DE1948382C - Elektrische Impulserzeugungsan Ordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Impulserzeugungsanordnung mit einem Speicherkonc^nsator. mit einer Einschaltvorrichtung und mit einem zweiten Kondensator kleinerer Kapazität, derart, daß der Zeitpunkt der Impulserzeugung nach dem Schließzeitpunkt der Einschaltvorrichtung durch das Erreichen einjr vorgegebenen Spanung am Kondensator kleinerer Kapazität festliegt und daß die Spannungen am Speicherkondensator und am Kondensatorkleiner.-r Kapazität zu Beginn der Entladung gleichsinnig sind.

Eine solche elektrische Impulserzeugungsanordnung ist bekannt (deutsche Patentschrift 107"* 365). und~zwar zur Erzeugung des Zündimpulses einer elektrischen Zündvorrichtung für Sprengladungen, insbesondere in schlagwellergefährdeten Bergwerken, bei der die Zündleitung zu den Zündern für die Sprengladungen über Funkenstrecken als Schalter an einen von einer Spannungsqueiie aufladbaren Arbeitskondensator angeschlossen ist, der sich nach Zünden der Funkenstrecke über die Zündleitung entlädt.

Hierbei liegen mehrere Funkenstrecken hintereinander im Entladekreis des Arbeitskondensators, der unter die Zündspannung der als Schalter dienenden Funkenstrecke aufladbar ist. Die Funkenstrecken werden von der Hintereinanderschaltung des Arbeitskondeirators und eines verzögert auf die zum Zünden erforderliche Spannung aufladbaren Zündkondensators nach beendigter Aufladung des Arbcits-Loudensators gezündet, wobei eine der Funkenstrekken zur Verhinderung des selbständigen Entladens d^s Zündkondensators über den Zündkreis für die Sprengladungen dienen kann. Dies? '^.'kannte elektrische Impulserzeugungsanordnung gewährleistet, daß unabhängig von der verwendeten Anzahl der im Zündkreis in Serie liegenden Sprengzünder ein Mindest/ündslrom vorgegebener Höhe keinesfalls länger als im Hcispielsfall 4 msec lang fließt, so daß hei allen denkbaren unterschiedlichen Betriebszusländen der Zündvorrichtung der notwendige kurze Zündimpuls hoher Stromstärke sicher geschaltet wird.

Weiterhin bekannte Anordnungen der einleitend genannten Art dienen in einem elektrischen Zeitzünder Tür verschiebbare Explosivladimgen der Firzeugiing des Züiuiimpulses, durch den die Zündung der Explosivladung nach einer vorgegebenen Zeit nach dem Abschuß ausgelöst wird. Derartige Anordnungen sintl in F i g. I und 2 im Schaltbild gezeigt.

Bei der Anordnung nach Fig. I wird ein Konden-

sator C₁ vor dem Abschlißzeitpunkt über als Steckkontakte dargestellte, in der Praxis meist als Schleifkontakte ausgebildete elektrische Verbindungsmittel aiii die Spannung eines Generators C, aufgeladen. Aiii' die gleiche Spannung wird ein weiterer anniihemd gleich großer Kondensator C., aufgeladen. Ein Schalter j' ist als Beschleunigungsschalter ausgebildet u'-.i wird durch die Flugbeschleunigung beim Abschuß oder kurz darauf geschlossen, so daß sich der Kondensator C₁ über einen Widersland R entlädt. B-ini Abschuß wird gleichzeitig die elektrische Verbindung mit dem Generator G gelöst, der ortsfest ist. Während der Entladung des Kondensators C, verniuidcrt sich die Spannung über dem Kondensator C, nur sehr unbedeutend. Mittels eines Schwellwertschalters wird die Spannungsdifferenz der beiden Kondensatoren laufend überwacht. Überschreite! di.'se Differenzspannung einen vorgegebenen Wert, M- schaltet der Schwellwertschalter durch, so daß der K 'ji.densator C, über das Zündelement vom Kondensruir C₁ nachgeladen wird. Der sich hierbei ergebende Ladestrom zündet das Zündelement. Nachiciiig an dieser Schaltungsart ist, daß nur ein kleiner Teil der gespeicherten Energie als Zündenergie ausn-.itzbar ist.

