DE1941123A1

DE1941123A1 - Regelsystem

Info

Publication number: DE1941123A1
Application number: DE19691941123
Authority: DE
Inventors: Lindberg Allan W
Original assignee: Emerson Electric Co
Current assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 1968-08-13
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1970-02-19
Also published as: US3539892A; FR2016933A1

Description

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Emer&on Electric Co., St. Louis 36, Missouri, V. St. A.

"Regelsystem"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitsregelsystem, bei dem Änderungen der Spannung einer Wechselstromquelle geregelt werden.

Halbleiterschalter, z.B. SCRs und Triacs, werden gewöhnlich verwendet zur Geschwindigkeitsregelung von Wechselstrommotoren. Bei solchen Regelungen wird der Zündwinkel des Halbleiterschalters
verändert durch Veränderung der Aufladegeschwindigkeit eines

Triggergefätes.

Bis jetzt war zum Erzielen einer hohen Empfindlichkeit in der
Regelung eine ziemlich komplizierte Schaltung notwendig. Weiterhin bestand selbst bei einer relativ komplizierten Schaltung für die Geschwindigkeit des geregelten Motors die Neigung, sich mit
Quellenspannungsänderungen zu ändern. Je höher die Spannung,

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desto schneller ist die Aufladegeschwindigkeit, desto früher; im Zyklus wird das Triggergerät erregt und desto schneller wollte der MQtor laufen.

Ein Ziel der Erfindung ist eine einfache Schaltung, die verwendet werden kann zur Regelung des Zündens eines Halbleiterschalters, und die Änderungen der Versorgungsspannung kompensiert.

Dementsprechend liefert die vorliegende Erfindung ein System zur Kompensation von Spannungsänderungen-einer Wechselstromquelle, das. einen Halbleiterschalter, der elektrisch mit der Wechselstromquelle verbunden ist, eine Triggervorrichtung, die elektrisch mit dem Halbleiterschalter verbunden ist, um diesen zu triggern, und ein strahlungsempfindliches Gerät enthält, welches eine elektrisch veränderliche Strahlungsquelle und einen strahlungsempfindlichen Widerstand besitzt, dessen Widerstandswert sich als Punktion der Strahlung von der Quelle verändert, wobei die Strahlungsquelle elektrisch parallel zu Kapazitäten liegt, die elektrisch mit der Iriggervorrichtung verbunden sind, wodurch die Aufladegeschwindigkeit der Kapazitäten abhängig und eine Funktion ist von der Große des strahlungsempfindlichen Widerstandes, und die Intensität der Strahlungsquelle, und damit die Größe des strahlungsempfindlichen Widerstandes, ist abhängig von und eine Punktion der Quellenspannung.

Andere Ziele werden dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden.

Die Kennlinien des strahlungsempfindlichen Widerstandes sind so, daß bei einem Ansteigen der Quellenspannung die Aufladegeschwindigkeit der Kapazitäten durch den strahlungsempfindlichen Wider-

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stand verringert wird, und erhöht wird bei einem .Absinken der Spannung, wodurch sich diese beiden Bestrebungen im wesentlichen ausgleichen, um eine konstante wirksame Leistung in der Last aufrechtzuerhalten.

Es sind Mittel vorgesehen zum Verändern der Intensität der Strahlung, um die Größe des strahlungsempfindlichen Widerstandes und damit den Zündwinkel des Halbleiterschalter zu verändern.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das strahlungsempfindliche Element eine Photokopplerzelle (photocouple cell) mit einer Lampe als Strahlungsquelle und einem lichtelektrischen Widerstand, dessen Widerstandswert sich invers zur Henge der Beleuchtung verändert.

Veränderliche Widerstände, die von Hand änderbar oder automatisch aufgrund einer Zustandsänderung veränderbar sind, z.B. Thermistoren, oder Kombinationen davon in der Larapenschaltung, die eine Niederspannungsschaltung sein kann und vorzugsweise ist, liefern ein Mittel zum Verändern der Lampenintensität.

Eine Photokopplerzelle in der Schaltung kann zum Umgehen des Systems verwendet werden, damit der Halbleiterschalter zu Beginn jeder Halbperiode, r,.B. für den ilochgeschwindigkeitsbetrieb eines Motors, getriggert werden kann.

In der Zeichnung ist Fig. 1 das Bild einer einfachen Schaltung gemäß dieser Erfindung, die nur eine ^pannunf^sregelfunktion bei einem festen Ausgang erfüllt.

Fig. 2 ist ein Schaltbild, das eine andere /.usführungsforni des ■■■■-■■ 00 9808/ 1 2R6

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Systems dieser Erfindung, angewandt auf einen Permanentspalt-■ Induktionsmotor mit kapazitivem Vorwiderstand (P.CS.-Motor), zeigt, dessen Geschwindigkeit durch das System geregelt wird, wobei Strom für die Lampe von einer Anzapfung an einer Hauptwicklung des Motors erhalten wird.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform deis Systems dieser Erfindung, angewandt auf einen P.C.S.-Motor, wobei der Strom für die Lampe von einer Niederspannungs-SekundäB-wicklung erhalten wird.

Fig. 4- zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Systems der vorliegenden Erfindung, angewandt auf einen P.C.S.Motor (permanent split capacitor motor), wobei eine getrennte' Vorspannungsquelle für die Lampe vorgesehen ist.

Fig. 5 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Systems dieser Erfindung, bei der ein !Thermistor und ein Fernschalter vorgesehen sind.

Fig. 6 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Systems der Erfindung, das eine mäßig hohe Empfindlichkeit aufweist.

Fig. 7 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Systems der Erfindung mit hoher Empfindlichkeit.

