DE2011337B2

DE2011337B2 - Oszillator, insbesondere zur verwendung bei einem elektrischen ventilatormotor

Info

Publication number: DE2011337B2
Application number: DE19702011337
Authority: DE
Inventors: Takayoshi; Iizuka Kikuo; Hitachi Oushige (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1969-03-10
Filing date: 1970-03-10
Publication date: 1972-05-04
Also published as: GB1286372A; DE2011337A1; US3696311A; BR7017354D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Oszillator mit zwei Transistoren, wobei der Basisstrom des ersten Transistors durch die Kollektorspannung des zweiten Transistors und der Basisstrom des zweiten Transistors durch die Kollektorspannung des ersten Transistors gesteuert ist, sowie mit einer Last, über die der erste Transistor an einer Versorgungsspannimg liegt, und einem im Basiskreis des zweiten Transistors liegenden Lade-Entlade-Kreis.

Ein derartiger Oszillator ist aus der Patentschrift Nr. 40 717 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekann'. In dem bekannten Oszillator sind die Kollektoren der beiden Transistoren jeweils über einen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden. Da die Kollektorströme der Transistoren nur durch deren jeweilige Basisströme gesteuert werden und da der Arbeitspunkt der Transistoren jeweils auf einer Lastgeraden liegt, die durch die Werte der Versorgungsspannung und der zwischen der Spannungsquelle und dem jeweiligen KoI- !ektor liegenden Widerstände bestimmt ist, trägt nur der Anfangsteil der Lade-Entlade-Eigenschaflen der Kondensatoren zur Oszillation bei. Daher ist die Periode des bekannten Oszillators notwendigerweise kürzer als die Zeitkonstante, die sich aus der Kapazität und dem Widerstandswert des Ladc-Entlade-Kreises berechnet. Um bei dem bekannten Oszillator die Schwingung aufrechtzuerhalten, ist es erforderlich, daß nach Abschalten des zweiten Transistors die Kollektor spannung des ersten Transistors höher ist als die Emitter-Basis-Spannung des zweiten Transistors. Um daher eine Sättigung des ersten Transistors abzufangen, muß zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors und der Basis des ersten Transistors ein Widerstand liegen, dessen Größe von den Versorgungsspannungen sowie den Kollektorwiderständen beider Transistoren abhängt. In ähnlicher Weise ist auch der Entladewiderstand in dem zwischen der Basis des zweiten Transistors und dem Kollektor des ersten Transistors liegenden Lade-Entlade-Kreis in verhältnismäßig engen Grenzen festgelegt. Werden in dem bekannten Oszillator die Widerstände geändert oder schwanken die Versorgungsspannungen über einen gewissen kleinen ToIe-

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ranzwert, so hört die Schwingung auf, Der bekannte tung des elektrischen VentilatGis nach Fig. 5 er-

Dszillntor ist also gegenüber Änderungen der Ver- zeugt werden,

äorgiingsspannungen empfindlich und gestattet keine F i g, 8 ein Diagramm zur Darstellung der Anlaufnennenswerten Änderungen der Oszillationsperiode. eigenschaften des Ventilatormotors nach Fig. 5,
Da ferner die verwendbaren Kapazitäten in ihrer 5 Fig. 9 und 10 Schaltbilder einer Gleichrichter-Größe praktisch beschränkt sind, ist auch die Peri- schaltung zur Verwendung in der Oszillators:halodendauiir begrenzt. tung nach Fig. 3.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Oszillator zu In Fig. 1 ist ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung schaffen, der möglichst lange Schwingungsperioden eines erfindungsgemäßen Oszillators dargestellt. Dazuläßt und nicht nur gegen Spannungsschwankungen iq nach sind Kollektor, Emitter und Basis eines Tranunempfindlich ist, sondern Änderungen der Schwin- sistors 1 an eine positive Klemme A einer Spannungsgungsperiode durch Änderungen der Widerstände quelle S über einen Widerstand 3 und einen Schal- und/oder der Kollektorspannungen gestattet. Ein ter4 bzw. an die negative Klemme B bzw. an den derartiger Oszillator ist insbesondere zur Steuerung Kollektor eines Transistors 2 angeschlossen. Kollekeir.es Ventilatormotors erwünscht, um dessen Lei- 15 tor. Emitter und Basis des Transistors 2 sind mit $tung und somit die Geschwindigkeit der von dem dem Kollektor des Transistors 1 über einen yer-Ventilator geförderten Luft willkürlich in weiten änderbaren Widerstand 6 bzw. mit der negativen Grenzen zu ändern und dadurch einen quasi-natür- Klemme B bzw. mit der Kollektor des Transistors 1 liehen Wind zu erzeugen. über eine Lade-Entlade-Sc'ialtung 7 verbunden, die

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem 20 einen Kondensator 8 und einen veränderbaren WiderOszillator der eingangs bezeichneten Art dadurch stand 9 umfaßt.

gelöst, daß die Kollektorspannung des zweiten Tran- In F i g. 1 sind zwar als Transistoren 1 und 2

sistors durch die Kollektorspannung des ersten Tran- NPN-Transistoren verwendet; jedoch versteht es sich

sistors gesteuert ist. Dadurch läßt sich die Be- von selbst, daß statt dessen auch PNP-Transistoren

lastungslinie, auf der der Arbeitspunkt des zweiten 25 eingesetzt werden können.