Beim bekannten Zeitzünder nach F i g. 2 wird vor dem Abschußzeitpunkt nur der Kondensator C, aufgeladen, da die Schaltvorrichtung S, die wiederum als Beschleunigungsschaltcr ausgebildet ist. während dieser Aufladung geöffnet und erst nach dem Abs'.huß geschlossen wird. Deshalb lädt sich der Kondensator C₁ erst nach Schließen der Schaltvorrichtung S aus dem Kondensator C₁ auf. Erreicht die I.adespannung des Kondensators C, einen vorgegebenen Wert, schaltet ein Schwellwertschalter durch, so daß der Kondensator C., über das Zündelement entladen wird und dessen Zündung bewirkt. Auch diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß nur ein kleiner Teil der gespeicherten-Energie als Zündenergie ausgenutzt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht bei einer Impulserzeugungsanordnung der eingangs genannten Art darin, daß im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen bekannten Anordnungen die gespeicherte Zündcnergic mit besserem Wirkungsgrad zur Zündung ausgenutzt wird.

Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Speicherkondensator und der Kondensator kleinerer Kapazität in ihrem Entladestromkreis mit der Einschallvorrichtung in Reihe geschaltet sind, daß das Aufladen beider Kondensatoren vor cleni Schließzeilpunkt der Hinschallvorrichtimg ei folgt, daß dem Kondensator kleinerer Kapazität ein Nullspannungsdelektor parallel geschaltet ist und daß die den Zeitpunkt der Impulserzeugung bestimmende Spannung am Kondensator kleinerer Kapazität bei etwa Null Volt liegt.

Bei Verwendung der erlindungsgemäßen Anordnung in einem Zeitzünder ist die Finschaltvorricii-HUIl; vorzugsweise als Beschleunigungsschalter ausgebildet, die —■ gegebenenfalls in vorgegebenem Maße verzögert -- auf eine vorgegebene maximale Fliigbesdileunigiing oder auf deren zeitliches Integral anspricht und u..bei schließt.

Besonders zweckmäßig ist es, die beiden Kondensatoren der erlindui'gsgeniällen Anordnung aus einer Konstan(stromt|uellc aufzuladen; vorteilhafterweise wird hierbei dem Speicherkondensator mit einer Zenerdiode derartiger Polung parallel geschaltet, daß dieser Kondensator bis auf die Zenerdiodenspannung aufgeladen wird. Weiterhin ist es zweckmäßig, dem Kondensator mit der kleineren Kapazität die Reihenschaltung eines ohmsehen Widerstandes mit einer derartig gepolten Diode parallel zu schalten, daß die Entladung dieses Kondensators über den ohmschen Widerstand verhindert wird. Die beiden Kondensatoren sind jedoch auch aus getrennten Spannungsund.oder Stromquellen aufladbar; man hat dann jedoch den Nachteil, an Stelle mit insgesamt zwei, mindestens mit drei An^chliißleitunuen für die Aufladung arbeiten zu müssen.

Der Nullspannungsdetektor der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorzugsweise eine Ha'.bleiterschaltungsanordnung, insbesondere eine Darlingtonschaltung. Zum Schutz Ue- Halbleiterschaltungsanordnung ist es zweckmäßig, /.wischen dieselbe und dem Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren eine Diode vorzusehen. Weiterhin ist es in Verbindung mit der Erfindung vorteilhaft, zusätzlich zum N^TulIspannungsdetektor eine weitere Halbleiterschaltungsanordnung vorzusehen, durch die der Entladewiderstand im Entladestromkreis ab dem Erzeugungszeitpunkt des Impulses direk. oder über den Arbeitswiderstand der Anordnung kurzschließbar ist.

