DE19729237C1 - Intermittierende Oszillatorschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine intermittierende Oszillatorschal­ tung zur Erzeugung von abgreifbaren wertvariablen Gleichspan­ nungen aus einer angelegten Speisegleichspannung, aufweisend einen arbeitspunkteingestellten Oszillatortransistor, dessen Kollektor mit einem Parallelschwingkreis verbunden ist, der galvanisch und induktiv an eine Oszillatorspule gekoppelt ist, die einerseits in der zur Basis vorgeschalteten Abstim­ mung enthalten ist und die andererseits mit einer Ausgangs­ diode verbunden ist, an der Pakete von Halbsinusschwingungen und Pausen wechselweise periodisch entstehen.

Das Anwendungsgebiet bezieht sich insbesondere auf die Mes­ sungen von Vorgängen mit Dämpfungsänderungen im Bereich der induktiven und galvanischen Kopplung der Oszillatorspulen, indem die erzeugte, abgreifbare Gleichspannung ihr Wertniveau ändert und damit als vorhandene Meßwertänderung registriert werden kann.

Eine derartige intermittierende Oszillatorschaltung ist in der Druckschrift DD-PS 207 761 zur Durchführung von Messun­ gen, in denen hauptsächlich das Prinzip der elektromagneti­ schen Dämpfung ausgenutzt wird, beschrieben. Die bekannte Oszillatorschaltung besteht im wesentlichen aus einem Oszil­ latortransistor, aus Oszillatorspulen und zugehörigen Bauele­ menten zur Erzeugung einer konstanten Sinusfrequenz, aus ei­ nem Doppelweggleichrichter zur Demodulation der Pakete mit Sinusschwingungen, sowie einem Potentiometer zur Kompensie­ rung der Ausgangsrechteckspannung. In der Oszillatorschal­ tungsanordnung werden Pakete aus Sinusimpulsen gebildet, die von automatisch gebildeten Pausen konstanter Zeitdauer (periodische Pausen) unterbrochen sind.

Durch den Doppelweggleichrichter werden die Pakete demodu­ liert, wobei an den Ausgängen Rechteckimpulse entstehen mit derselben Breite wie sie die Pakete darstellen.

Ein Problem besteht darin, daß durch die Verwendung der voll­ ständigen Sinusschwingungen mit positiver und negativer Halb­ sinusperiode sehr hohe Ströme beispielsweise im Bereich von 20 mA bis 30 mA fließen, was einesteils zu einem hohen Ener­ gieverbrauch führt, der anderenteils die Empfindlichkeit der Oszillatorschaltung nachteilig beeinflußt. Desweiteren sind eine große Anzahl von Bauelementen notwendig, um Pakete und zugehörige Pausen zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Oszillator­ schaltung anzugeben, die derart geeignet ausgebildet ist, daß Energie eingespart und eins hohe Stabilität der abgegriffenen Gleichspannungswerte gewährleistet sowie die Empfindlichkeit verbessert werden. Dabei soll auch die Anzahl der Bauelemente im Bereich des Ausgangs und im Bereich der Abstimmung des Oszillatortransistors verringert werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In der Oszillatorschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sind zwischen dar Basis und dem Kollektor des Oszillatortransistors zwei galvanisch und induktiv gekop­ pelte Parallelschwingkreise und zwischen dem zugehörigen, ausgangsseitigen Parallelschwingkreis und dem Kollektor eine diodenkatoden-kollektor-verbundene zweite Diode geschaltet, die die jeweils höchstzahlige Halbsinusschwingung in den zu­ gehörigen Paketen in einen konstanten Flankenhöhenwert über die Pause für den Kollektor formiert, wobei zur Reihenschal­ tung mit dem ausgangsseitigen Parallelschwingkreis und mit der zweiten Diode jeweils parallel ein Kondensator und dazu parallel die einweggleichrichtende Ausgangsdiode innerhalb eines Spannungsteilers als Abgriff derart geschaltet sind, daß die jeweilige Flankengleichspannung als ein über die zu­ gehörige Pause formiertes wertvariables Informationssignal abgreifbar vorhanden ist.

Die abgreifbaren Gleichspannungswerte können je nach Bedarf in Abhängigkeit des Einstellwertes der Abstimmung und/oder des Einstellwertes der Dämpfung im Bereich der beiden Paral­ lelschwingkreise, insbesondere LC-Schwingkreise an der Aus­ gangsdiode anliegen.

Die Periodendauern bestehen jeweils in Zeitfolgen aus Paketen von Halbsinusschwingungen und Pausen, wobei jede Pause vor­ zugsweise in der Periodendauer eine veränderliche Flankenhöhe und eine veränderliche Pausenlänge haben kann.

Als Ausgangssignal der Oszillatorschaltung ist die Gleich­ spannung, die auf einer intermittierenden Funktion mit verän­ derlicher Paketbreite von Halbsinusschwingungen basiert und durch jede rechte Flanke der jeweils höchstzahligen Halbsi­ nusschwingung dargestellt ist, abgreifbar.

Die abgreifbare Gleichspannung der Halbsinusschwingungsflanke kann im Bereich zwischen einem Minimum (Null) und einem Maxi­ mum bis zu der Spitze der Halbsinusschwingung liegen und ist von der nächstfolgenden Halbsinusschwingungsflanke separat ausgebildet, wobei die Verbindung von einer zur anderen Flan­ kengleichspannung automatisch mit einem schnellen Vorgang von Minimum zu Maximum oder von Maximum zu Minimum abhängig vom Operationsvorgang an der Abstimmung, z. B. durch eine kontakt­ lose Prüfung von Schichtdicken oder am steuerbaren Widerstand erfolgt, an dem z. B. die Einstellung der in dem Paket befind­ lichen Halbsinusschwingungen von der höheren Anzahl der Halb­ sinusschwingungen zu einer geringeren Anzahl Halbsinusschwin­ gungen, insbesondere bis zu einer Halbsinusschwingung oder die Einstellung von einer ganzen oder teilweise ausgebilde­ ten, im Paket befindlichen Halbsinusschwingung ausgehend zu einer höheren Anzahl von Halbsinusschwingungen durchführbar ist.