Transistors liegt, durch die Kollektorspannung des F i g. 2 zeigt die Wellenformen, wie sie von dem ersten Transistors steuern. Durch Änderung des in F i g. 1 dargestellten astabilen Multivibrator er-Basisstroms des zweiten Transistors kann Mso der zeugt werden, wobei die Wellenform Λ die Kollek-Arbeitspunkt des zweiten Transistors längs der ge- torspannung des ersten Transistors. 1, die Wellensamten durch die Koüektorspannung des ersten Tran- 30 form B die Ladespannung des Kondensators 8 und sistors steuerbaren Belastungslinie verschoben wer- die Wellenform C den Basisstrom des Transistors 2 den. Da außerdem, wie eingangs gesagt, die Basis darstellt.

des ersten Transistors an den Kollektor des zweiten Zunächst soll die Wirkungsweise der Schaltung

Transistors angeschlossen ist, treten Änderungen der unabhängig vom Schwingungsvorgang bei Zuschal-

Kollektorspannung des ersten Transistors wieder an 35 ^tung ^der Spannungsquelle 5 betrachtet werden,

dessen Basis auf. Der Betrieb der beiden Transistoren Wird der Schalter 4 eingelegt, so wird die Versor-

läßt sich also über den Lade-Entlade-Kreis steuern, gui^spannung den Kollektoren 1 und 2 zugeführt,

und der erfindungsgemäße Oszillator behält seine Der Kollektorstrom /1 des Transistors 1 beginnt zu

Oszillation bei, auch wenn die Versorgungsspannung fließen, da der Basisstrom /2 des Transistors 1 von

in weiten Grenzen geändert wird. 40 der Spannungsquelle 5 durch üen Widerstand 3 und

Wird der erfindungsgemäße Oszillator zur Steue- den veränderbaren Widerstand 6 fließt. Infolgedessen rung eines Ventilatormotors verwendet, so ändern sinkt die Kollektorspannung des Transistors 1. Der sich die Drehzahl des Ventilatormotors und damit Kollektorstrom Ϊ3 des Transistors 2 fließt ebenfalls, die Windgeschwindigkeit einmal entsprechend der da der Basisstrom /4 des Transistors 2 von der periodischen Oszillatorschwingung; zusätzlich läßt 45 Quelle 5 durch den Widerstand 3 und den Ladesich die Drehzahl durch eine willkürliche überlagerte Fntlade-Kreis 7 fließt. Daher sinkt auch die Kollek-Änderung einer Größe innerhalb der Oszillatorschal- torspannung des Transistors 2 ab. Die Geschwindigtung. etwa eines Widerstands, variieren. Dadurch läßt keit, mit der der in den Transistor 2 fließende Kolsich ein Ventilatorbctrieb erzielen, bei dem ein fast lektorstrom /3 zunimmt, ist größer nls die des natürlicher Wind erzeugt wird. 50 Stromes /5. Daher wird der Kollektorstrom/3 des

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungs- Transistors 2 sehr groß, während der Kollektorslrom

beispielc der Erfindung an Hand der Zeichnungen /1 des Transistors 1 sehr klein wird. Ist der in den

beschrieben; darin zeigt Transistor 2 fließende Basisstrom /4 groß genug, um

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Prinzipschaltbild. den in den Transistor 2 fließenden Kollektorstrom /3

Fig. 2 die bei der Schaltung nach Fig. 1 erhalte- 55 zu sättigen, so schaltet der Transistor 2 ein und der

nen Spannungs- und Stromverläufe, Transistor 1 aus.

Fig. 3 ein Schaltbild einer abgewandelten Form Nunmehr wird der eigentliche Schwingungsvorgang

der Schaltung nach Fig. 1, betrachtet.

F i g. 4 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Die Beziehung zwischen dem Kollektorstrom/3

Schwingungsperiode und dem Widerstand in dem 60 des Transistor.* 2 und dem Basisstrom/2 des Tran-

Lade-Entlade-Kreis der Schaltung nach F i g. 3, sistors 1 ist durch die Gleichung gegeben:

Fig. 5 ein Schaltbild, nach dem die Oszillator- ._ _ .. ,

schaltung der Fi g. 3 zur Steuerung des Motors eines ~ ' "^r '

elektrischen Ventilators verwendet wird, wobei der Strom /5 der Strom durch den veränder-

F i g. 6 ein Diagramm zur Darstellung der Schwan- 65 baren Widerstand 6 ist. Der Kondensator 8 wird

klingen der Windgeschwindigkeiten im Freien. durch den hindurchfließenden Basisstrom/4 aufge-

Fig. 7 eine Wellenform der Variation von Wind- laden, und der Basisstrom /4 beginnt dadurch klei-

geschwindigkeitcn, wie sie durch die Motorschal- nci zu werden. Bei abnehmender Kollektorspannung

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am Transistor 1 und abnehmendem Basisstrom /4 Aufladung des Kondensators 8 durch den Basisam Transistor 2 sinkt der Kollektorstrom /3 des strom /4 des Transistors 2 nimmt der in den Tran-Transistors 2. Da der Strom /5 bei abnehmender sistor 2 fließende Kollektorstrom /3 erneut ab.
Kollektorspannung am Transistor 1 ebenfalls ab- Auf diese Weise setzt sich die Schwingung des nimmt, fällt notwendigerweise auch der Basisstrom 5 Oszillators fort.