Fig. 8 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Systems der Erfindung, das eine mäßig hohe Empfindlichkeit eul· weist mit einer minimalen Geschwindiykc-itseinstellung, die spannungskompensiert ist, und

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IPig. 9 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Systems der Erfindung mit hoher Empfindlichkeit und spanmingskompensierter Minimalgeschwindigkeit.

In Pig. 1 wird eine sehr einfache Form des Systems der Erfindung dargestellt, angewandt als Spannungsregler, wobei das Bezugszeichen 1 einen Halbleiterschalter in der Form eines Triacs kennzeichnet, der elektrisch mit einem Leiter 2 von einer Wechselstromquelle 3 und einem Leiter 4 zu einer Last, die hier nicht gezeigt wird, verbunden ist. Eine Triggerdiode ist durch einen Leiter 5 mxt einem Gatteranschluß des Triac 1 verbunden. Ein Leiter 8, der ebenfalls von der Quelle 3 kommt, ist auch elektrisch mit der Last verbunden. Eine Photokopplerzelle 10 enthält eine Lampe 11 und einen lichtelektrischen Widerstand Die Lampe 11 ist durch einen Leiter" 13 mit dem Leiter 8 von der Quelle 3 und durch einen Leiter 14 über einen Vorspannungswiderstand 15 mit dem Leiter 2 von der Quelle 3 verbunden. Der Leiter 14- ist auch zwischen der Lampe 11 und dem Widerstand 15 über die Reihenschaltung der Widerstände 1? und 16 mit dem Leiter 4 verbunden¹. Die Widerstände 15 bzw.- 16 und 17 liegen demnach parallel zueinander. Der lichtelektrische Widerstand 12 liegt an einem Leiter 20. Der Leiter'20 ist über .einen Widerstand 21 mit dem Leiter 2 von der Quelle 3 verbunden. Er ist auch mit der Triggerdiode 6 und über eine Kapazität 25 mit dem Leiter 4 verbunden. Der lichtelektrische Widerstand 12 ist auch durch einen Leiter 26 über eine Kapazität 27 mit dem Leiter 4 verbunden. ·

Im Betrieb sind die Werte der Widerstände 15» 16 und 17 so ge—

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wählt, daß die Lampe eine Intensität aufweist, die dafür aus- _; reicht, daß der Widerstandswert des Iientelektrischen Widerstandes zwischen seinen Grenzen liegt, d.h., daß bei einer Erhöhung der Intensität der Lampe 11 eine Abnahme der Größe des lichtelektrischen Widerstandes eintritt, und umgekehrt· Die Aüfladegeschwindigkeit der Kapazitäten 25 und 27 liegt demnach zwischen der Höchstgeschwindigkeit, die erreicht würde, wenn die Größe des Widerstandes 12 unendlich wäre, und der Minimalgek schwindigkeit, die erreicht würde, wenn die Größe des Widerstandes 12 Null wäre. Demnach erstrebt eine Erhöhung des Widerstandes, d.h. eine Abnahme der Intensität der Lampe 11, eine Beschleunigung des Triggerns des Triacs, und umgekehrt· Eine Erhöhung der Netzspannung, die eine Steigerung der Aufladegeschwindigkeit der Kapazitäten 25 und 27 erstrebt, bewirkt auch eine Erhöhung der Intensität der Lampe 11, die eine Verlangsamung der Aufladegeschwindigkeit bewirkt· Das Ergebnis ist ein Ausgleich der Wirkungen, um einen praktisch konstanten Zündwinkel zu erzielen.

Es ist zu sehen, daß durch das Ersetzen eines der Widerstände 16 und 17 durch einen veränderlichen.Jiid^rsjfesndLdie Intensität JLer-Lampe 11 geregelt werden kann, um den Zündwinkel zu verändern. Bei jeglicher Einstellung des veränderlichen Widerstandes wird jedoch die selbstkompensierende Eigenschaft des Systems die Veränderungen im Ausgang bei Veränderungen in der Netzspannung und in der Last auf ein Minimum bringen.

In Fig. 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 201 einen Triac, der in • dieser Ausführungsform elektrisch mit einem Leiter 202 von einer

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Wechselstromquelle 203 und einem Leiter 208 von der Quelle verbunden ist. Eine Triggerdiode 206 ist durch einen Leiter mit einem Gatteransehluß des Triac 201 verbunden. In dieser Aus führungsform ist der Triac 201 mit den Leitern 202 und 208 zwischen zwei Teilen 231 und 232 von Hauptwicklungen eines P.S.O.-Motors 230 verbunden, der auch eine Hilfswieklung 233 und eine Kapazität 23^ enthält.

In dieser Ausführungsform ist die Hauptwicklung aufgespalten. Ein Leiter 226, der elektrisch mit dem Teil 232 der Hauptwicklung verbunden ist, liegt an dem Triac 201 und über eine Kapazität 227 an einem lichtelektrischen Widerstand 212 einer Photokopplerzelle 210. Eine Kapazität 225 liegt an dem Leiter 226 zwischen der Kapazität 227 und dem Triac 201. Die Kapazität 225 · liegt am Leiter 220, der mit dem lichtelektrischen Widerstand 212 und mit der Triggerdiode 206 verbunden ist. Ein Widerstand 221 liegt am Leiter 220 und über einen Leiter 222 am Triac und am Teil 231 der Hauptwicklung.

Eine Lampe 211 in der Photokopplerzelle 210 liegt direkt mit einem Ende am Leiter 202 von der Quelle 203 und mit dem anderen

,einen. ¥o_rjip^LnnangswJ^eTs"traTid---^^ Quelle 203 und auch über die Reihenschaltung eines festen Widerstandes 216 und eines veränderlichen Widerstandes 217 an einer Anzapfung 235 an dem Hauptwicklungsteil 231.