Die der Basis vorgeschaltete Abstimmung kann neben dem ein­ gangsseitigen Parallelschwingkreis in Reihe einen Widerstand und einen Kondensator enthalten, wobei vorzugsweise sowohl der Widerstand als auch der Kondensator als steuerbare Bau­ elemente (Stellpotentiometer, Stellkondensator od. dgl.) aus­ gebildet sind. Der eingangsseitige Parallelschwingkreis, das Stellpotentiometer und der Kondensator bestimmen weitgehend das dynamische Verhalten des Oszillatortransistors im dessen Arbeitspunktbereich.

Die beiden Parallelschwingkreise können LC-Schwingkreise sein und sind derart dimensioniert festgelegt, daß beide in einer konstant bleibenden Grundfrequenz schwingen und Sinusschwin­ gungen erzeugen, die einerseits die Basis des Oszillatortran­ sistors beeinflussen und andererseits die Kollektorspannung des Oszillatortransistors verändern.

Die Kondensatoren im Bereich des Transistors und der der Ba­ sis vorgeschaltete Widerstand legen die Pausen zwischen den Paketen fest, wobei das durch den Widerstand (Potentiometer) veränderbare RC-Glied mit Potentiometer und Kondensator die Zeitkonstante für die Durchsteuerung bzw. die Sperrung des Oszillatorstransistors bestimmt.

Mit abnehmender Anzahl von Halbsinusschwingungen in einem Paket kann der Wert der abgreifbaren Gleichspannung größer als die Speisespannung einstellbar sein, wobei insbesondere die Flankengleichspannung der höchstzahligen Halbsinusschwin­ gung vielfach höher als die die Oszillatorschaltung angelegte Speisespannung (Eingangsgleichspannung) sein kann.

Die Form der jeweils abgreifbaren wertvariablen Gleichspan­ nung ist vorzugsweise treppenartig ausgebildet.

Durch entsprechende Dimensionierung der zusammengeschalteten, herkömmlichen Bauelemente können die jeweils im Paket befind­ lichen höherzahligen Halbsinusschwingungen zum Messen, Steuern und/oder zum Regeln einzelner Spannungen für bestimm­ te, vorzugsweise gleichzeitig ablaufende Arbeitsprozesse, insbesondere für schnelle Regelungs- und Steuerungsprozesse angewendet werden.

Dabei kann die erfindungsgemäße intermittierende Oszillator­ schaltung als eine eigenständige elektronische Schaltung

• 1. für einen Prüfplatz für zerstörungsfreie Messungen mit unterschiedlichen Schichtdicken vorzugsweise vom Nanometerbe­ reich aufwärts oder
• 2. für eine Anordnung zum Messen und Sortieren von Flüssig­ keiten, Säuren, Laugen, Leitfähigkeiten oder pH-Werten od. dgl. oder
• 3. für einen Sortierprüfplatz für Metalle, insbesondere für Schwarz- oder Buntmetalle oder Legierungen mit mindestens einer unbekannten Material-Komponente od. dgl. oder
• 4. für eine Anordnung zum Messen von Druck oder Vakuum oder
• 5. für eine Anordnung zum Messen von Füllständen von flüssi­ gen oder festen Medien oder
• 6. für eine Anordnung zum Messen von Kurzschlüssen an unter­ irdischen und überirdischen Kabelleitungen oder
• 7. für einen Übertrager und/oder Sender von Signalimpulsen mit unterschiedlichen Zeiten als spannungsliefernde Energie­ quelle sowie z. B. als Überwachungsmelder od. dgl. Einsatz finden.

In diesen Einsatzbereichen können innerhalb der erfindungsge­ mäßen Oszillatorschaltung folgende Funktionen vorzugsweise erreicht werden: Sie kann als Gleichrichter bezüglich der Halbsinusschwingung, als Modulator bezüglich der rechten Flanken der höchstzahligen Halbsinusschwingung eines Pakets sowie als Umwandler der modulierten Dämpfung durch die Ände­ rungen von Pausenlänge und Flankenhöhe, wobei die Verschiebungen der rechten Flankenhöhe in den Pausen propor­ tional der abgreifbaren Gleichspannungswerte sind, dienen.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in weiteren Unteransprüchen ausgeführt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Oszillator­ schaltung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der abgreifbaren wert­ variablen Gleichspannungskurven:

Fig. 2a Spannungsverhalten UA(t) während der Periode T1,

Fig. 2b Spannungsverhalten UA(t) während der Periode T2,

Fig. 2c Spannungsverhalten UA(t) während der Periode T3 sowie

Fig. 2d Spannungsverhalten UA(t) während der Perioden T4 und

Fig. 3 ein Blockschema mit der erfindungsgemäßen intermit­ tierenden Oszillatorschaltung in Anbindung an ver­ schiedene Einsatzbereiche.

In den Figuren werden für gleiche Teile mit gleichen Funktio­ nen die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Zur Erläuterung werden die Fig. 1, 2 gemeinsam betrachtet.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße intermittierende Oszilla­ torschaltung 1 zur Erzeugung von abgreifbaren wertvariablen Gleichspannungen UA aus einer angelegten Speisegleichspannung UE, aufweisend einen in Emitterschaltung geschalteten, ar­ beitspunkteingestellten Oszillatortransistor 7, dessen Kol­ lektor K mit einem Parallelschwingkreis 27 verbunden ist, der galvanisch und induktiv an eine Oszillatorspule 11 gekoppelt ist, die einerseits in der zur Basis B vorgeschalteten Ab­ stimmung enthalten und die andererseits mit einer Ausgangs­ diode 16 verbunden ist, an der Pakete von Halbsinusschwingun­ gen und Pausen wechselweise periodisch entstehen.