/2, wodurch die Kollektorspannung am Transistor 1 Gemäß Fig. 2 wird die Zeitspanne zwischen den zunehmen würde und damit der oben beschriebenen Punkten Tl und 7 2 durch Ändern des WiderAbnahme entgegenwirkt. Standes 9 gesteuert. Die Kollektorspannung de?

Infolge der Abnahme des Kollektorstroms i3 des Transistors 1 bleibt konstant, bis der Basisstrom des Transistors 2 steigt der Basisstrom /2 des Tran- io Transistors 2 wieder zu fließen beginnt, d. h., die sistors 1. Bei steigendem /2 fällt die Kollektorspan- Kollektorspannung des Transistors 1 ist in dem Benung am Transistor 1 und bewirkt bei langsamer reich zwischen 7*1 und Tl konstant. Im Zeitpunkt 72, Abnahme, daß eine Zunahme des Stromes/2 unter- wenn die mit B dargestellte Ladespannung des Kondrückt wird. densators 8 annähernd Null ist. wird die Emitter-

Solange der Kondensator 8 eine Ladung besitzt, 15 Basis-Spannung positiv. Die dem Basisstrom /4 in liegt das Potential an der Basis des Transistors 2 den Transistor 2 entsprechende Linie C steigt gleichunter der Kollektorspannung des Transistors 1. Die zeitig rr.it der Zunahme der Kollektorspannung am Ladespannung des Kondensators 8 entspricht also Transistor 1 senkrecht an. Im gleichen Zeitpunkt der Differenz zwischen der Kollektorspannung und ändert sich die Kollektorspannung am Transistor 1 der Basisspannung. ao wiederum um einen sehr großen Betrag.

Mit abnehmender Kollektorspannung des Tran- F i g. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Oszillator-

sistors 1 und zunehmender Ladespannung wird das schaltung, bei der der Kollektor eines Transistors 304

Sperrpotential an der Basis des Transistors 2 erreicht. über einen Lastwiderstand 303 und einen Schalter

Damit werden der Basisstrom /4 und der Kollek- 302 an die positive Klemme A 3 einer Spannungstorstrom /3 des Transistors 2 gleich Null, und das as quelle 30i. die Basis des Transistors 304 an den Potential an der Basis des Transistors 2 sinkt in den Kollektor eines Transistors 305 und der Emitter des negativen Bereich ab. Der Strom /5 durch den ver- Transistors 304 über einen Widerstand 306 an die änderbaren Widerstand 6 ist dann gleich dem Basis- negative Klemme S3 der Spannungsquelle 301 anstrom /2 des Transistors 1. dessen Kollektorspan- geschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 305 ist nung ihr niedrigstes Niveau annimmt. 30 über einen Widerstand 307 und einen veränderbaren

In Fig. 2 geben TO bzw. T₂ und Ti bzw. T₃ d'e Widerstand 308 mit dem Kollektor des Transistors Schalt-Zeitpunkte an, zwischen denen die Kollektor- 304 verbunden, während die Basis des Transistors spannung A des Transistors 1 hoch ist. Ist der Basis- 305 über einen Lade-Entlade-Kreis 309. einen Widerstrom/4 des Transistors 2, wie er in Fig. 2 durch stand 310 und eine Diode 311 an eine Klemme C3 die Linie C dargestellt ist, groß genug, um den KoI- 35 angeschlossen ist. die zwischen dem veränderbaren lektorstrom des Transistors 2 zu sättigen, so ist die Widerstand 308 und dem Widerstand 307 liegt. Zwi-Kollektorspannung des Transistors 1 konstant, wie sehen den Kollektor und die Basis des Transistors es in F i g. 2 bei D angegeben ist. Die Ladespannung 305 ist ein Kondensator 312 eingeschaltet, und zwides Kondensators 8 steigt in Richtung des Niveaus sehen der Basis des Transistors 304 und der negativen der Kollektorspannung des Transistors 1. so daß der 40 Klemme B 3 der Spannungsquelle 301 liegt ein Widerin den Transistor 2 fließende Basisstrom gegen Null stand 313. Der genannte Lade-Entlade-Kreis 309 begeht. Fließt im Zeitpunkt Ti kein Kollektorstrom/3 steht aus einem Kondensator 315 und einem veränin den Transistor 2. so nimmt die Kollektorspannung derbaren Widerstand 314. wobei Kondensator und des Transistors 1 ihr niedrigstes Niveau an. wie es Widerstand parallel zwischen den Punkten D 3 und in Fig. 2 durch die Linie A in Π bzw. 7" 3 ange- 45 £3 liegen, deutet ist. Wie oben wird beim Einlegen des Schalters 302