Es wird angeno:;.:.-.en, daß im Betrieb die Lampe 211 dunkel ist. Der Widerstandswert des lichtelektrischen Widerstandes 212 ist so groß, daß der SrroniKreis über ihn praktisch offen ist. Ijnter diesen UmsttaiCei, lädt sich die Kapasiol't 225 schnell über den

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Widerstand 221 auf und die kritische Spannung an der Trigger-· diode wird früh in der Halbperiode erreicht, so daß der Triac 201 getriggert wird. Wenn die Lampe voll leuchtet, ist der Widerstand des lichtelektrischen Widerstandes gering, so daß sich die Kapazitäten 225 und 22? parallel aufladen und das Triggern des Triac verzögern. Bei einer mittleren Intensität hat die Aufladegeschwindigkeit der Kapazitäten einen mittleren Wert, ^: so daß der Triac bei einem mittleren Zündwinkel getriggert ^ wird. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit des: Motors durch Veränderung der Größe des veränderlichen Widerstandes verändert werden. Die Spannungskompensationseigenschaft dieses Systems ist identisch mit der des in 5"ig. 1 dargestellten Systems·

In dieser Ausführungsform bildet die Anzapfung 235 an der Hauptwicklung des Motors eine bequeme Niederspännungsquelle und hat durch die sich ergebende negative Rückkopplung eine stabilisier rende Wirkung auf das System. Der Vorspannungswiderstand 215 liefert eine Schwellenspannung an die Lampe 211, so daß kleine ^ Veränderungen der Spannung durch die Widerstände 216 und 21? , unmittelbare Veränderungen der Intensität der Lampe 211 erzeugen. Der Lichtkoppler hat eine nichtlineare Kennlinie, und zwar exponentiell, so daß eine Veränderung des Vorstromes eine vergrößerte Wirkung hat. Daher kann ein optimaler Wert für den Vorspannungswiderstand 215 bestimmt werden. Die Spannungsrück-.. kopplungsschaltung von der Motorwicklungsanzapfung 235 über den , veränderlichen Widerstand 217 liefert ein empfindliches Ansprechen auf Spannungsfluktuationen, so daß der Vorspannungswiderstand 215 in einigen Anwendungen weggelassen werden kann.

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Die Schaltung der .!ig.· 3 ist identisch mit der der Fig. 2, und die Bezugszeichen sind außer der Vorziffer 3 anstelle von 2 ebenfalls identisch, nur daß der Yorspannungswiderstand 215 der in !"ig, 2 gezeigten Schaltung weggelassen ist und anstelle der Anzapfung 235 eine isolierte Mederspannungs-Sekundärwicklung . * 34-5 vorgesehen ist, um eine isolierte Niederspannungs-Regelschaltung zu schaffen. '-.."'

Die Arbeitsweise des Systems der Fig. 3 ist identisch mit der des Systems der S¹Ig. 2, nur daß die Schwellenspannung nicht durch den Vorspannungswiderstand geliefert wird, so daß das System der Jig. 3 nicht ganz so empfindlich ist, wie das der Fig. 2. . · '

Die Schaltung der Fig. 4 ist identisch mit der der Fig. 3» die Bezugszeichen sind außer der Vorziffer 4 anstelle von 3 ebenfalls identisch, nur daß ein Vorspannungswiderstand 415 ein Abwärtstransformator 450 eingeführt sind, dessen Primärwick· lung zwischen den Leitern 402 und 408 von der Quelle liegt. Die Arbeitsweise des Systems der Fig. 4 ist praktisch identisch mit der des Systems der Fig. 2_e

Die Schaltung der Fig.. 5 ist eine automatische Geschwindigkeitsregelung, in der ein Thermistor verwendet wird, um auf die Bedürfnisse-eines Ofenz'irkulators anzusprechen. Ein Triac 501 ist durch einen Leiter 502mit einer Wechselspannungsquelle 503 verbunden. In diesem Beispiel ist der Triac 501 durch einen Leiter 504 mit den Wicklungen eines P_eS>G,^Motors530 verbunden* Eine Anzapfung 535 an der Hauptwicklung liefert eine Niederspannung

\ an die Regelschaltung, die einen veränderlichen Widerstand 505

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und einen Thermistor 550 sowie eine Photokopplerzelle 510 ent- ·.. hält· Die Thermistorschaltuhg enthält neben einem Thermistorelement 516 mit positivem Temperaturkoaffizienten die Trimmerwiderstände 552 und 553· Die Photokopplerzelle 510 enthält einen lichtelektrischen Widerstand 512 und.eine Lampe 511- Die Lampe 511 ist elektrisch mit dem Thermistor 516 und mit den Vorspannungswiderständen 515 und-555 verbunden« Die Vorspannungswiderstände 515 und 555 liegen miteinander in Reihe am Leiter 502. Die Lampe 511 ist auch mit einem Leiter 508 von der Quells 503 verbunden. Ein Leiter 560 liegt zwischen dem Leiter 508 und den Wicklungen des Motors 5^0*> Elektrisch ist die Anordnung des Thermistors 550 und der Vorspannungswiderstände. 515 und 555 iß bezug auf die Lampe 511 nicht unterschiedlich von der Anordnung der S¹Ig· 2, nur daß die Vorspannung mit Hilfe des veränderlichen Vorspannungswiderstandes 555 verändert werden kann.

Die eine Seite des lichtelektrische!! Widerstandes 512 liegt an dem Leiter 502, die andere Seite an einem Leiter 520, mit dam Kapazitäten 52?, 528 und 529 verbunden sind* Eine Kapazität liegt mit der einen Seite an dem Leiter 502 und mit der anderen am Leiter 520, Ein Leiter 522 ist durch einen Ein-Aus-Schalter 560 mit dem Leiter 504- verbunden. Ein Widerstand 521 liegt zwischen den Leitern 522 und 520.