Erfindungsgemäß sind zwischen der Basis B und dem Kollektor K zwei galvanisch und induktiv gekoppelte Parallelschwingkreise 26, 27 und zwischen dem ausgangsseitigen Parallelschwingkreis 27 und dem Kollektor K eine diodenkatoden-kollektorverbun­ dene zweite Diode 14 geschaltet, die die jeweils höchstzahli­ ge Halbsinusschwingung 46, 34, 37, 36 in den Paketen 28, 33, 35, 31 in einen Flankenhöhenwert über die Pause 29, 42, 38, 41 für den Kollektor K formiert, wobei zur Reihenschaltung aus dem aus­ gangsseitigem Parallelschwingkreis 27 und der zweiten Diode 14 jeweils parallel ein Kondensator 15 und dazu parallel die einweggleichrichtende Ausgangsdiode 16 innerhalb eines mit einem Widerstand 17 versehenen Spannungsteilers 16, 17 als Abgriff 19, 20 derart geschaltet sind, daß über die Pause 29, 42, 38, 41 die jeweils bereits umgewandelte konstante Flanke 32, 30, 39, 40 der zugehörigen höchstzahligen Halbsinusschwin­ gung 46, 4, 37, 36 des zugehörigen Pakets 28, 33, 35 bzw. 31 (das Paket 31 ist auf etwa eine halbe erste Halbsinusschwingung 36 reduziert) als formiertes wertvariables Informationssignal abgreifbar vorhanden ist.

Die an der Ausgangsdiode 16 abgreifbaren Gleichspannungswerte GH1 bis GH4 sind je nach Bedarf in Abhängigkeit des Einstell­ wertes der Abstimmung und/oder des Einstellwertes der Dämp­ fung im Bereich beider in einer Grundfrequenz schwingenden Parallelschwingkreise 26, 27, die insbesondere LC-Schwing­ kreise sind, eingestellt.

Die intermittierende Oszillatorschaltung 1 erzeugt demzufolge eine abgreifbare Gleichspannung UA(t), die auf einer inter­ mittierenden Funktion mit veränderlicher Paketbreite von Halbsinusschwingungen basiert und durch jede rechte Flanke 32, 30, 39, 40 der zum jeweiligen Paket 28, 33, 35, 31 gehörenden höchstzahligen Halbsinusschwingung 46, 34, 37, 36 über die zuge­ hörige Pause 29, 42, 38, 41 dargestellt ist.

Die jeweils erzeugte Gleichspannung UA = GH3, GH4 der zugehöri­ gen Halbsinusschwingungsflanken 32, 30, 39, 40 kann im Bereich zwischen einem Minimum (Null) und einem Maximum bis zu der Spitze der zugeordneten Halbsinusschwingung 46, 34, 37, 36 haben und ist von der nächstfolgenden Halbsinusschwingungsflanke 32-30, 30-39, 39-40 separat ausgebildet, wobei die Verbindung von einer zur anderen Flankengleichspannung UA(t) automatisch mit einem schnellen Vorgang von Minimum zu Maximum oder von Maximum zu Minimum abhängig vom Operationsvorgang an der Ab­ stimmung, z. B. mittels des steuerbaren Widerstands 9 erfolgt, an dem z. B. die manuelle oder automatische Einstellung der in dem Paket 28 von fünf Halbsinusschwingungen 36, 37, 34, 45, 46 zu einem Paket 33 mit drei Halbsinusschwingungen 36, 37, 34, ins­ besondere bis zu einem Paket 31 mit einer eben begonnenen Halbsinusschwingung 36 oder umgekehrt die Einstellung der in einem Paket 31 mit einer teilweise ausgebildeten Halbsinus­ schwingung 36 ausgehend zu einem Paket 28 mit fünf Halbsinus­ schwingungen 36, 37, 34, 45, 46 je nach Meßvorhaben erfolgt.

Die der Basis B vorgeschaltete Abstimmung kann neben dem ein­ gangsseitigen LC-Parallelschwingkreis 26 in Reihe einen Wi­ derstand 9 und einen Kondensator 8 enthalten, wobei sowohl der Widerstand 9 als auch der Kondensator 8 als manuell betä­ tigbare oder als automatische steuerbare Bauelemente (Stellpotentiometer bzw. Stellkondensator od. dgl.) ausgebil­ det sein können.

Erfindungsgemäß befinden sich die beiden LC-Schwingkreise 26, 27 und die zweite Diode 14 zwischen der Basis B und dem Kollektor K des Oszillatortransistors 7 geschaltet. Der Os­ zillatorschwingungsvorgang stellt abklingende Schwingungen, die in Paketen enthalten sind, sowie schwingungslose Pausen dar, die periodisch zugeordnet bei der Durchsteuerung bzw. bei der Sperrung des Oszillatortransistors 7 erzeugt werden. Die Zeitdauer der Sperrung stellt die Pausenlänge zwischen den Paketen dar. Erfindungsgemäß bildet die zweite Diode 14 an der jeweils rechten Flanke 32, 30, 39, 40 der zugeordneten höchstzahligen Halbsinusschwingung 46, 34, 37, 36 ein Informa­ tionssignal aus, das durch seinen über die Pausenlänge 29, 42, 38, 41 vorhandenen, konstanten Flankenhöhenwert GH1, GH2, GH3, GH4 gekennzeichnet ist.

Im Detail ist in der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemä­ ßen Oszillatorschaltung 1 das erste Ende 22 der ersten Oszil­ latorspule 11 mit dem ersten Ende 24 der zweiten Oszillator­ spule 12 galvanisch gekoppelt und am Pluspol 21 angeschlos­ sen. Parallel zu den beiden Spulen 11, 12 sind die Kondensato­ ren 10 bzw. 13 derart geschaltet, daß zwei LC-Schwingkreise 26, 27 vorhanden sind, die vorzugsweise auf eine Grundfrequenz eingestellt sind.