Die erfindungsgemäße Impulserzeugungsanordnung ist besonders vorteilhaft in elektrischen Zeitzündern fiii Explosiviadungcn zum Erzeugen des jeweiligen Ziindimpulses benutzbar, und zwar unabhängig davon, ob es sich dabei um ortsfeste Explosivladungen, z. B. um Land- oder Seeminen, handelt oder um die Explosivladungen von Granaten, Bomben, Torpedos u. dgl. Allgemein ist die Erfindung auch außerhalb des Zündergebiets als Generator für gegenüber einem Bezugszeitpunkt zeitverzögert Impulse vorteilhaft einsetzbar, wobei jeweils ein Impuls nach jedem Schließen einer Schaltvorrichtung erzeugt wird und zeitlich nach dem erzeugten Impuls gegebenenfalls eine erneute Kondensatoraufiadung durchgeführt werden muß.

Das Verhältnis der Kapazitäten der beiden kondensatoren in der erfindungsgemäßen Anordnung wird zweckmäßigerweise, kleiner als 1,5 gewählt. Beim Einsa'.z der erfindungsgemäßen Anordnung in Zeitzündern für Lhigabwehrgeschosse ist häufig ein Verhältnis der beiden Kapazitäten von etwa .1 bis ■! /weckmäßig.

Bei Verwundung der erfindungsgeiniißen \110rd- !Hing zum Erzeugen des Ziindimpulses in Zeitzündern ist eine zeitlich sehr exakte Tempierung durchführbar, d. h. eine sehr genaue Vorwahlmöglichkeit der jeweils gewünschten /ünderlaufzeit.

An Hand der F-" i g. 3 bis 6 werden im folgenden Ausfühnmgsbcispiele (kv Erfindung und ihre Funktionsweise beschrielK n.

Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild einer Auiiühriinusform der Erfindung. Die Kapazität des Kondensators C₁ soll beispielsweise das Zweifache bis Zehnfache der Kapazität des Kondensators C, betragen. Zunächst werden beide Kondensatoren aus Generatoren CV₁ und (!., aufgeladen, deren Polaritäten so gewählt sind, daß die beiden Kondensatoren in einem bei geschlossener Schaltvorrichtung S über einen Entladewiderstand R gebildeten Enlladestromkreis zu Beginn der Entladung gleichsinnige Kondensatorspannungen aufweisen, die sieh zu diesem Zeitlllinkt addieren. Vor/lipsweise isl dir Snürmiinir

des Generators G₁ konstant, während tlie des Generators C»., variabel ist; dann läßt sieh mil der Wahl der Spannung des Generators Cl., von außen her der zeitliche Abstand vorgeben, nach dessen Verstreichen — gerechnet vom Sehließzcitpunkl der Schaltvorrichtung .V — ein Nullspannungsdctektor (Fig. 3) einen Zündschalter SZ schließt, so daß daraufhin der zu erzeugende Impuls gewonnen wird, der bei der Ausführungsform der Krfindiing nach Fig. 3 das dortige Zündelement zündet. Auch hier wird die Schaltvorrichtung .V bei Verwendung in einem Zeitzünder als Beschlcunigungssehalter ausgebildet. Wie aus F i g. 4, die die Entladespannungskiirvcn U₁ , und U, ₂ der beiden Kondensatoren der Anordnung nach F i g. 3 in einem Spannungs-Zeitdiagramm zeigt, ersichtlich ist, entlädt sich der Kondensator C, infolge seiner kleineren Kapazität sehr viel schneller als der Kondensator C₁ und wechselt in der Nähe des Zünclzeitpunktes /,,;„,, seine Polarität. Hierbei schließt der Nullspannungsdetektor den Zündschalter SZ.