Ein Widerstand 523 liegt am Leiter 522 und über eine Kapazität 527 am Leiter 520. Die Widerstände 537 und 5J8 liegen zwischen den Kapazitäten 527 und 528 bzw. 528 und 529 und durch den leiter 539 an einer Triggerdiodev 506_f di© elektrisch mit dem .Gatteranjschluß dies Triac 50I verbunden ist· .

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Ein® ferne liederspannungs-Schaltanordnung 570 besteht in dieser '-'-■*■■--. ' - ■»

Ausführungeform aus einer Photokopplerzelle 57^ mit einer Lamp« 572, die über eines nicht gezeigten Ein-Aus-Schalter mit einer konstanten Niederspannungsquelle verbunden ist, und mit einem lichtelektrischen Widerstand 573_p dessen eine Seite mit einem., Leiter 504 und dessen ander© Seite mit einem Leiter 539 verbunden ist. Die Anordnung 570 stellt.nur dar, wie die Schaltung der Erfindung leicht durch ein Niederspannungs-Schaltsignal gesteuert werden kann. Es ist zu sehen_s daß bei'voll eingeschalteter Lampe 572 die Anordnung 570 den Ein-Aus-Schalter 560 überreitet· Dies ist z.B. dann brauchbar_t wenn die Anordnung für den Schalter einer Klimaanlage verwendet wird, so daß eine vorgewählte höhere Motorgeschvindigkeit eingeschaltet werden kann.

Di® Arbeitsweise des Systems der Fig. 5 ist im wesentlichen gleich der des Systems der Figuren 2 und 4· Der Hauptunterschied liegt in der Tatsaehe, daß die Geschwindigkeit'des Motors durch die Temperatur des Thermistorelementes 516 geregelt wird. Die Anordnung 570 arbeitet nur als Nebenweg für den Schalter 560 und liefert Strom an den Leiter 539 und damit an die Triggerdiode 506 direkt vom Leiter 504.

In Fig. 6 wird ein dem System der Fig. 5. ähnliches System dargestellt, bei dem ein Thermistor 616die Geschwindigkeit eines Motors 630 regelt» Die bestimmte in Fig. 6 gezeigte Schaltung kann die Ventilatorgeschwindigkeit einer Raumklimaanlage vom höchsten zum niedrigsten Wert modulieren aufgrund einer Lufttemperaturänderung um etwa 3° G. Die Schaltung der Fig. 6 unterscheidet sich in vieler Hinsicht von der Schaltung der Fig. % .

• da sie keine Fernsteuerung entsprechend der Steuerung 570 auf-

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weist, obwohl eine solche Steuerung leicht vorgesehen werden kann, und, was wesentlicher ist, da sie keine negative Spannungsrückkopplung aufweist. In der Schaltung der Fig. 6 gibt eine Eingangsbrückenschaltung 675, die "über dem Netz" arbeitet, die ► gewünschte Empfindlichkeit· Die Leiter 602 und 608, der Triac 601, die Triggerdiode 606, die Kapazitäten 627, 628 und 629, die Widerstände 621, 623, 637 und 638 und die Photokopplerzelle mit der Lampe 611 und dem lichtelektrischen Widerstand 612 haben alle ihre Gegenstücke in der Schaltung der Fig. 5«,.Ein Leiter

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620, der mit dem lichtelektrischen Widerstand 612 verbunden ist, liegt an den Widerständen 621 und 623, den Kapazitäten 627, und 629 und einer Kapazität 625 auf die gleiche Weise, in der der Leiter 520 der Schaltung der Fig. 5 mit den entsprechenden Elementen.verbunden ist.

In dieser Schaltungsausführung liegen die Widerstände 680 und 681 miteinander in Reihe und zwischen den Leitern 602 und 608 . von einer Quelle 603 und sind am gemeinsamen Verbindungspunkt durch den Leiter 682 mit der einen Seite der Lampe 611 verbunden. Der Widerstand 683, die veränderlichen V/iderstände 684 und.

685 und der Thermistor 616 liegen miteinander in Reihe und zwischen den Leitern 602 und 608 und sind zwischen dem'veränderlichen Widerstand 685 und dem Thermistor 616 durch den Leiter

686 mit der anderen Seite der Lampe 611 verbunden.

Aus der Zeichnung ist zu sehen, daß der Stromzufluß durch die Lampe 611 durch das Ungleichgewicht der Brückenschaltung 675 bestimmt wird. .

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsforrn des Systems der Erfin-

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dung, .die ebenfalls eine Eingangsbrücke verwendet, die in der Punktion ähnlich ist der Eingangsbrücke der Ausführungsform der Pig. 6. Die, Eingangsbrücke gemäß Big. 7 verwendet jedoch einen Transistor, dessen Emitter-Basis-Strecke den Brückenausgang . mißt. . . '

Wie bei den Schaltungen der Pig. 2, 3 und 4 ist ein Triac 701 zwischen den Teilen 731 und 752 der Hauptwicklung eines E.S.C.-Motors angeordnet. In dieser Ausführungsform erfüllen eine kommutierende Kapazität 763 und ein Widerstand 764 eine Funktion in bezug auf den Motor, sind jedoch nicht wesentlich für den Betrieb des Regelteiles der Schaltung.