Das zweite Ende 23 der ersten Spule 11 ist durch ein Poten­ tiometer 9 und einen Kondensator 8 mit der Basis B des Oszil­ latortransistors 7 verbunden.

Parallel zu dem Kondensator 10, dem Potentiometer 9 und dem Kondensator 8 ist ein Widerstand 5 geschaltet, der zur stati­ schen Arbeitspunkteinstellung des Oszillatortransistors 7 dient.

Zwischen der Basis H und dem Emitter E des Oszillatortransi­ stors 7 ist parallel ein Kondensator 6 geschaltet. Der Emit­ ter E ist desweiteren über einen parallel zum Kondensator 3 geschalteten Widerstand 4 mit dem Minuspol 2 verbunden. Zur Abstimmung gehören der erste LC-Schwingkreis 26, das Stellpotentiometer 9 und der Kondensator 8, die im wesentli­ chen das dynamische Verhalten im Bereich des Arbeitspunktes des Oszillatortransistors 7 bestimmen.

Das zweite Ende 25 der zweiten Spule 12 und des Kondensators 13 bzw. des LC-Schwingkreis 27 ist erfindungsgemäß durch die zweite Diode 14 mit dem Kollektor K des Oszillatortransistors 7 verbunden.

Die in Reihe geschalteten Bauelemente - zweiter LC- Schwingkreis 27 und zweite Diode 14 - sind beide jeweils pa­ rallel zu einem Kondensator 15 und zu einem Spannungsteiler 16, 17, bestehend aus der Ausgangsdiode 16 und dem Widerstand 17, geschaltet, wobei an der Ausgangsdiode 16 die erzeugte Gleichspannung UA über den Ausgang 19, 20 abgegriffen werden kann.

Hauptsächlich die Kondensatoren 8, 6 tragen zu den jeweiligen Pausen 29, 42, 38, 41 zwischen den Paketen 28, 33, 35, 31 bei, wo­ bei mit dem steuerbaren Widerstand (Potentiometer) 9 das RC- Glied mit Potentiometer 9 und Kondensator 8 und somit die Zeitkonstante für die Durchsteuerung bzw. für die Sperrung des Oszillatortransistors 7 verändert werden kann.

Bedingt durch die sich ändernden, auch zusätzlich durch den eingangsseitigen LC-Schwingkreis 26 beeinflußten Durchsteue­ rungen und Sperrungen des Oszillatortransistors 7 sind durch diesen Wechsel die Paketlänge und zugleich die Anzahl der abklingenden Sinusschwingungen während der Paketlänge festge­ legt. Die zweite Diode 14 steuert zusätzlich durch die rechte Flanke der Halbsinusschwingung derart die Basis B des Oszil­ latortransistors 7 in den Pausen 29, 42, 38, 41, daß der Konden­ sator 15 wechselseitig aufgeladen und wieder entladen wird, wobei dieser Vorgang von der Transistorsteuerung abhängig ist. Bei der Entladung ist die rechte Flanke einer bestimmten Halbsinusschwingung pausenlang gedehnt und kann an der Aus­ gangsdiode 16 als stabile Gleichspannung UA abgegriffen wer­ den, wobei die jeweilige Pause 29, 42, 38, 41 dann beendet ist und somit der Flächenhöhenwert GH1, GH2, GH3, GH4 bzw. (44) auf Null fällt, wenn der Oszillatortransistor 7 wieder durchge­ steuert wird.

Während der Vorgänge im Bereich der galvanisch und induktiv gekoppelten Schwingkreise 26, 27 bleibt die abgestimmte Grund­ frequenz, die Halbsinusschwingungsperiode, konstant und wird nicht von der Dämpfung beeinflußt. Damit wird zu einem hohen stabilen Verhalten der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung 1 beigetragen.

Die Abstimmung der Basis B kann auch mit anderen steuerbaren Bauelementen ausgebildet sein. Im Falle einer automatischen Betätigung des steuerbaren Widerstandes 9 kann dieser ein analog/digital/analoges Widerstandssteuersystem vorzugsweise mit einem zugehörigen Mikrocontroller oder eine Schaltungsan­ ordnung mit mehreren einstellbaren Relais darstellen und be­ stimmte vorgegebene Werte simulieren bzw. eingeben. Durch Änderung des Widerstandswertes können die Pausenlängen zwi­ schen den Paketen verändert werden, was zu wertvariablen ab­ greifbaren Gleichspannungswerten im Bereich der höchstzahlig­ en zugeordneten Halbsinusschwingung oder bei größeren Wertän­ derungen zu einem Wechsel hin zu einer der rechten Flanken der benachbarten Halbsinusschwingungen führt.

Im folgenden wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung 1 insbesondere anhand der Fig. 2 bzw. der Fig. 2a bis 2d erläutert.

Die Oszillatorschaltung 1 kann eine intermittierende Funktion mit veränderlicher Paketbreite von Halbsinusschwingungen und an jeder rechten Flanke der jeweils letzten, höchstzahligen Halbsinusschwingung eine gleichgerichtete Spannung UA erzeu­ gen. Das bedeutet gleichzeitig, daß die vorhandenen Pausen 29, 42, 38, 41 nicht spannungslos sind, da die rechte Flanke 32, 30, 39, 40 jeweils in einen zugehörigen konstanten, weitge­ hend abszissenparallelen Flankenhöhenwert formiert bzw. umge­ wandelt wird.

