein Speicherelement,
z.B. einen Kondensator, der in Abhängigkeit von der Einstellung des
Regelwiderstands 130 Energie speichert und zu einem gewünschten Zeitpunkt
die gespeicherte Energie entlädt, um den. Triac 120 in den leitenden Zustand
zu steuern. Außerdem kann er eine Triggerdio.de oder, ein ähnliches Bauelement
enthalten, obwohl dank der neueren technologischen Entwicklung inzwischen Triacs mit eingebauten Triggerelementen, beispielsweise die HCA-Type 40 431 j
die eine interne bilaterale Diode aufweist,- zur. Verfügung stehen.
Im Betrieb lädt sich der Triggerkreis 125 in Abhängigkeit von der Einstellung
des Segelwiderstands 130 auf. Während dieses-xLadeintervalls befindet
sich der Triac 120 im nichtleitenden Zustand, so daß er im wesentlichen
die Eigenschaften eines offenen Stromkreises oder Schalters aufweist und
der Spannungsabfall am Verbraucher 115 vernachlässigbar ist. Zu einem .bestimmten
Zeitpunkt entlädt sich der Triggerkreis. 125, wobei die Steuerelektr£
de. 121 des Triacs mit einem Signal beaufschlagt wird, das diesen unter Erniedrigen
seiner effektiven Impedanz auf null in den leitenden Zustand schaltet. Die daraufhin zugeführte Gesamtenergie dient zur Speisung des Verbrauchers
115 während des restlichen Teils der Wechselstrom-Halbperiode. Umdie
dem Verbraucher 115 zugeführte Energiemenge zu verändern, verstellt man
den Regelwiderstand 130, so daß der Leitungswinkel, d.h. der Zeitpunkt, zu
welchem der Triac 120 in den leitenden Zustand-gesteuert wird,' sich entsprechend
erhöht oder erniedrigt.
In vielen Fällen ist es wünschenswert, daß. man die Energie zufuhr für
einen entfernt angeordneten Verbraucher atitomatisch verändern kann. Beispielsweise
kann es erwünscht sein, die Beleuchtung in einem Studio von einem entfernt angeordneten Schaltpult aus zu steuern oder das Arbeiten
einer entfernt angeordneten Werkzeugmaschine entsprechend einem vorbestimmten Programm zu steuern. Ferner lcann es beispielsweise erwünscht sein, das
Arbeiten eines motorisch angetriebenen Verbrauchers durch Rückkoppeln eines
vom" Verbraucher abgeleiteten Fehlersignals zur Steuerschaltung so zu regeln,
909885/0994 BAn
»AD
daß die Energiezufuhr zum Verbraucher entsprechend beeinflußt und einge^/ '
stellt wird. Dies gilt· besonders für Bandaufnahmegeräte, wo im Interesse "
einer guten Leistung die Bandlaufgeschwindigkeit konstant gehalten werden '
muß. In einem solchen Fall kann man so vorgehen, daß man die Bandlauf ge- ".
schwindigkeit mechanisch oder elektrisch abftthlt und daraus ein entsprechendes Fehlersignal gewinnt, das auf die Steuerschaltung rückgekoppelt wird.'""'"
In den genannten Fällen ist es häufig erwünscht, daß die erforderliche
Steuerung oder Regelung mit Hilfe eines Gleichstromsignals erfolgt. Beispielsweise
kann es bei dem erstgenannten Beispiel vorteilhaft sein, "den; :.
Einbau von Wechselstromleitungen in das Schaltpult zuvermeiden. Ferner" .
sind für mit FehlersignalrUckkopplung arbeitende Regeleinrichtung er. \Glexh-:
Stromsysteme vorzuziehen, da sie sich leichter betreiben und handhaben "-."■""
lassen und.im allgemeinen leistungsfähiger arbeiten.