In dieser Ausführungsform wird ein bilateraler Silizium-Schalter (S.B.S·) 707 als Triggerelement verwendet. Ein Gatteranschluß 709 am S.B.S. 707 wird nicht verwendet in dieser Anwendung des S.B.S., der mit einem Gatteranschluß des Triac 701 und mit einem am Leiter 740 liegenden Leiter 739 verbünden ist. Der Leiter 74-0 liegt am lichtempfindlichen Widerstand 712 in einer Photokopplerzelle 710* Der lichtempfindliche Widerstand 712 liegt auch zwischen den Teilen. 731 und 732 der Hauptwicklung an der Leitung 702 von einer Quelle 703· Der Leiter 7^0 liegt an einer Kapazität 725> die elektrisch zwischen den Teilen 731 und 732 der Hauptwicklung mit dem Leiter 708 verbunden ist. Ein veränderlicher Widerstand 742 und ein Widerstand 7^-3 liegen miteinander in Reihe und zwischen den Leitern 739 und 702 zwischen'den Teilen 731 und 732, um eine einstellbare Mindestgeschwindigkeit zu liefern. Ein Widerstand 721 und. eine Kapazität 727 sind miteinander verbunden und liegen zwischen den Teilen 73I und 732 an den Leitern 702 und 70S. Ein Widerstand 744 liegt auf der

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einen Seite am Leiter 7^0 zwischen dem lichtempfindlichen Widerstand 712 und der Kapazität und andererseits an dem Verbindungspunkt ,des Widerstandes 721 und der Kapazität 727·

Eine Lampe 711 "in der Photokopplerzelle 710 ist elektrisch mit einem Kollektor 755 eines Transistors 756 auf der einen Seite und über einen Widerstand 780 mit einem Emitter 757 des Transistors 756 und über einen Widerstand 781 mit dem Leiter 708 verbunden.

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Der Widerstand 784 und der veränderliche Widerstand 785 liegen miteinander und mit dem Thermistor 716 und einem Widerstand in Reihe und zwischen den Leitern 708 und 709. Der Leiter 709 ist mit einer Diode 790 verbunden, die über einen Widerstand 791 mit dem Leiter 702 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Widerstand 791 und dem Leiter 702 liegt an einer Zuführung zu einer Hilfswicklung 733 und einer Kapazität 734- des Motors. Ein Widerstand 792 liegt am Leiter 709 und an einem Leiter zwischen der Lampe 711 und dem Kollektor 755. Die Basis 758 des " Transistors 756 liegt am Leiter zwischen dem veränderlichen Widerstand 785 und dem Thermistor 716. Ein Widerstand 786 liegt am Leiter zwischen dem Thermistor 716 und dem Widerstand 783 und am Leiter 708 zwischen den Teilen 731 und 732.

Die Diode 790 liefert pulsierende Gleichspannung an die Regelschaltung. Die Regelschaltung hat die JTorm einer Brücke, wobei die Emitter-Basis-Strecke des Transistors den Brückenausgang mißt. Der Transistor liegt parallel zur Lampe 711» um den Widerstand des lichtelektrischen Widerstandes 712 zu verändern. Da„ ' der Stromfluß durch den Transistor in hohem Maße abhängig ist -

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vom Basis,strom des !Transistors und damit vom Widerstand des

Thermistors 716, ist die Regelung sehr 'empfindlich. Zum Beispiel ändert in der Praxis eine Veränderung des Sensorwiderstandes (Thermistor) von 305 Ohm auf 308 Ohm die Motorgeschwindigkeit' vom maximalen auf den minimalen Wert. Bei einem typischen Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten ist dies äquivalent einem Temperaturdifferential von etwa 0,3⁰G. Die Spannungskompensation wird in dieser Schaltung erzielt durch Erzwingen eines Brückenungleichgewichtes aufgrund des Emitter-Basis-*Potentials des Siliziumtransistors· Bei sich ändernder Netzspannung verschiebt dieses Ungleichgewicht die kombinierten Wirkungen der Photokopplerzelle, der Zündschaltung und der sich ändernden Versorgungsspannung für _:den Motor·

Die Schaltung gemäß Fig. 8 liefert eine mäßig hohe Empfindlichkeit mit einer einfachen Schaltung, und zusätzlich liefert sie eine Mindestgeschwindigkeitseinstellung, die spannungskompensiert ist. In dieser Schaltung liefert eine Anzapfung 835 an einem Teil 831 der Hauptwicklung eines P.S.C-Iaotors eine niedrige Spannung an eine Diode 890 und sorgt für eine negative Rückkopplung, die einen hohen Grad an Stabilität auf Kosten einer etwas verringerten Empfindlichkeit sicherstellt. ' .

Der Motor dieser Ausführungsform besitzt einen weiteren Hauptwicklungsteil 832, eine Hilfswicklung 833 und eine Kapazität 834, die alle mit den Leitungen 802 und*808 von einer Wechselspannungsquelle 803 verbunden sind. -EHh -Sriac" 801 liegt zwischen den Teilen 831 und 832 der RauptAÄcMliurigiSän- den Leitungen und 80b. Ein Gatteranschlüß des Ti*ik'c ^:8£)i^:-ist" mit einer i'rigger-

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diode 806 verbunden, die mit einem lichtelektrischen Widerstand 812 einer Photokopplerzelle 810 in Verbindung steht. Die andere Seite des lichtelektrischen Widerstandes 812 liegt an einer Kapazität 825, die durch einen Leiter 826 zwischen dem Teil 831 und dem Triac 801 mit dem Leiter 808 verbunden ist. Eine kommutierende Kapazität 863 und ein Widerstand 864- liegen an den Leitern·826 bzw. 865, die ihrerseits zwischen dem Triac 801 und den Teilen 831 bzw. 832 an die Leiter 808 bzw. 802 angeschlossen sind. Eine Kapazität 827 liegt zwischen den Leitern 826 und 839» und dort zwischen der Triggerdiode 806 und dem lichtelektrischen Widerstand 812. Ein Widerstand 823 liegt zwischen den Leitern 839 und'865.