In den Fig. 2a, 2b, 2c, 2d sind Darstellungskurven für das Span­ nungsverhalten UA(t) in den verschiedenen Periodendauern T1, T2, T3 und T4 gezeigt. Die Periodendauern T1, T2, T3, T4 be­ stehen jeweils aus Paketen von Halbsinusperioden und Pausen unterschiedlicher Dauer, wobei die Flankenhöhe und die Pau­ senlänge die Parameter der Gleichspannung der intermittieren­ den Oszillatorschaltung 1 bestimmen.

Die Periodendauer T1 in Fig. 2a besteht aus dem Paket 28 mit fünf Halbsinusschwingungen 36, 37, 34, 45, 46 und aus einer Pause 29, in der zu Pausenbeginn sich an der rechten Flanke 32 der fünften Halbsinusschwingung 46 ein konstanter Flankenhöhenwert ausbildet und damit die Gleichspannungshöhe GH1 bestimmt wird. Bai diesem Paket 28 von vorzugsweise fünf Halbsinusschwingungen 36, 37, 34, 45, 46 kann z. B. die manuelle oder automatische Einstellung zu einem Paket 31 mit einer bzw. mit einer angefangenen Halbsinusschwingung 36 oder in umgekehrter Richtung mittels des steuerbaren Widerstandes 9 erfolgen, was z. B. in den folgenden Fig. 2b bis 2d gezeigt ist.

Die Periodendauer T2 in Fig. 2b besteht aus dem Paket 33 mit drei Halbsinusschwingungen 36, 37, 34, wobei die dritte Halbsi­ nusschwingung 34 mit ihrer rechten Flanke 30 die Gleichspan­ nungshöhe GH2 innerhalb der Pause 42 bestimmt.

Die Periodendauer T3 in Fig. 2c besteht aus einem Paket 35 von zwei Halbsinusschwingungen 36, 37, wobei die rechte Flanke 39 im Spitzenwertbereich der zweiten Halbsinusschwingung 37 der Ausgangspunkt für die Höhe der gleichgerichteten Spannung GH3 in der Pause 38 ist. Die erzeugte Gleichspannung UA = GH3 der zweiten Halbsinusschwingungsflanke 39 kann von einem Mi­ nimum (Null) bis zur Spitze der Halbsinusschwingung 37 führen und ist von der nächstfolgenden Halbsinusschwingungsflanke 40 getrennt, wobei die Verbindung von einer zur anderen Flanken­ gleichspannung GH3 zu GH4 automatisch mit einem schnellen Vorgang von Maximum zu Minimum und wieder zu einem Maximum abhängig vom momentanen Operationsvorgang erfolgen kann.

Die Periodendauer T4 in Fig. 2d zeigt an, wie an der rechten Flanke 40 der einzigen Halbsinusschwingung 36 eines minimalen Pakets 31 im Bereich des Spitzenwertes UA(t) die Gleichspan­ nungshöhe GH4 erreicht wird und wie gleichzeitig über der Pausenlänge 41 die Zeitdauer der anliegenden gleichgerichte­ ten Spannung GH4 konstant bleibt. Die Pausenlänge 41 und die Flankenhöhe 44 als Parameter der Pausenfläche 43 sind propor­ tional der Zeitdauer und Höhe der Gleichspannung UA = GH4 am Abgriff 19, 20. Das Paket 31 besteht dabei aus etwa der ersten Hälfte der ersten Halbsinusschwingung 36.

Die in den Fig. 2a bis 2d dargestellten nadelförmigen Impulse sind durch den Kondensator 15 und die Diode 14 veränderte Formen der am Kollektor K anliegenden Halbsinusschwingungen.

Die gleichgerichteten Spannungen bzw. deren Werte in den Fig. 2a bis 2d zeigen, wie die abgreifbaren Gleichspannungen GH1 bis GH4 an der jeweils rechten Flanke 32, 30, 39, 40 der zugehö­ rigen Halbsinusschwingungen 46, 34, 37, 36 erzeugt werden und die Flankenhöhenwerte von T1 bis T4 steigen und von T4 in Richtung zu T1 hin zu einem Minimum fallen.

Mit abnehmender Anzahl von Halbsinusschwingungen in einem Paket kann der Wert GH1 bis GH4 der abgreifbaren Gleichspan­ nung größer sein als die Speisespannung UE, z. B. kann der Flankenhöhenwert UA der ersten Halbsinusschwingung 36 viel­ fach höher als die an der Oszillatorschaltung 1 angelegten Speisespannung (Eingangsgleichspannung) UE sein.

Dabei ist die Form der jeweils abgreifbaren wertvariablen Gleichspannung GH1 bis GH4 vorzugsweise treppenartig ausgebildet.

Durch entsprechende Dimensionierung der zusammengeschalteten, herkömmlichen Bauelemente können die jeweils im Paket befind­ lichen höherzahligen Halbsinusschwingungen zum Messen, Steu­ ern und/oder zum Regeln einzelner Spannungen für bestimmte, vorzugsweise gleichzeitig ablaufende Arbeitsprozesse angewen­ det werden. Insbesondere können dabei zumindest die in dem Paket befindlichen höchstzahligen Halbsinusschwingungen sepa­ rat bei schnellen Regelungs- und Steuerungsprozessen angewen­ det werden.

Die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung 1 weist durch die verringerte Anzahl von Bauelementen im Betrieb einen geringen Stromverbrauch z. B. zwischen 2 mA und 6 mA auf und stellt somit eine stabile Schaltung dar.

Die Oszillatorschaltung 1 eröffnet die Möglichkeit, daß im Verhältnis zur Speisegleichspannung sowohl niedrigere als auch höhere abgreifbare Gleichspannungswerte geliefert werden können, die aber auch von der Dimensionierung der einzelnen Bauelemente und dem Wert der an der Oszillatorschaltung 1 anliegenden Speisegleichspannung UE abhängig sind.

Die abgreifbaren wertvariablen Gleichspannungen UA = GH1, GH2, GH3, GH4 können an Anzeigegeräten abgelesen oder von ange­ schlossenen Druckergeräten ausgedruckt werden.