Figur 2 enthält die Elemente der Anordnung nach Figur, 1 und außerdem
eine gleichstromsteuerbare Schaltungsanordnung 240, die«mit ihrem einen Ende
241 an den Verbindungspunkt des Triggerkreises 225 und des Regelwiderstands
230 und mit ihrem anderen Ende 242 an die zweite Hauptelektrode 219 des Triacs 220 angeschlossen ist. Einer dritten Klemme 243 ist das äußere Gleich
strpmsignal zuführbar.
. Im Betrieb weist die Schaltungsanordnung 240 eine Impedanz, gemessen"
über die Klemmen 241 und 242, auf, die sich in Abhängigkeit von.dem* der
Klemme 243 zugeführten Gleichstromsignal ändert und durch ihren Wert ihrerseits
die am Triggerkreis 225 erzeugte Wechselspannung sowie den Zeitpunkt, zu dem der Triac 220 in den leitenden Zustand gesteuert wird, beeinflußt.
In Figur 3 sind ein erster Widerstand 350 und eine erste Diode 351 in
Reihe mit dem freien Ende des Widerstands 350 an den Verbindungsp-unkt des
Triggerkreises 325 und des Regelwiderstands 330 sowie mit der Kathode der
Diode 351 an den Kollektor 357 eines npn-Transistors 360 angeschlossen, wobei
die Diode 351 so gepolt ist, daß sie in Richtung zum Kollektor 357 leitet.
Ein zweiter Widerstand 352, eine zweite Diode 353 und' ein. dritter Widerstand
354 sind in der genannten Reihenfolge in Reihe mit dem freien Ende
des Widerstands 352 an den Verbindungspunkt des Triggerkreises 325 und des
Regelwiderstands 330 sowie mit dem freien Ende des Widerstands 354 an den
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— E5 ■—
. 3.58 des lfciinsisifcors 36£) angsscftlossert, woibei dia Diode 353 so"
Istr daß sie in fiiehtunf «um !Widerstand 352 lei&et» !Ein^er^ep iiiders$ajrid
$f5 ist :ein.er seats an äen ICpILlektor 3:57 «nä -andersrsmits an Ms Basis
359 des Transistors 3$Ο angeschlossen. JEin fünfter Mierstand 356 ist einerseits an die .Basis 35f des ifcaixsistors $6Q und aniderBrseits aa di<e .Anode
353
erster Koiidensati»!1 3^1 liegi: meinerseits an der kathode del* ©iode
und Än4efigpsgits am: ieawfsiiotienitial 312, KUi «vreiteyjtQinäsnsator 362
§iiifii»§eits an äer ^Pde der lüf de 353 und Andererseits »m
3Jg, &i§ xi§mine 343,,,. der mim M*ißef.es
ist an 4ie Basis 359 des lpansistors
Sie in Figur 3 zysät^lieli vorgesehene Sehaltuftcrsanordnung t>esteÄt aus
gegenfJissigeö ,(ent^efenfeset?te iöiaritSt):, mit ;etoe»l ^vansistpr feelasteten
Energiequellen, nlwji§» dem Widerstand 35öy der ©io4e 3f1* denv Kondensator 3 61 einerseits und dem Widerstand 352, der Diode 353» $&* XoBdeiisatpr
362 andererseits, mit dem Transistpr 3pO als I.ast, Im Betrieb ist das
extern bereitgestellte Gleiqhstromsignal der 'Klemme 343 zugeführt j so daß es
den Tpansistor $60 vprspannt. Durgh die Eigenschaften dieses Vorspanns!gnals
wird der Betragder Belastung gesteuert, mit welcher der Transistor 360 die
Energiequellen belastet, die ihrerseits entsprechend mehr oder weniger
Wechselstrom; entnehmen!, wodurch entsprechend die Impedanz der Schaltung bestimmt
wird, . ■ /' J
In dem Maße, wie die Impedan? dös Transistors 36Q in Abhängigkeit von
änderungen,des zugeführten Gleichstromsignals schwankt, wird die Spannung
am TriggerJ-reis 325 und der diesem zugeführte·-£j.-trom beeinflußt, so daß. der
': Zeitpunkt, zu dem der Tfiac 320 in den ieitenden Zustand gesteuert wirdj,
sich entsprechend ändert. · ,■
■ Die Schaltung nach Figur 3 eignet sich z,B, als Servoregelsystem für
ein Bandaufzeichnungsgerät, bei.-dem durch automatische Regelung die Bc1Kdspannung
konstant gehalten werden soll. Der Regelwiderstand 330 kann zur
Regulierung", das maximalen Spannungsabfalls am Verbraucher 315 dienen.