Der in den Transistor 1 fließende Basisstrom/2 die Versorgungsspannung den Kollektoren der Tranwird durch Einstellung des veränderbaren Wider- sistoren 304 und 305 zugeführt, so daß der Basisstandes 6 geändert, und daher läßt sich das niedrigste strom des Transistors 305 durch den Widerstand 303. Niveau der Kollektorspannung am Transistor 1 durch 50 den veränderbaren Widei stand 308. die Diode 311, Einstellen dieses Widerstandes 6 steuern. den Widerstand 310 und den Lade-Entlade-Kreis 309

Ist die Emitter-Basis-Spannung am Transistor 2 von der Quelle her zu fließen beginnt. Als Folge danegativ. so beginnt der Kondensator 8. sich über den von erreicht die Kollektorspannung am Transistor veränderbaren Widerstand 9 zu entladen. Bei ab- 304 ihr Maximum, die Kollektorspannung des Trannehmender Ladung am Kondensator 8 steigt das 55 sistors 305 wird minimal, und der in den Transistor Potential an der Basis des Transistors 2 in Richtung 305 fließende Basisstrom beginnt, den Kondensator der Kollektorspannung des Transistors 1. Wird nun 315 zu laden. Das Laden des Kondensators 315 die Emitter-Basis-Spannung des Transistors 2 im dauert an. bis das Potential an der Basis des Tran-Zeitpunkt Tl positiv, so beginnen der in den Tran- sistors 305 negativ wird.

sistor 2 fließende Basisstrom /4 und deT Kollektor- 60 Wird die Basis des Transistors 305 negativ, so ist strom /3 des Transistors 2 zu fließen. Der in den der Transistor 305 ausgeschaltet, und die Kollektor-Traiisistor 1 fließende Basisstrom ζ 2 sinkt. Eine Ab- spannung am Transistor 304 erreicht ihr Minimum, nähme des Basisstroms /2 bewirkt ein Ansteigen der Da der durch den veränderbaren Widerstand 303 Kollektorspannung am Transistor 1, wobei der in den fließende Strom fast gleich dem in den Transistor 304 Transistor 2 durch den Kondensator fließende Basis- 65 fließenden Basisstrom ist, kann die minimale Spanstrom /4 erheblich zunimmt. Gleichzeitig nimmt der nung am Kollektor des Transistors 304 durch Än-Kollektorstrom /3 zu und der Basisstrom /2 des dem des Widerstandes 308 verändert werden. Wenn Transistors 1 erheblich ab. Mit der nachfolgenden kein Basisstrom in den Transistor 305 durch den

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Lade-Entlade-Kreis 309 fließen kann, beginnt sich der Kondensator J15 über den veränderbaren Widerstand 314 zu entladen. Die Entladeperiode des Kondensators 315 wird durch Änderung des Widerstandes 314 gesteuert; je größer der Widerstand 314 gemacht wird, um so kürzer ist die Entladeperiode. Wird die Ladespannung des Kondensators 315 sehr klein so wird das Potential an der Basis des Trantistors305 positiv, und die Kollektorspannung am Transistor 304 steigt plötzlich auf ein hohes Niveau, wodurch der in den Transistor 305 fließende Basis-Strom durch den Lade-Entlade-Kreis zu (ließen beginnt. Die Diode 311 verhindert, daß der Transistor 305 infolge der entgegengesetzt anliegenden Ladespannung des Transistors 315 durchschlägt. Der Widerstand 310 läßt nur einen kleinen Basisstrom in den Transistor 305 fließen und bestimmt damit die Größe des Ladestromes für den Kondensator 315. Ist der Widerstand 310 groß, so ist der Ladestrom für den Kondensator 315 klein. Da der Kondensator 315 sich sehr langsam auflädt, fließt außerdem weiterhin der Kollektorstrom des Transistors 305, wodurch sich dessen Betriebsdauer verlängert. Ist der Widerstand 310 klein, so erfolgt die Aufladung des Kondensators 315 rasch, und die Betriebsdauer des Transistors 305 wird kurz. Da die Größe des in den Transistor 305 fließenden Basisstroms durch den Widerstand 310 unabhängig von Änderungen des Widerstandes 314 bestimmt wird, läßt sich der Widerstand 314 in weiten Bereichen ändern, wodurch auch die Folgefrequenz der Impulse kontinuierlich und in wei ten Bereichen regelbar wird. Da der Kondensator 312 zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 305 liegt, schwingt der erfitidungsgemäße Oszillator auch dann weiter, wenn die Versorgungsspannung sich ebenso häufig ändert wie eine pulsierende Spannung; der Kondensator 312 absorbiert nämlich rasch ein durch Änderungen der Kollektorspannungen an den Transistoren 1 und 2 erzeugtes Rauschen.

F i g. 4 zeigt die Änderung der Schwingungsperiode in Abhängigkeit von dem veränderbaren Widerstand 314. wobei die Abszisse in Werten des Widerstandes 314 und die Ordinate in Periodenzeiten geeicht ist. Bei einem Ausführungsbeispiel war die Versorgungsspannung eine pulsierende Spannung von 90 Volt und 100 Hertz, die durch Gleichrichten einer Wechselspannung erzeugt wurde; der Lastwiderstand 303 hatte 1.0 Kiloohm, der Widerstand 306 22 0hm. der Widerstand 307 4.0 Kiloohm, der Widerstand 313 lOKitoohm. der Widerstand 310 300 Kiloohm und der Kondensator 315 10 Mikrofarad.