Wird als Nullspannungsdetektor und Zündsehalter gegebenenfalls nur ein einziger Transistor benutzt, so entspricht die in den Kondensatoren C₁ und C₂ verbleibende Rcstspannimg der Rcslspannung des Transistors.

F i g. 5 zeigt ein Detailschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. Die Kondensatoren C₁ und C, werden hier aus einer Konstantstromc|uelle K aufgeladen, wobei die Kondensatorspannung des Kondensators C, am linde der Aufladung gleich der Zcncrspannung einer Zencrdiode Z ist, während die Kondensatorspannung des Kondensators C, am Finde der Aufladung im wesentlichen gleich dem Spannungsabfall über einem Widerstand R₁ ist, genauer gesagt, gleich diesem Spannungsabfall zuzüglich der Restspannimg einer die Entladung des Kondensators C₂ verhindernden Diode D₁. Vor dem Schließen der Schaltvorrichtung S. die im Zeitzünder wiederum als Beschleunigungsschalter ausgebildet sein kann, wird die Konstantstromquelle K von der übrigen Anordnung getrennt. Bei geschlossener Schaltvorrichtung S liegen die Kondensatoren im Entladestromkreis über dem E.ntladewidcrsland R in Reihe, und die beiden Kondensatorspannungen sind zu diesem Zeitpunkt, wie aus den eingezeichneten Polaritäten an den Kondensatoren hervorgeht, gleichsinnig. Ein Transistor T dient als Nullspannungsdetcktor und Zündschalter.

Nach Schließen der Schaltvorrichtung S ist er weiterhin so lange gesperrt, bis sein Emitterpotential gegenüber seinem Basispotential negativer wird. Beim Siliziunitransistor muß bekanntlich das Emitlerpotential mindestens etwa O.ft V unter dem Basispotenlial liegen, damit bei der in I·' i g. 5 vorausgesetzten Dotierung des Transistors ein Kollcklorstrom zum !'ließen kommt. Sobald dei Transistor T auf Durchlaß geschaltet ist, entlädt sich der Kondensator C₁

ίο über den Arbeitswiderstand, im Ueispielsfall über ein Zündelement R₇.

Aus Fig. ft, die weilgehend mit der F'ig. 5 übereinstimmt, gehen vorteilhafte Weiterbildungen dor Anordnung nach F i g. 5 hervor. Der in F i g. 5 mil T bezeichnete Transistor ist bei der Anordnung nach F'ig. ft durch eine Darlingtonschaltung mit zwei Transistoren 7', und 7'., ersetzt, zu der ein Widerstand R_n gehört. Zum Schutz dieser Darlington-Schallung gegen unzulässig große ßasis-Emitterspannungen ist zwischen dieser Darlingtonschaltung und dem Kondensaloren-Vcrbindungspunkl eine Diode /)., vorgesehen. Eine Diode I)., verhindert eine Entladung des Kondensators f _f bei Kurzschluß an der Stromzuführung.

Um zu \erhiiulcrn, daß der Kondensator C₂ durch der Basisstrom der Darlington-Schaltung entladen wird, ist bei der Anordnung nach F i g. 6 weiterhin ein Transistor /'., vorgesehen, der den hochohmigen Entladewidersland R über den Entladeslromkreis kurzschließt, sobald der einsetzende Kollektorstrom der Dariingioii-Scliiiliung einen Spannungsabfall v,\r, Widersland R₁₁ hervorruft und dadurch den Transistor /'., auf Durchlaß schaltet.

Die letzterwähnte Weiterbildung der Erfindung.

gemäß welcher der Transistor 7'., zusätzlich vorgesehen ist. erhöhl stark die Arbcitssicheihcit der ge zeigten Anordnung.

Je nach gewünschter Verzögerungszeit des erzeug ten Impulses gegenüber dem Schlicßzcilpunkt de Schaltvorrichtung S wird bei den Anordnungen nacl Fig. 5 und ft ein verschieden hoher Ladestrom ein geprägt.