Figur 4 veranschaulicht die Wirlomgsw-eise der Schal tang laacli Figur.3,
\iobei der Segelwiderstand 33ö so eingestellt ist, daB sich am. Verbrauche!1
ein maximaler Spannungsabfall von 80 IToIt .ergibt,, wenn die Schaltuag mit des
.Klemmen 31 ör 312 an eine WechselstroRiqualle vöa.120 Volt effS* aageaclilossen iac.
Claims (1)
- _ 6 —a tin tÄJi.sp riß c h eCl'ScnaLteinricihtung zum Steuern ier Energieversorgung eines 'Verbraueiiers rait einem Thyristor rait -zwei .Kauptelektroden unä -einer Steuerel6k!tKO,äe, wobei an. die 'beidsn Hatiptelektroden ein Verbraucher und eine VecihpelsfcromqueMe angeschlossen siaiä-, sowie mit einem an die Steuerelektrode angeitoppeltenZeitkonstantenkreis .zum Beschicken der "Steuerelektrode mit einem Steuersignal.,, dadurch g e k e η η ζ e i c h -n e t , daß 'an den "Zeiiöconstantenkreis (225) eäjr.e impeäanzveränäerliche Anordnung (240.) angekOjE>pel*t ist, der ein die Impedanz idles er Anordnung steuerndes Gleichstromsignal zugeführt ist..Z- Schalteinridhtuiig naeih Anspruch 1, dadurch ^ekennz e i c h η e t ., daß die impedanzveränderliche Anordnung einen Transistor (36O) und mindestens eine Gleichstromenergiequelle enthält.3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ~gek e η η ζ ei c h η e t , daß an die erste Hauptelektrode des Ihyristors (220) ein Regelwiderstand (230; 330) angeschlossen ist; daß der Zeitkonstantenkreis (225; 325) einen an die Steuerelektrode und die zweite Hauptelektro de des Thyristors (220; 320) sowie an den Regelwiderstand angekoppelten Triggerkreis enthält, und daß der Segelwiderstand mit dem Triggerkreis parallelgeschaltet ist.4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a'd u r c h g e k e n. n. zeichnet , daß; der Thyristor ein Triac ist, daß der Zeitkonstantenkreis aus einem den Triac mit dem Steuersignal beliefernden Triggerkreis mit drei Klemmen* von denen eine an die zweite Hauptelektrode und eine zweite an die Steuerelektrode des Thyristors angeschlossen sind, be-.steht, und daS zwischen die erste Hauptelektrode des Thyristors und diedritte Klemme des Irigrgerkreises ein Segelwiders tand geschaltet ist. ·/ f) Q Q t
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US3742113A (en) * | 1971-04-28 | 1973-06-26 | M Cohen | Stringed musical instrument with electrical feedback |
US3785379A (en) * | 1971-08-12 | 1974-01-15 | M Cohen | Syringe for injection of freshly mixed liquid-powder |
US3857076A (en) * | 1973-01-15 | 1974-12-24 | Whirlpool Co | Upright vacuum cleaner{13 drive motor control |
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-
1969
- 1969-02-07 GB GB6683/69A patent/GB1261559A/en not_active Expired
- 1969-02-17 DE DE19691907924 patent/DE1907924A1/de active Pending
Also Published As
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