Der veränderbare Widerstand 308 war auf Null eingestellt, die Transistoren 304 und 305 wiesen Niederfrequenz-Verstärkungsfaktoren von etwa 100 und hohen Sperrwiderstand auf und bestanden aus Silizium; ebenso hatte auch die Diode 311 einen hohen Sperrwiderstand. In F i g. 4 ist nur der Bereich gezeigt, in dem sich der veränderbare Widerstand 314 von etwa 10 Megohm, bis etwa 0.7 Megohm ändert: wird der Widerstand 314 größer als 10 Megohm, so wird die Schwingungsperiode noch langer: wird der Widerstand 314 kleiner als 700 Kiloohm, so wird die Schwingungsperiode noch kürzer.

Als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 5 eine Schaltung gezeigt, die mit einem den vViderstand 303 der F i g. 3 ersetzenden Motor arbeitet. Dabei ist eine Hauptwicklung 501 über einen Schalter 505 mit einem Paar von Eingangsklemmen/15 und BS einer Leitung verbunden, während eine Hilfswicklung 502 und ein Kondensator 503, die miteinander in Serie liegen, parallel zur Hauptwicklung lOfi geschaltet sind. Die Hauptwicklung 501, die Hilfswicklung 502 und der Kondensator 503 bilden also eine Motorschaltung 504. Parallel zur Hilfswicklung 502 des Motors liegen Eingangsklemmen C 5 und DS eines aus vier Dioden bestehenden Zweiwege-Gleichrichters 507, während die Ausgangs klemmen GS und HS des Gleichrichters 507 über einen eine Diode 508, einen Kondensator 509 und einen Varistor 510 umfassenden Wellenschlucker 525 an eine Oszillatorschaltun? 511 angeschlossen sind. Der Oszillator 511 entspricht der in Fig. 3 gezeigten Schaltung mit Ausnahme des Schalters 512. In der Oszillatorschaltung 511 ist ein Transistor 515 zwischen den beiden Ausgangsklemmen G5 und HS des Gleichrichters 507 eingeschaltet, wobei der Kollektor an die positive Klemme G 5 und der Emitter an die

ao negative Klemme HS angeschlossen ist. Zwischen dem Emitter des Transistors 515 und der negativen Klemme HS des Gleichrichters liegt ein Widerstand 516. Ein veränderbarer Widerstand 517 ist mit seinem einen Ende an den Kollektor des Transistors 515 und mit seinem anderen Ende an einen Widerstand 519 und eine Diode 522 angeschlossen. Jeweils mit dem anderen Ende ist der Widerstand 519 mit dem Kollektor eines Transistors 518 und die Diode 522 mit dem einen Ende eines Widerstandes 521 verbunden.

dessen anderes Ende an einen aus einem Konden sator 526, einem veränderbaren Widerstand 527 und dem Schalter 512 bestehenden Lade-Entlade-Kreis 523 angeschlossen ist. Der veränderbare Widerstand 527 liegt über den Schalter 512 parallel zu dem Kon densator. Zwischen Kollektor und Basis des Tran sistors 518 liegt ein Kondensator 524: der Kollektor des Transistors 518 ist ferner mit der Basis des Transistors 515 und der Emitter mit der negativen Klemme HS des Gleichrichters sowie dem Wider stand 516 verbunden.

Die Motorschaltung 504 und der Zweiwege-Gleichrichter 507 zusammen entsprechen somit dem Lastwiderstand 303 der Fig. 3.

F i g. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Geschwin-

digkeit eines natürlichen Windes im Freien. Au? F i g. f> ist ersichtlich, daß in der komplizierter Schwankung der Windgeschwindigkeit eine konstante Periode besteht. Es wird gesagt, drß sich Menscher im natürlichen Wind im Freien behaglicher fühlen als in einem künstlichen Wind, da in dem natürlicher Wind leichte Schwankungen der Windgeschwindigkeit auftreten. Gemäß der in Fig. 5 gezeigten Schaltung, bei der ein elektrischer Ventilatormotor für die Motorschahiing verwendet wird, läßt sich die Dreh zahl des Venlilatormotors durch Verwendung des er findungsgemäßen Oszillators steuern, so daß durcl diesen mit dem erfindungsgemäßen Oszillator arbei tendcn elektrischen Ventilator der gleiche Wind er zeugt werden kann, wie er natürlicherweise im Freiei auftritt. Zur Erzeugung eines solchen vcränderlichei Windes ist es wesentlich, daß die Drehzahl des elek tri«chen Ventilatormotors mit einer beträchtlici langen Periode geändert werden kann.