Die Anordnungen nach der Erfindung sind vor teilhaft als Sclbstzerlcgungszündcr für verschießbar Explosivladungcn wie Geschosse und Raketen ver wendbar, jedoch gleichermaßen als Zeilzünder de übrigen bekannten Arten.

Hierzu 1 Biatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrische Impulserzeugungsanordnung mil einem Speicherkondensator, mit einer Einschaltvorrichtung und mit einem zweiten Kondensator kleinerer Kapazität, derart, daß der Zeitpunkt der Impulserzeugung nach dem Schließzeitpunkt der Einschaltvorrichtung durch das Erreichen einer vorgegebenen Spannung am Kondensator kleinerer Kapazität festliegt und daß die Spannungen am Speicherkondensator und am Kondensator kleinerer Kapazität zu Beginn der Entladung gleichsinnig sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator (C₁) und der Kondensator kleinerer Kapazität (C) in ihrem Entbdestromkrcis mit der Einschaltvorrichtung (.S) in Reihe geschaltet sind, daß das Aufladen beider. Kondensatoren (C₁, C.,) vor dem Schließzeitpunkt der Einschaltvorrichtung (S) erfolgt, daß dem Kondensator kleinerer Kapazität (C) ein Nullsnannungsdetektor parallel geschaltet ist und daß die den Zeitpunkt der Impulserzeugung bestimmende Spannung am Kondensator kleinerer Kapazität (C) bei etwa Null Volt liegt.

2. Elektrische Impulserzeugungsanordnung nach Anspru h I bei ihrer Verwendung in einem verschießbaren Zeitzünder, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschalivornchtung (5) als Bcschleunigungsschalter ausgebildet ist, der — gegebenenfalls in vorgegebenem Maße verzögert — auf eine vorgegebene minimale Flugbeschleunigung oder auf deren zeitliches Integral anspricht und dabei schließt.

3. Elektrische Inipulserzeugungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung der beiden Kondensatoren (C₁. C₁) aus einer Konstantstromquelle (K) erfolgt (Fi g. 5).

4. Elektrische Impulserzeugungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicherkondensator (C₁) eine Zcnerdiode (Z) in derartiger Polung parallel liegt, daß dieser Kondensator bei der Aufladung bis auf die Zenerspannung der Zenerdiode aufgeladen wird.

5. Elektrische Impulserzeugung.sanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (C) kleinerer Kapazität die Reihenschaltung eines ohmschcii Wider-Standes (R_L) mit einer derartig gepolten Diode (D.,) parallel liegt, daß die Entladung dieses Kondensators über den ohmschen Widerstand (/?,) verhindert wird.

6. Elektrische Impulser/.eugungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullspannungsdetektor eine Halbleiteischaltungsanordnung ist (Fig. 5).

7. Elektrische Impulserzeugungsanordmmu nach Anspruch ft, dadurch gekennzeichnet, daß die Halblcitersthaltungsanordnung eine Darlingtonschaltung (T₁, T₁, R₁,) enthalt (Fig. (1).

8. Elektrische Impulscrzeugungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz der Halbleitcrschaltungsan-Ordnung zwischen derselben und dem Verbindungspiinkl der beiden Kondensatoren eine Diode (D.,) vorgesehen ist (Fig. ft).

9. Elektrische Impulserzeugungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullspannungsdetektor eine weitere Halblciterschaltungsanordnung ('/'.,) enthält, durch die der Entladewiderstand (R) im Entladestromkreis ab dem Erzeugungszeitpunkt des Impulses direkt oder über den Arbeitswiderstand (R_z) der Anordnung kurzschließbar isl (Fig. 6).

10. Elektrische Impulserzeugungsanordnun« nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einem Zeitzünder zum Erzeugen dessen Zündimpulses.