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Elektronische Zündeinrichtung Die Erfindung betrifft eine elektronische
Zündeinrichtung für einen mit einem Steueranschluß versehenen Thyristor, welcher
eine Laststrecke zum Anschließen in einen aus einer Wechselstromquelle gespeisten
Lastkreis und eine Steuerstrecke aufweist, mit einem ersten, aus einer Gleichstromquelle
aufladbaren Ladekondensator, der parallel zur Steuerstrecke des Thyristors geschaltet
ist, und mit einem eine Laststrecke aufweisenden, über diese Laststrecke oder über
eine Steuerstrecke ansteuerbaren Triggerelement, dessen Laststrecke zwischen dem
Steueranschluß des thyristors und einem Anschluß des ersten Ladekondensators liegt.
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Der zur Steuerstrecke des Thyristors parallel liegende Ladekondensator
wird in der Regel über einen zwischen ihm und der Gleichstromquelle liegenden ohmschen
Vorschaltwiderstand aufgeladen, so daß der Thyristor von diesem Ladekondensator
über das Triggerelement zeitverzögert angesteuert wird. bie Zeitkonstante der aus
dem Vorschaltwiderstand und dem Ladekondensator bestehenden RC-Kombination soll
jedoch häufig größer als die Periodendauer der Wechselstromquelle sein, die den
Lastkreis speist, in der die Laststrecke des Thyristors liegt. In diesem Ball erfolgt
aber das Zünden des Thyristors in der Regel nicht in einem bezüglich der Phasenlage
der Spannung der Wechselstromquelle definierten Zeitpunkt, so daß dem Lastkreis
unter Umständen nicht genügend Energie zugeführt werden kann. Es kann sogar vorkommen,
daß der Ladekondensator den Thyristor über das Triggerelement zu einem Zeitpunkt
ansteuert, in dem die Laststrecke des Thyristors in Sperrichtung vorgespannt ist.
Der Thyristor zündet dann überhaupt nicht.
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Dies wirkt sich insbesondere dann nachteilig aus, wenn im Lastkreis
ein Verbraucher, z.B. ein Relais, liegt, der über den Thyristor impulsartig durch
eine einzige Halbwelle der Wechselstromquelle zeitverzögert angesteuert werden soll,
da die Gefahr
besteht, daß der Thyristor nicht zu Beginn dieser
Halbwelle gezundet wird, so daß die dem Verbraucher zugeführte Energie nicht zu
seiner Betätigung ausreicht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier für Abhilfe zu
sorgen und eine einfache elektronische Zündeinrichtung zu schaffen, mit der der
Thyristor automatisch zu Beginn einer Halbwelle der an seiner Laststrecke anliegenden
Wechselspannung gezündet werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine elektronische Zündeinrichtung der
eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ladekondensator
mit parallel geschaltetem Entladewiderstand zum Anschließen über eine außerhalb
des aus dem ersten Ladekondensator, der Laststrecke des Triggerelements und der
Steuerstrecke des Thyristors gebildeten Stromkreises gelegene Diode an die Wechselstromquelle
des Lastkreises vorgesehen ist, daß diejenige Strecke des Triggerelements, über
die dieses Element ansteuerbar ist, zwischen dem Anschluß des ersten Ladekondensatorm
an dem über die Laststrecke des Triggerelements der Steueranschlu des Thyristors
angeschlossen ist, und dem Anschluß des zweiten Ladekondensators liegt, an dem die
Diode angeschlossen ist, und daß die Diode so gepolt ist, daß die beiden Eondensatoranschlüsse,
an denen die Strecke, über die das Triggerelement ansteuerbar ist, liegt, die gleiche
Polarität haben.
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Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung näher erläutert:
Figur 1 zeigt das Schaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen Zündeinrichtung.
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Figur 2 zeigt den zeitlichen Verlauf von Spannungen in dieser eleX-tronischen
Zündeinrichtung.
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Figur 3 zeigt das Schaltbild einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
elektronischen Zündeinrichtung.
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In Figur 1 liegt die Laststrecke zwischen der Anode 2a und der Kathode
2b eines Thyristors 2 in einem Stromkreis, welcher aus
einer Last
3, beispielsweise'einem Relais, und aus einer an den Anschlüssen 4 und 5 anzuschließenden
Wechselstromquelle besteht.
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Der Thyristor 2 weist im Halbleiterkörper eine pnpn-Zonenfolge auf.
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An der p-leitenden Mittelzone ist der Thyristor mit einem Steueranschluß
2c versehen. Die zwischen dem Steueranschluß 2c und der Kathode 2b des Thyristors
2 gelegene Steuerstrecke ist über ein Triggerelement 6 parallel zu einem Ladekondensator
7 geschaltet.