Eine Brückenschaltung 875» die nri.t pulsierendem Gleichstrom durch die Diode 890 versorgt wird, enthält, einen Leiter 809 von der Diode 890, einen Leiter 883» der mit dem Leiter 808 vor dem Teil 831 verbunden ist, einen Widerstand 884, einen veränderlichen Widerstand 885 und einen Sensor 816, die miteinander in Heihe und zwischen den Leitern 809 und- 883 liegen, Widerstände 880 und 881, die miteinander in Heihe und zwischen den Leitern 8O9 und 8b3 liegen, und einen Transistor 856. Die Basis des Transistors 856 liegt zwischen dem veränderlichen Widerstand 885 und dem Sensor 816. Der Emitter 857 des Transistors 856 ist zwischen den.Widerständen 880 und 881 angeschlossen. Der Kollek tor 855 des Transistors 856 liegt an einer Lampe 811 der Pliotokopplerzelle 810. Die Lampe 811 ist auch mit einem, veränderlichen Widerstand 817 verbunden, der am Leiter 809 liegt.

Die Arbeitsweise, der Schaltung gemäß Pig« t ist im wesentlichen

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• gleich der der Schaltung in Fig. 7» wobei sich die Eigenschaften der Schaltungen so unterscheiden, wie es oben ausgeführt wurde.

Die Schaltung gemäß Fig. 9 kombiniert die Merkmale der Schaltungen der Fig. 7 und 8. In der Schaltung nach Fig. 9 ist die Niederspannungsanzapfung der Schaltung nach Fig. 8 durch einen * getrennten Abwärtstransformator ersetzt, während gleichzeitig eine gewisse negative .Rückkopplung durch eine isolierte Wick- . lung sehr niedriger Spannung erzielt wird, die mit einem Teil der Hauptwicklung gekoppelt ist.

Die Schaltung enthält die Teile 931 und 932 einer Hauptwicklung eines P.S.C.-Motors, eine Hilfswicklung 933 und eine Kapazität 934» die alle zwischen den Leitern 902 und 908 von der Quelle. 903 liegen. Ein Abwärtstransformator 950 besitzt eine Primärwicklung 951» die zwischen den Leitern 902 und 908 liegt, und eine Sekundärwicklung 952, die an einem Ende, an einer Diode und am anderen Ende an einer isolierten Spule 9^5 sehr niedriger Spannung liegt, die mit dem Teil 931 der Hauptwicklung des Motors gekoppelt ist. Eine Brückenschaltung 975 ist identisch mit der Schaltung 875 gemäß Fig. 8, und die verschiedenen Elemente besitzen identische Bezugszeichen, mit Ausnahme der Torziffer 9· Ein veränderlicher Widerstand 917» cLer mit. einem. Leiter 909 verbunden ist, liegt an "der einen Seite einer Lampe. 911 einer Photokopplerzelle 910. Die andere Seite der Lampe liegt am Kollektor 955 eines Transistors 956· Ein lichtelektrischer Widerstand 912 der Photokopplerzelle 910 ist durch einen Leiter 939 mit einer Triggerdiode 906 verbunden, die wiederum am Gatteranschluß eines Triacs 901 liegt· Der licht-

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elektrische Widerstand 912 ist mit einer Kapazität 925 vertun- '.. den, die am Leiter 926 liegt, der wiederum zwischen dem Triac' 901 und dem Teil 931 an den Leiter 908 angeschlossen ist. Eine Kapazität 927 liegt zwischen den Leitern 926 und 939· Ein Widerstand 923 liegt zwischen den Leitern 939 und 965, der wiederum zwischen dem Teil 932 und dem Triac 901 an den Leiter 902 angeschlossen ist. Ein Widerstand 964 und eine kommutierende Kapazität 963 sind miteinander verbunden und liegen zwischen den ^ Leitern 926 und 965.

Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 9 ist die gleiche wie die der Schaltungen der Fig. 2 bis 8, da Veränderungen der Netzspannung kompensiert werden und entweder von Hand oder durch einen Sensor oder durch ein elektromechanisches Gerät hervor- . gerufene Veränderungen des Widerstandes in der Lampenschaltung, und damit Veränderungen in der Beleuchtungsintensität durch die Lampe, ausgenutzt werden zur Veränderung der Motorgeschwindigkeit durch Veränderung des Zündwinkels des Halbleiterschalters.

* Der Ausdruck "verbunden" soll in den Ansprüchen eine direkte Verbindung, eine mittelbare Verbindung, wie z.B. die Verbindung des Triac mit den Leitern 908 und 902 zwischen den Hauptwicklungsteilen 931 und 932, und die elektrische Kopplung z,B» durch eine Transformatorspule, wie in der Schaltung der Fig. 3, vo die Lampe 311 mit dem Quellenstrom durch die Spüle 34-5 verbunden ist, oder jegliche Kombination umfassen, wie in der Verbindung der Lampe 911 mit der Quelle über die Diode 990 und den Transformator 950.

Nur zur. Darstellung und nicht als Einschränkung werden für einen

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BADORIGiNAL

V-O,5 PS-Elektromotor geeignete Werte und Eigenschaften'im » folgenden angegeben:

Standardproduktquelle oder.Wert

Schaltung der Fig.

Triac 201 Triggerdiode Kapazität 227 Kapazität 225

Lichtelektrischer Widerstand 212 Lampe 211 Widerstand 215 Veränderlicher Widerstand Widerstand 216 Widerstand 221

GE ftST-2 0,47 Farad 0,04-7 Farad

Vac tec Corp. GE #-583 . 10 kuhm
0-2000 Ohm 330 Ohm
2? kOhm ·

Schaltung der Fig. 3 '

Die gleichen Werte können verwendet werden, nur daß die Sekundärwicklung 3^5 10 £ der gesamten Haupt wicklung darstellt .-

Schaltung der Fig.