Gemäß F i g. 5 sind bei dem Motor die Hilfswick lung 502 und die Hauptwicklung 501 um 90° el ge geneinander versetzt. Die Hauptwicklung 501 is direkt mit der Wechselstromquelle über den Schalte 505 verbunden, während die Hilfswicklung 502 mi

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einem seriengeschalteten Kondensator 503 parallel Trotz de." Anwendung einer durch Gleichrichtung zur Hauplwicklung liegt. Die Phase des Stroms in der eine Wechselspannung erzeugten pulsierenden Span-Hauptwicklung 501 eilt derjenigen der Versorgungs- nung, die dazu neigt, die Schwingung zu verschlechspannung nach, während der Strom in der Hilfswick- tern, da der erfindungsgemäße Oszillator nicht von lung 502 voreiit. Als Folge davon sind die Ströme in 5 mehreren, sondern nur von einem Lade-Entlade-Kreis den beiden Wicklungen um nahezu 90° gegenein- gesteuert wird, darf eine gute Oszillation erwartet ander phasenversetzt, wodurch ein gleichmäßiges werden. Da außerdem der Kondensator zwischen rotierendes Magnetfeld entsteht. Durch die zwischen Basis und Kollektor des Transistors 518 liegt, verdtm Strom in dem Rotor und dem gleichförmigen bessern sich die obigen Eigenschaften, wenn die einlaufenden Magnetfeld bestehende elektromagne- io Schwingungsperiode viel langer ist als die Zeit, wähtische Wirkung wird ein Motor-Drehmoment erzeugt. rend der der in den Oszillator fließende Strom nahet)ementsprechend ist es möglich, die Motordrehzahl zu Null ist.

des elektrischen Ventilators durch Ändern des Stro- Ist der Schalter 512 geöffnet, so ist auch der Schalfties in der Hauptwicklung od:r in der Hilfswicklung ter505 offen. Der durch Gleichrichten des Wechseloder der Phasendifferenz zwischen den Strömen in 15 stromes erzeugte pulsierende Strom fließt in cüe Oszilden Statorwicklungen zu steuern. latorschaltung 511, gleichzeitig senkt der in den Konin F i g. 5 ist gezeigt, wie sich das Motordreh- densator 526 fließende Basisstrom des Transistors moment durch Änderung des Stromes in der Hilfs- 518 dessen Kollektorspannung sowie den in den wicklung steuern läßt. Sind sowohl der in dem Lade- Transistor 515 fließenden Kollektorstrom. Entgegen Entlade-Kreis liegende Schalter 512 als auch der ao der Abnahme des in den Oszillator fließenden Stro-Schalter 505 eingelegt, so fließt der Wechselstrom mes nehmen der Strom durch die Hilfswicklung und von der Stromquelle durch den Schalter 505 in die damit das Anlaßdrehmoment große Werte an. Ist die beiden Statorwicklungen und den Kondensator, und Ladespannung zwischen den Klemmen des Kondendie Klemmenspannung der Hilfswicklung liegt über sators 526 hoch, so liegt der in den Transistor 518 den Zweiwege-Gleichrichter 507 und den Wellen- 25 fließende Basisstrom fast auf Null. Deshalb ist der schlucker 525 an der Oszillatorschaltung 511. Wie Transistor 518 gesperrt und die Motordrehzahl minibereits in Verbindung mit F i g. 3 erklärt, wird beim mal. Wie bereits erläutert, ist dann der durch den Anlegen der Spannung an die Oszillatorschaltung 511 Widerstand 519 fließende Strom nahezu gleich dem die Kollektorspannung am Transistor 518 niedrig und Basisstrom des Transistors 515, und die minimale die am Transistor 515 hoch. Daher wird der in die 30 Motordrehzahl läßt sich durch Ändern des Wider-Oszillatorschaltung 511 fließende Strom minimal und Standes 517 steuern. Sind der Leckstrom des Kondender durch die Hilfswicklung fließende Strom maximal. sators 526 sowie die Sperrströme durch den Konden-AIs Folge davon wird das Drehmoment des Motors sator 515, den Transistor 518 und die Diode 522 fast beim Anlassen maximal. Null, so findet keine Oszillation statt. Daher ist in Mit dem Aufladen des in dem Lade-Entlade-Kreis 35 diesem Fall die von dem elektrischen Ventilator erliegenden Kondensators 526 wird der durch den zeugte Windstärke nicht veränderbar. Gleichrichter in den Oszillator 511 fließende Strom in F i g. 4 ist der Verlauf der Motordrehzahl beim groß und erreicht schließlich sein Maximum. Infolge- Anlassen gezeigt, wobei die Motordrehzahl durch dessen erreicht auch die Drehzahl des Motors ihr entsprechende Verstellung des veränderbaren WiderMaximum. Während der Entladung des Kondensators 40 Standes 517 auf 400UpM eingestellt ist. In dem ge-526 wird die Motordrehzahl minimal. Da in diesem zeigten Beispiel betrug die Versorgungsspannung im Fall der Transistor 518 gesperrt ist, entspricht der einen Fall 100 Volt bei 50 Hertz (Kurvet) und in Strom durch den veränderbaren Widerstand 517 etwa einem anderen Fall 100 Volt bei 60 Hertz (Kurve B). dem in den Transistor 515 fließenden Basisstrom. Wird in F i g. 5 der Zweiwege-Gleichrichter 507 par-Dieser Basisstrom wird durch Ändern des Widerstan- 45 allel zu dem Kondensator 503 geschaltet, so ist ein des 517 gesteuert. Da also der in die Oszillatorschal- Effekt zu erwarten, wie er etwa dem obigen enttung fließende Strom durch Ändern des Widerstan- spricht. Ist der durch den Gleichrichter in den Oszildes 517 gesteuert wird, läßt sich die minimale lator 511 fließende Strom klein, so sind die in der Motordrehzahl durch den veränderbaren Widerstand beiden Wicklungen fließenden Ströme um nahen 517 verändern. Die Schwankung des mit dem elek- 50 90° phasenvei setzt, und die Motordrehzahl erhöh' trischen Ventilator nach F i g. 5 erzeugten Windes ist sich.