In Fig. 3 sind in einem Blockschema zur Verwendung der erfin­ dungsgemäßen intermittierenden Oszillatorschaltung 1 zur Er­ zeugung abgreifbarer wertvariabler Gleichspannungen UA(t) auf der Basis von zugehörigen positionierten Halbsinusschwingun­ gen verschiedene Arbeitsplätze dargestellt.

Bei Messungen auf der Basis von Dämpfungsänderungen im Be­ reich der Parallelschwingkreise 26, 27 wird je nach Intensität der Dämpfung die weglaufenden und wiederkehrenden Halbsinus­ schwingungen z. B. in eine an Oszillographen angezeigte Fläche 43 mit der Pausenlänge 41 und dem Flankenhöhenwert 44 umgewandelt.

Die elektromagnetische Dämpfung ist nur auf der rechten Flan­ ke jeder Halbsinusschwingung in den Paketen wirksam, was ei­ ner Art einer Modulation entspricht.

Mit einer als Zeiger dargestellten Verbindungseinrichtung 50 sind jeweils wahlweise die direkte Verbindung zu vorzugsweise folgenden Arbeitsplätzen zum Messen, Prüfen, Auswerten und/o­ der Senden von Signalen einstellbar. Die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung 1 kann Einsatz finden

• 1. in einen Prüfplatz 51 für zerstörungsfreie Messungen mit unterschiedlichen Schichtdicken oder
• 2. in eine Anordnung 52 zum Messen und Sortieren von Flüssig­ keiten, Säuren, Laugen, Leitfähigkeiten oder pH-Werten od. dgl. oder
• 3. in einen Sortierprüfplatz 53 für Metalle, insbesondere für Schwarz- oder Buntmetalle oder Legierungen mit mindestens einer Material-Komponente od. dgl. oder
• 4. in einer Anordnung 54 zum Messen von Druck oder Vakuum oder
• 5. in einer Anordnung 47 zum Messen von Füllständen von flüs­ sigen oder festen Medien oder
• 6. in einer Anordnung 48 zum Messen von Kurzschlüssen an un­ terirdischen und überirdischen Kabelleitungen oder
• 7. als Übertrager oder als Sender 49 von Signalimpulsen mit unterschiedlichen Zeiten als spannungsliefernde Energie­ quelle sowie als Überwachungseinrichtung für Sicherungszwecke.

Dabei kann die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung 1 als Gleichrichter bezüglich der Halbsinusschwingung, als Modula­ tor bezüglich der rechten Flanken der Halbsinusschwingung sowie als Umwandler bezüglich der modulierten Dämpfung durch die Änderungen von Pausenlänge und Flankenhöhe, wobei die Verschiebungen der rechten Flanken proportional der abgreif­ baren Gleichspannungswerte sind, arbeiten. Dabei kann berück­ sichtigt werden, daß jede Pause in der gesamten Periode einen veränderlichen Flankenhöhenwert und eine zeitliche Länge aus­ weist, die als Dimensionierungsgrößen an den Anzeigeinstru­ menten eine Fläche 43 mit Flächenmaßen (z. B. µm², mm² od. dgl.) bilden, die proportional der abgreifbaren Gleichspannung UA(t) = GH sind und als Meßwerte dienen können.

Die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung 1 kann als technisch selbständige elektronische Schaltung in verschiedenen Zweigen der Industrieelektronik als stromsparende, stabile, mit höhe­ rer Reproduzierbarkeit und kostensparend eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung 1 kann bei entspre­ chender Dimensionierung der zugehörigen Bauelemente nicht nur mit einem Oszillatortransistor 7 in Emitterschaltung, sondern auch in Basisschaltung oder in Kollektorschaltung ausgeführt sein.

Durch die ökonomisch günstigen Parameter (niedriger Energie­ verbrauch, Einbau herkömmlicher Bauelemente, schneller Aufbau der Schaltung, universelle Einsetzbarkeit, mehrfache Steue­ rungsmöglichkeiten) kann die erfindungsgemäße Oszillator­ schaltung 1 bekannte, kostenaufwendigere elektrische Stan­ dardschaltungen ersetzen.

Bezugszeichenliste

1

Oszillatorschaltung

2

Minuspol

3

Elektrolytkondensator

4

Widerstand

5

Widerstand

6

Kondensator

7

Transistor

8

Kondensator

9

steuerbarer Widerstand

10

Kondensator

11

erste Spule

12

zweite Spule

13

Kondensator

14

zweite Diode

15

Kondensator

16

Ausgangsdiode

17

Widerstand

18

Widerstand

19

Abgriff

20

Abgriff

21

Pluspol

22

erstes Ende der ersten Spule

23

zweites Ende der ersten Spule

24

erstes Ende der zweiten Spule

25

zweites Ende der zweiten Spule

26

LC-Schwingkreis

27

LC-Schwingkreis

28

Paket

29

Pause

30

rechte Flanke

31

Paket

32

rechte Flanke

33

Paket

34

dritte Halbsinusschwingung

35

Paket

36

erste Halbsinusschwingung

37

zweite Halbsinusschwingung

38

Pause

39

Flanke im Spitzenbereich

40

Flanke im Spitzenbereich

41

Pause

42

Pause

43

Pausenfläche

44

Flankenhöhe

45

vierte Halbsinusschwingung

46

fünfte Halbsinusschwingung

47

Anordnung

48

Anordnung

49

Übertrager

50

Zeiger

51

Prüfplatz

52

Anordnung

53

Anordnung

54

Anordnung
UAGleichspannung
UESpeisespannung
GH1bis GH4 Flankengleichspannung
T1bis T4 Periodendauer
tZeit
EEmitter
KKollektor des Oszillatortransistors
BBasis

Claims (16)