Die gleichen Werte können verwendet werden, nur daß der Abwärtstransformator 450" 2A V liefert und der Vorspannungswiderstand 415 einen Wert von 2,2 kChra hat«

G 0 S 8 G 8/ 1 2 8 6

BAD

Standardproduktquelle oder Wert

Schaltung der.Fig.

Triac 501 Triggerdiode Veränderlicher Widerstand 505·- PTC-Thermistor Lampe 511 . ■ . "

Lichtelektrischer Widerstand 512 "Vorspannungswiderstand Vorspannungswiderstand Widerstand 521 Widerstände 523, 537, Kapazitäten 525, 529 _: Kapazität 52? .Kapazität 528 Lampe 572

Lichtelektrischer Widerstand 573 GJ£#SÖ-4-5B GE ψ ST-2 0-1 kOhm Carborundum Go. #=E0606P11 GE #49

Vactec ^ 3 kOhm 0-10 kOhm 4,7 kOhm 10 kOhm 0,1 Farad. 0,15 Parad. 0,22 Farad GE #4-9

Vactec

Schaltung der Fig.

Triac 601 Triggerdiode 606' Widerstand 621 Widerstand 623 Widerstand 637 Widerstand 638 ' GE # ST-2 4,7 kOhm 10 kOhm 22 kOhm 33 kOhm

0 0 9 8 0 8/1 $8 6"

Widerstand 680 Widerstand 681 ,·

Widerstand 685 ' Veränderlicher Widerstand Veränderlicher Widerstand PTC-Thermistor Kapazitäten 625, 62?, und 629

Lampe 611

Lichtelektrischer Widerstand 612

Standärdproduktquelle oder Wert

1,5

2?Ö Ohm ; 2,7kOhm 750 Ohm 500 ohm Carborundum

0,1 Särad ■

Chicago Miniature #544

Vactec #VT1O-L

Schaltung der·Pig«

Triac 701
Widerstand 721 Widerstand 742 Widerstand 74J-Widerstand 744 Widerstand 764 Widerstand 780 Widerstand 781 Widerstand 783 Widerstand 784 Widerstand 785 Widerstand 786 Widerstand 791 Widerstand 792 GE #SC-45B:

100 kOhm 0-5 MOhm .. . :

0,47 MOhm 150 kOlim 470 Ohm ' 47 Ohm 27 Ohm

10 Ohm -

2.7 kOhm b-10 kOhm

6.8 kOhm : O (für 115 V-Batrieb) 1,5 kOhm

00 9808/128 6 -

Kapazitäten 725, Kapazität 763

Lichtelektrischer Widerstand 712

Lampe 7II NTG-Thermistor Diode 790 Thermistor 756

- 22 -

Standardproduktquelle oder Wert

0,1

0j047 Farad

Vactec # "VTIO-L

GE # 49

GuIt on #21TE1 GE # 504Δ GE t 2N2712

Wenn der Motor mit 230 V betrieben wird: Widerstand 721 220 kOhm

Widerstand 786 .15 kOhm

Widerstand 791 1,5 kOhm

Schaltung der Fig.

Triac 801 Triggerdiode NTG-Thermistor Lampe 811

Li cht elektri s eher Widerstand 812 Diode 890 Transistor 856 Widerstand, 817 Widerstand 823 Widerstand 864 Widerstand 881 Widerstand 884 EGA it TA7364 RGA # 7330 GE # -1D-5Q3 GE ψ 583

Vactec # VT10-L International Rectifier # 4D05

GE-# 2N2712 ,

0-100 Ohm

27 kOhm 470 Ohm 10 Ohm

100 Ohm * ·

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.·.-■■■.- .25 -

Standardproduktquelle oder Wert

Widerstand 885 0-500- Ohm

Kapazität 825 0,4-7 Farad

Kapazitäten 827, 863 0,047 Farad

Wenn der Motor mit 230 V betrieben wird: Triac 801 . ROA ^TA7565

Widerstand 823 4-7 kOhm

Schaltung der Fig. 9

Die Werte können die gleichen sein wie für die Komponenten der Fig. 8, mit Ausnahme der Spule 94-5 und des Abwärtstransformators 950, der Kl-V liefern kann;

In der Schaltung der Fig. 2 kann die Anzapfung 235 bei 1/9 der Gesamtwicklung liegen. In den Schaltungen, der Fig. 3 und 4-können die Spulen 34-5 und 44-5 "bei 1/10 der Gesamtwicklung liegen. In der Schaltung der Fig. 5 kann die Anzapfung 535 "bei 1/6 der Gesamtwicklung liegen. In der Schaltung der FigJBkann die Anzapfung 835 bei 1/9 der Gesamtwicklung liegen, wenn der Motor mit 115 V betrieben wird, und bei 1/18, wenn er mit 230 V betrieben wird. In der Schaltung der Fig. 9 kann der Transformator 14 V liefern und die Sekundärspule 94-5 kann bei 1/90 der Gesamtwicklung liegen, wenn der Motor mit 115 V betrieben wird, und bei 1/180, wenn er mit 230 V betrieben wird.