in F i g. 7 dargestellt. Steigt andererseits der in den Oszillator 51]

Bei einer Ausführungsform der Schaltung nach fließende Strom, so wird die Phasendifferenz zwi

F i g. 5 hatten die einzelnen Elemente folgende Werte sehen den beiden Strömen in den beiden Wicklungei

b.-iw. Typen: 55 klein, und die Drehzahl nimmt ab. An Stelle de

Transistor 515 2SC 454C Zweiwege-G'eichrichters kann bei dem erfindungs

Transistor 518 2 SC 685 A gemäßen Oszillator auch ein Einvveg-Gleichrichte

Veränderbarer Widerstand 517.. 0 verwendet werden. Ein Oszillator mit der Schaltung

Widerstand 516 22 Ohm nach F i g. 9, die den Wellenschlucker und den Zwei

Widerstand 519 4 Kiloohm 60 wege-Gleichrichter ersetzt, bringt ebenfalls gute Er

Widerstand 520 12 Ki'loohm gebnisse. Gemäß F i g. 9 sind die Klemmen A 9 un<

Diode 522 2 S 313 B 9 mit dem Oszillator 511 verbunden, während di

Kondensator 509 3.3 Mikrofarad Klemmen C 9 und D 9 an den Motor angeschlosse

Varistor 510 S-TD 100 sind. Zwischen der Klemme A 9 und der Anode F

Dioden 506 im Zweiwege- 65 eines steuerbaren Siliziumgleichrichters 905 liegt ei

Gleichrichter BS-4 Widerstand 902; Anode und Kathode des Gleicl

Versorgungsspannung richters sind mit den Ausgab gsklemmen E 9 bzw. F

100 Volt bei 50 Hertz eines Zweiwege-Gleichrichters verbunden. Zwische

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den Klemmen A 9 und B 9 liegt ein Widerstand 903, während ein Kondensator 904 zwischen der Klemme ß 9 und der Kathode C 9 des Gleichrichters 905 eingeschaltet ist. Ein Bidirektional-Diodenthyristor 906 liegt zwischen der Klemme B 9 und dem Gatter E9 des steuerbaren Siliziumgleichrichters 905. Wie oben fließt der durch Gleichrichten des Wechselstromes erzeugte pulsierende Strom von dem Motor über die Klemmen A 9 und £ 9 in die Oszillatorschaltung und regt die Schwingung an, wobei die Größe dieses Stromes sich mit der Schwingungsperiode ändert. Der Widerstand zwischen den Klemmen A 9 und 59 Ändert sich ebenfalls mit der Schwingungsperiode. Bei steigender Versorgungsspannung nimmt die Spannung an der Klemme B 9 zu, und der steuerbare Siliziumgleichnchter beginnt bei dem Winkel zu leiten, zu dem die Spannung an der Klemme B 9 gleic*·, der kritischen Umschaltspannung des Bidirektional-Diodentransistors 905 ist. Wird der Widerstand zwischen den Klemmen A 9 und B 9 groß, so wird auch der Winkel, bei dem die Leitfähigkeit des Gleichrichters beginnt, groß und der Winkelbetrag, innerhalb dessen der Gleichrichter leitet, klein. Als Folge davon steigt die Motordrehzahl. Wird andererseits der Widerstand zwischen den Klemmen A 9 und B 9 reduziert, so läßt sich dadurch diejenige Zeitspanne in dem Zyklus der durch Gleichrichten der Wechselspannung erzeugten pulsierenden Spannung, während der der Gleichrichter eingeschaltet ist, verlängern. Dadurch wird das Motordrehmoment klein, und die Motordrehzahl sinkt.

Auch die in Fig. 10 gezeigte Schaltung, die den Zweiwege-Gleichrichter507 der Fig. 5 ersetzt, kann gute Ergebnisse erbringen. Gemäß F i g. 10 sind die Eingangsklemmen A10 und B10 mit dem Motor verbunden, und Anode und Kathode eines Bidirektional-Triodenthyristors sind an die Klemmen A 10 bzw. BIO angeschlossen. Zvischen den Klemmen A 10 und C10 liegt ein Widerstand 1001, und zwischen den beiden Eingangsklemmen C10 und DlO des Zweiwege-Gleichrichters ist ein Widerstand 1002 eingeschaltet. Zwischen der Klemme Dlü und der Kathodenklemme B10 des Triodenthyristors liegt

ίο ein Kondensator 1003, und ein Bidirektional-Diodenthyristor 1004 liegt zwischen der Klemme D 10 und dem Gatter ElO des Triodenthyristors. Die Ausgangsklemmen F10 und G 10 des Zweiwege-Gleichrichters sind mit den jeweiligen Klemmen der Oszillatorschaltung verbunden.