1. Intermittierende Oszillatorschaltung zur Erzeugung von abgreifbaren wertvariablen Gleichspannungen aus einer angelegten Speisegleichspannung, aufweisend einen ar­ beitspunkteingestellten Oszillatortransistor, dessen Kollektor mit einem Parallelschwingkreis verbunden ist, der galvanisch an eine Oszillatorspule gekoppelt ist, die einerseits in der zur Basis vorgeschalteten Abstim­ mung enthalten ist und die andererseits mit einer Aus­ gangsdiode verbunden ist, an der Pakete von Halbsinus­ schwingungen und Pausen wechselweise periodisch entste­ hen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis (B) und dem Kollektor (K) zwei galvanisch und induktiv gekoppelte Parallelschwingkrei­ se (26, 27) sowie zwischen dem zugehörigen, ausgangssei­ tigen Parallelschwingkreis (27) und dem Kollektor (K) eine diodenkatoden-kollektor-verbundene zweite Diode (14) geschaltet sind, die die jeweils höchstzahlige Halbsinusschwingung (46, 34, 37, 36) in den zugehörigen Paketen (28, 33, 35, 31) in einen konstanten Flankenhöhen­ wert über die Pause (29, 42, 38, 41) für den Kollektor (K) formiert, wobei zur Reihenschaltung mit dem ausgangs­ seitigen Parallelschwingkreis (27) und mit der zweiten Diode (14) jeweils parallel ein Kondensator (15) und dazu parallel die einweggleichrichtende Ausgangsdiode (16) innerhalb eines Spannungsteilers (16, 17) als Ab­ griff (19, 20) derart geschaltet sind, daß die jeweils anliegende Periode (T1, T2, T3, T4) aus dem zugehörigen Paket (28, 33, 35, 31) und aus der durch die jeweilige Flankengleichspannung (GH1 bis GH4) dargestellten Pause (29, 42, 38, 41) als formiertes wertvariables Informati­ onssignal abgreifbar vorhanden ist.

2. Intermittierende Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Ende (22) der ersten Oszillatorspule (11) mit dem ersten Ende (24) der zweiten Oszillatorspule (12) galvanisch gekoppelt ist und mit dem Pluspol (21) in Ver­ bindung steht, wobei parallel zu den beiden Spulen (11, 12) die Kondensatoren (10 bzw. 13) derart geschaltet sind, daß zwei LC-Parallelschwingkreise (26, 27) induktiv verbunden vorhanden sind, und wobei das zweite Ende (23) der ersten Spule (11) über ein Potentiometer (9) und ei­ nen Kondensator (8) mit der Basis (H) des Oszillatortran­ sistors (7) verbunden ist,
daß parallel zu dem Kondensator (10), dem Potentiometer (9) und dem Kondensator (8) ein Widerstand (5) geschaltet ist, der zur statischen Arbeitspunkteinstellung des Os­ zillatortransistors (7) beiträgt, und wobei zwischen der Basis (B) und dem Emitter (E) des Oszillatortransistors (7) parallel ein Kondensator (6) geschaltet und der Emit­ ter (E) über einen parallel zum Kondensator (3) geschal­ teten Widerstand (4) mit dem Minuspol (2) verbunden sind, daß das zweite Ende (25) der zweiten Spule (12) und des Kondensators (13) bzw. der ausgangsseitige Schwingkreis (27) über die zweite Diode (14) mit dem Kollektor (K) des Oszillatortransistors (7) in Verbindung steht sowie je­ weils parallel zu dem in Reihe geschalteten LC- Schwingkreis (27) und der zweiten Diode (14) ein Konden­ sator (15) sowie ein Spannungsteiler (16, 17), bestehend aus einem Widerstand (17) und aus der Ausgangsdiode (16), geschaltet sind, wobei der Abgriff (19, 20) über der Aus­ gangsdiode (16) mit dem Widerstand (18) in Verbindung steht, an der die Gleichspannung (UA) abgreifbar ist.

3. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstimmung für die Basis (B) in Reihe vorge­ schaltet der eingangsseitige Parallelschwingkreis (26), der Widerstand (9) und der Kondensator (8) dienen, wobei vorzugsweise sowohl der Widerstand (9) als auch der Kon­ densator (8) wahlweise steuerbare Bauelemente (Stellpo­ tentiometer bzw. Drehkondensator od. dgl.) sind.

4. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Abstimmung gehörende steuerbare Widerstand (9) bei einer vorgesehenen automatischen Betätigung ein analog/digital/analoges Widerstandssteuersystem vorzugs­ weise mit einem zugehörigen Mikrocontroller oder eine Schaltungsanordnung mit mehreren einstellbaren Relais darstellt.

5. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden LC-Schwingkreise (26, 27) derart dimensio­ niert festgelegt sind, daß beide in einer konstanten Grundfrequenz schwingen und Sinusschwingungen erzeugen, die einerseits die Basis (B) des Oszillatortransistors (7) beeinflussen, und daß andererseits die zweite Diode (14) die rechte Flanke der Halbsinusschwingungen in ei­ nen konstanten Flankenhöhenwert, der die Spannung am Kollektor (K) des Oszillatortransistors (7) verändert, über die Dauer bzw. Länge der Pause umwandelt.

6. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangssignal an der Ausgangsdiode (16) die Gleichspannung (UA = GH1 bis GH4), die auf einer intermit­ tierenden Funktion mit veränderlicher Paketbreite von Halbsinusschwingungen basiert und durch jede rechte Flanke (32, 30,39, 40) der zugeordneten höchstzahligen Halbsinusschwingung (46, 34, 37, 36) dargestellt ist, ab­ greifbar ist.

7. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgreifbaren Gleichspannungswerte (UA) je nach Bedarf in Abhängigkeit der Einstellung der Abstimmung und/oder der Einstellung der Dämpfung im Bereich der beiden LC-Schwingkreise (26, 27) am Ausgang (19, 20) an­ liegen.

8. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgreifbare Gleichspannung (UA = GH1 bis GH4) der rechten Halbsinusschwingungsflanke (32, 30, 39, 40) vor­ zugsweise im Bereich zwischen einem Minimum (Null) und einem Maximum bis zur Spitze der Halbsinusschwingung liegt und von der nächstfolgenden Halbsinusschwingungs­ flanke separat ausgebildet ist, wobei die Verbindung von einer zur anderen Flankengleichspannung (32-30, 30-39, 39-40) mit einem schnellen Vorgang von Minimum zu Maxi­ mum oder von Maximum zu Minimum abhängig vom Operations­ vorgang an der Abstimmung, z. B. am steuerbaren Widerstand (9) automatisch erfolgt, an dem z. B. die Ein­ stellung der in dem Paket befindlichen Anzahl von Halb­ sinusschwingungen von der höheren Anzahl der Halbsinus­ schwingungen zu einer geringeren Anzahl Halbsinusschwin­ gungen, insbesondere bis zu einer Halbsinusschwingung oder in umgekehrter Richtung von mindestens einer Halb­ sinusschwingung ausgehend zu einer höheren Anzahl von Halbsinusschwingungen durchführbar ist.

9. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (8, 6) hauptsächlich die Pausen (29, 42, 38, 41) zwischen den Paketen (28, 33, 35, 31) festle­ gen, wobei auch der steuerbare Widerstand (Potentiometer) (9) die dem RC-Glied mit Potentiometer (9) und Kondensator (8) zugeordnete Zeitkonstante für die Durchsteuerung und Sperrung des Oszillatortransi­ stors (7) wesentlich bestimmt.

10. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die intermittierenden Zeitfolgen aus Paketen (28, 33, 35, 31) von Halbsinusschwingungen (36, 37, 34, 45, 46) und Pausen (29, 42, 38, 41) zu Periodendauern (T1, T2, T3, T4) führen, in denen jede Pause (29, 42, 38, 41) vor­ zugsweise eine veränderliche Flankenhöhe und eine verän­ derliche Pausenlänge hat.

11. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit abnehmender Anzahl von Halbsinusschwingungen in einem Paket der Wert der abgreifbaren Gleichspannung (UA) vorzugsweise größer als die Speisespannung (UE) einstellbar ist, wobei die Flankengleichspannung der rechten Flanke der zugehörigen höchstzahligen Halbsinus­ schwingung um ein Vielfaches höher als die angelegte Speisespannung (Eingangsgleichspannung) (UE) ist.

12. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form dar jeweils abgreifbaren wertvariablen Gleichspannung (GH1, GH2, GH3, GH4) vorzugsweise treppenar­ tig ausgebildet ist.

13. Intermittierende Oszillatorschaltung nach mindestens ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei entsprechender Dimensionierung der zugehöri­ gen Bauelemente mit einem Oszillatortransistor (7) in Emitterschaltung (1) oder in Basisschaltung oder in Kol­ lektorschaltung versehen ist.

14. Verwendung der erfindungsgemäßen intermittierenden Oszil­ latorschaltung (1) nach mindestens einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die abstimmungs- und dämpfungsabhängigen Ein­ stellungen der abgreifbaren Gleichspannungswerte (GH1, GH2, GH3, GH4) sowie durch entsprechende Dimensionie­ rung der zusammengeschalteten, herkömmlichen Bauelemente die jeweils im Paket (28, 33, 35, 31) befindlichen zumindest höchstzahligen Halbsinusschwingungen (46, 34, 37, 36) zum Messen, Steuern und/oder zum Regeln von Spannungen für bestimmte, vorzugsweise gleichzeitig ablaufende Arbeits­ prozesse, insbesondere für schnelle Regelungs- und Steue­ rungsprozesse angewendet werden.

15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die intermittierende Oszillatorschaltung (1) als eine eigenständige elektronische Schaltung für

• 1. einen Prüfplatz (51) für zerstörungsfreie Messungen mit unterschiedlichen Schichtdicken oder
• 2. eine Anordnung (52) zum Messen und Sortieren von Flüs­ sigkeiten, Säuren, Laugen, Leitfähigkeiten oder pH-Werten od. dgl. oder
• 3. einen Sortierprüfplatz (53) für Metalle, insbesondere für Schwarz- oder Buntmetalle oder Legierungen mit minde­ stens einer unbekannten Material-Komponente od. dgl. oder 4, eine Anordnung (54) zum Messen von Druck oder Vakuum oder
• 4. eine Anordnung (47) zum Messen von Füllständen von flüssigen oder festen Medien oder
• 5. eine Anordnung (48) zum Messen von Kurzschlüssen an unterirdischen und überirdischen Kabelleitungen oder
• 6. einen Übertrager oder einen Sender (49) von Signalim­ pulsen mit unterschiedlichen Zeiten als Sicherheitsmel­ der, Kontrolleinrichtung oder als spannungsliefernde Energiequelle Einsatz findet.

16. Verwendung der intermittierenden Oszillatorschaltung (1) nach den Ansprüchen 14 und/oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung (1) als Gleichrichter bezüg­ lich der Halbsinusschwingung, als Modulator bezüglich der rechten Flanken der höchstzahligen Halbsinusschwin­ gung eines Pakets sowie als Umwandler bezüglich der mo­ dulierten Dämpfung durch die Änderungen der Pausenlänge (29, 42, 38, 41) und der Höhe der Flanken (32, 30, 39, 90), wobei die wertvariablen Verschiebungen der Höhen der Flanken (32, 30, 39, 40) der zugeordneten Halbsinusschwin­ gungen (46, 34, 37, 36) proportional der abgreifbaren Gleichspannungswerte (UA = GH1, GH2, GH3, GH4) sind, ein­ setzbar ist.