Zahlreiche Veränderungen an' der Konstruktion der Schaltungen, die im Bereich der folgenden Ansprüche liegen, sind dem Fachmann aufgrund der Beschreibung möglich. Zum Beispiel kann ein Wider-

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BADORIGtNAL

stand, der gegenüber Veränderungen einer anderen Strahlung als Licht empfindlich ist, z.B. Wärme, in Verbindung mit einer geeigneten Strahlungsquelle verwendet werden, deren Intensität elektrisch verändert werden kann. Die Photokopplerzelle ist besonders zweckmäßig, da sie weniger empfindlich gegenüber gewöhnlichen Umgebungsbedingungen ist, als z.B. ein Thermistor. Die Schaltung kann in Verbindung mit zahlreichen anderen Lasten verwendet werden, wie z.B. einer photographischen Lichtquelle _t oder einer Gleichstromversorgung. Dies sind nur Beispiele für mögliche Veränderungen.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

[Λ Λ System zur Kompensation von Spannungsänderüngen einer

Wechselstromqueire, gekennzeichnet durch einen Halbleiterschalter, der elektrisch mit der Wechselstromquelle verbünden ist, eine Triggervorrichtung, die elektrisch mit dem Halbleiterschalter verbunden ist, um ihn zu triggern, und durch ein strahlungsempfindliches Element mit einer elektrisch veränderlichen Strahlungsquelle und einem strahlungsempfindlichen Widerstand, dessen Größe sich als Funktion der Strah-

lung von der Strahlungsquelle ändert, wobei die Strahlungsquelle elektrisch parallel zu Kapazitäten geschaltet ist, die elektrisch mit der Triggervorrichtung verbunden sind, wodurch die Aufladegeschwindigkeit der Kapazitäten abhängig und eine Funktion ist von der Größe des strahlungsempfindlichen Widerstandes, und die Intensität der Strahlung, und damit die Größe des strahlungsempfindlichen Widerstandes, abhängig und eine Funktion ist von der Quellenspannung.

2. System nach Anspruch 1,-dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsempfindliche Element aus einer Photokopplerzelle besteht und die veränderliche Strahlungsquelle und der strahlungsempfindliche. Widerstand eine Lampe bzw. ein lichtempfindlicher Widerstand sind.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter elektrisch mit einem Elektromotor verbunden ist, der eine Hauptwicklung aufweist,

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. ., ■ ' : - - 26 -, ■.. . .. ■■;- ■■■■ . ■ -

4. System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe elektrisch mit der Hauptwicklung verbunden ist*

5. System nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß ein veränderlicher Widerstand elektrisch zwischen der Lampe und der Hauptwicklung verbunden ist.

6. System nach;Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe elektrisch parallel zu dem veränderlichen Widerstand mit einem Torspannungswiderstand verbunden ist, der elektrisch mit der Quelle an einem Punkt fern von der Hauptwicklung verbunden ist. .

7· System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen dem Vorspannungswiderstand und der Quelle eine Transformatorkopplung ist.

8. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Photokopplerzelle mit einer Lampe und einem lichtelektrischen Widerstand vorgesehen ist, wobei der lichtelektrische Widerstand elektrisch mit der Triggervorrichtung verbunden ist und die Lampe elektrisch mit der Wechselstromquelle verbunden ist, und eine Ein-Aus-Schaltvorrichtung elektrisch zwischen der Lampe, und der Quelle verbunden ist und die Lampe ein- und ausschalten kann.

9. System nach Anspruch 3^ dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe elektrisch mit der Quelle auf der einen Seite zwischen in Reihe, geschalteten Widerständen über der Quelle und auf der anderen Seite zwischen in Reihe geschalteten Widerstanden verbunden ist, um eine. Brückenschaltung zu bilden, wobei der

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Stromfluß durch die Lampe eine Funktion des relativen Wertes der Widerstände ist und mindestens 'einer der Widerstände veränderlich ist.

10. System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor elektrisch in der Brückenschaltung verbunden ist und mit der Lampe, wodurch die Emitter—Basis-Strecke des Transistors den Brückenausgang mißt und der Kollektor des Transistors, der elektrisch mit der Lampe verbunden ist, den Stromfluß durch die Lampe steuert.

11. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter, der elektrisch so verbunden ist, daß er " Gleichstrom an die Lampe und die-Brückenschaltung liefert, elektrisch verbunden ist mit und zwischen den Enden der Hauptwicklung des Motors.

12. System nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß,die Brückenschaltung elektrisch mit einem Äbwärtstransformator niedriger Spannung verbunden ist, der elektrisch an der Wechselstromquelle liegt,

13. System nach Anspruch 1Oj dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter, der elektrisch so verbunden ist, daß er Gleichstrom an die Lampe und die Brückenschaltung liefert, elektrisch mit einem Äbwärtstransformator verbunden ist, der elektrisch mit der V/echselstromquelle verbunden ist, und die Brückenschaltunr: elektrisch mit einer isolierten iiieder-

. spannungsv?icklunc verbunden ist, die elektrisch mit der Hauptwicklung gekoppelt ist.*

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.14. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Lampe, und der Hauptwicklung eine Anzapfung zwischen den Enden der Hauptwicklung ist«

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, .daß ein von Hand wählbarer veränderlicher Widerstand und ein Thermistor . elektrisch miteinander in Reihe zwischen der Hauptwicklungsanzapfung und der Lampe verbunden sind.

16«, System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter elektrisch mit der Hauptwicklungsanzapfung und mit einer Seite der Lampe verbunden ist, ein !Transistor mit Basis, Emitter und Kollektor mit der anderen Seite der Lampe verbunden ist, ein wahlweise veränderlicher Widerstand und ein Thermistor elektrisch miteinander in Reihe und mit

t -

dem Gleichrichter verbunden sind und die Basis des Transistors elektrisch zwischen dem wahlweise veränderlichen Widerstand und dem Thermistor angeschlossen ist.

1?« System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Lampe und der Hauptwicklung eine Transformatorkopplung ist * ■ ·

18. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen der Lampe und der Quelle eine Transformatorkopplung ist.

19» System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen durch eine Lampe veränderlichen Widerstand, der elektrisch mit der Lampe verbunden ist, wodurch-der Strom durch die Lampe wahlweise, verändert -werden kann.

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BAD ORlGiNAt

. -r 29 -

20· System nach Anspruch/19, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Lampe veränderliche Widerstand ein Sensor ist.

21. System nach Anspruch 20_? dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Thermistor ist. "

HP/He·

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