In F i g. 9 und 10 werden der Leitfähigkeitswinkel des Thyristors 1005 und der Siliziumgleichnchter 905 von der Oszillation gesteuert. Ist der Leitfähigkeitswinkel groß, so fällt die Drehzahl; ist er dagegen

ao klein, so nimmt die Drehzahl zu.

In den Oszillatoren nach Fig. 1, 3 und 5 sind zwar Transistoren verwendet; statt dessen können jedoch auch andere Schaltelemente vorgesehen sein, vorausgesetzt, daß sie eine Verstärkungsfunktion auf-

»5 weisen und daß sich ihr Hauptstrom durch einen Steuerstrom steuern läßt, wobei der Haupt- und der Steuerstrom dem Kollektor- bzw. Basisstrom der in den obigen Beispielen verwendeten Transistoren entsprechen. An Stelle der Transistoren können beispielsweise Vakuumröhren, Feldeffekt-Transistoren oder steuerbare Siliziumgleichrichter verwendet werden. Wie leicht einzusehen ist, können die in F i g. 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiele für Oszillatoren verwendet werden, die bei beträchtlicher Last eingesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

2 Cl 1 337 Patentansprüche:

1. Oszillator mit zwei Transistoren, wobei der Basisstrom des ersten Transistors durch die Kollektorspannung des zweiten Transistors und der Basisstrom des zweiten Transistors durch die Kollektorspannung des ersten Transistors gesteuert ist, sowie mit einer Last, über die der erste Transistor an einer Versorgungsspannung liegt, und einem im Basiskreis des zweiten Transistors liegenden Lade-Entlade-Kreis, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorspannung des zweiten Transistors (2; 305; 518) durch die Kollektorspannung des ersten Transistors (1; 304; 515) gesteuert ist.

2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten Transistors (2; 305; 518) mit der Basis des ersten Transistors (1; 304; 515) und über einen Widerstand (6; 308; 517) mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist, wobei der aus einem weiteren Widerstand (9; 314; 527) und einem Kondensator (8; 315; 526j bestehende Lade-Entlade-Kreis zwischen der Basis des zweiten Transistors und dem Kollektor des ersten Transistors liegt.

3. OszüIl.or nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zwischen Ba«^;s und Kollektor des zweiten Transistors (305; 518) liegenden zweiten Kondensator (312; 524), ein? ι zwischen Emitter und Basis des ersten Transistors (304; 515) liegenden dritten Widerstand (313; 525) sowie einen zwischen dem Emitter des ersten Transistors und der Versorgungsquelle liegenden vierten Widerstand (306; 515).

4. Oszillator nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch seine Verwendung bei einem elektrischen Ventilatormotor.

5. Oszillator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (515) über eine Gleichrichterstufe (507) und den die Last bildenden Ventilatormotor (504) an einer Wechselstromquelle liegt.

6. Oszillator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterstufe (507) parallel zu einer Hilfswicklung (502) des Motors (504) liegt.

7. Oszillator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterstufe parallel tu einem Kondensator des Motors liegt.

8. Oszillator nach Anspruch 5, gekennzeichnet tlurch seinen Anschluß an die Gleichrichterstufe (901) über eine Stufe, die einen mit Anode und Kathode an die Ausgangsklemmen (E9, F9) der Gleichrichterstufe angeschlossenen steuerbaren Siliziumgleichrichter (905), einen zwischen der Anode des Siliziumgleichrichters und einem weiteren Widerstand (903) liegenden zusätzlichen Widerstand (902), einen zwischen dem besagten weiteren Widerstand und der Kathode des Siliziumgleichrichters liegenden Kondensator (904) sowie einen zwischen dem Gatter des Siliziumgleichrichters einerseits und dem Kondensator und dem weiteren Widerstand andererseits liegenden Bidirektional-Diodenthyristor (904) umfaßt, wobei der weitere Widerstand zwischen

den Oszillator-Eingangsklemmen (A 9, B 9) liügt (Fig. 9).

9. Oszillator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem elektrischen Ventilatormotor (504) und der Gleichrichterstufe (1006) eine Steuerschaltung liegt, die einen an dea Ventilatormotor angeschlossenen Bidirektional-Triodenihyristor (1005), einen zwischen der Anode des Triodenthyristors und einem weiteren Widerstand (1002) liegenden zusätzlichen Widerstand (1001), einen zwischen der Kachode des Triodenthynstors und dem besagten ν -eiteren Widerstand liegenden Kondensator (1003) sowie einen zwischen dem Gatter des Triodenthyristors einerseits und dem weiteren Widerstand und dem Kondensator andererseits liegenden Bidirektional-Diodenthyristor (1004) umfaßt, wobei der weitere Widerstand zwischen den Eingangsklemmen (ClO, DlO) der Gleichrichterstufe liegt.