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Der Ladekondensator 7 ist über einen regelbaren Vorschaltwiderstand
(Potentiometer) 8 aus einer an den Anschlüssen 9 und 10 anzuschließenden Gleichstromquelle
aufladbar. Mit Hilfe des regelbaren Vorschaltwiderstandes 8 kann die Aufladezeit
des Ladekondensators 7 eingestellt werden.
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Das Triggerelement 6 im aus dem Ladekondensator 7 und der Steuerstrecke
des Thyristors 2 bestehenden Steuerkreis des Thyristors 2 ist ein programmierbarer
Unijunctiontransistor, der in seinem Halbleiterkörper dieselbe. pnpn-Zonenfolge
wie der Thyristor 2 hat, dessen Steueranschluß 6c jedoch an der Mittelzone angebracht
ist, die zu der p-leitenden Mittelzone des Thyristors 2 mit dem Steuelanschluß 2c
komplementär ist. Der Steueranschluß 6c des Unijunctiontransistors ist also an dessen
n-leitenden Mittelzone angebracht.
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Die Anode 6a des Unijunctiontransistors liegt an einem Anschluß des
Ladekondensators z und die Kathode 6b am Steueranschluß 2c des Thyristors 2. Der
Steueranschluß 6c des Unijunctiontransistors ist elektrisch leitend mit der Verbindungsleitung
der in Serie geschalteten ohmschen Widerstände 11 und 12 verbunden. Diese in Serie
geschalteten ohmschen Widerstände 11 und 12 liegen parallel zu einem weiteren Ladekondensator
13, der über eine Diode 14 und einen aus den zueinander in Serie geschalteten Widerständen
15 und 16 bestehenden Spannungsteiler parallel zu den Anschlüssen 4 und 5 für die
Wechselstromquelle des Lastkreises liegt, der aus dieser Wechselstromquelle, der
Last 3 und der zur Last 3 in Serie geschalteten Laststrecke zwischen der Anode 2a
und der Kathode 2b des Thyristors 2 besteht. Der durch die ohmschen Widerstände
15 und 16 gebildete Spannungsteiler liegt parallel zu den Anschlüssen 4 und 5 für
die Wechselstromquelle. Die Anode 14a der Diode 14 ist elektrisch leitend mit der
Verbindungsleitung der ohmschen Widerstände 15 und 16 verbunden, während die Kathode
14b an einem Anschluß des
Ladekondensators 13 liegt. Der Steueranschluß
6c des programmierbaren Unijunctiontransistors liegt also an dem Anschluß des Ladekondensators
13, an dem auch die Diode 14 liegt. Die Diode 14 ist ferner so gepolt, daß die Anschlüsse
der beiden Kondensatoren 7 und 13, an denen die zwischen der Anode 6a und dem Steueranschluß
6c des programmierbaren Unijunctiontransistors liegende Steuerstrecke dieses Transistors
angeschlossen ist, die gleiche, im Palle der Figur 1 positive, Polarität haben.
Vorteilhafterweise sind die Anschlüsse 9 und 10 für die Gleichstromquelle, aus der
der Ladekondensator 7 aufladbar ist, über einen dementsprechend gepolten Gleichrichter
mit der an den Anschlüssen 4 und 5 liegenden Wechselstromquelle verbunden.
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An den Anschlüssen 4 und 5 in Figur 1 sei die Wechselstromquelle angeschlossen,
in die Anschlüsse 9 und 10 werde jedoch noch kein Gleichstrom eingespeist. Die obere
Kurve in Figur 2 gibt den zeitlichen Verlauf der Spannung UN der an den Anschlüssen
4 und 5 liegenden Wechselstromquelle wieder. Der Ladekondensator 13 wird zwar über
die Diode 14 während der positiven Halbwelle der Spannung UN aufgeladen und im wesentlichen
während der negativen Halbwelle über die ohmschen Widerstände 11 und 12 zum Teil
wieder entladen, so daß die am Steueranschluß 6c des programmierbaren Unijunctiontraiistors
liegende Spannung UA in Relation zu der Spannung U# der Wechselstromquelle etwa
den durch die untere Kurve der Figur 2 dargesteten zeitlichen Verlauf hat, die Anode
6a des programmierbaren Unijunctiontransistors bleibt jedoch spannungsfrei. Der
Thyristor 2 wird also nicht angesteuert und sperrt daher, so daß die Last 3 stromfrei
ist.
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Wird hingegen an die Anschlüsse 9 und 10 die Gleichstromquelle so
gelegt, daß der Anschluß 9 positiv vorgespannt ist, so wird der Ladekondensator
7 über den regelbaren Vorschaltwiderstand 8 allmählich aufgeladen. Überschreitet
die Spannung al Ladekondensator 7 die Spannung an der Steuerelektrode 6c des programmierbarcn
Unijunctiontransistors, so kippt dieser Transistor aus dem Sperr- in den Durchlaßzustand,
so daß der Thyristor 2 elgesteuert wird ulld zündet. Da die Zeitkonstante des aus
dcln regelbaren Vorscl%wi(it)rstand 8 und dem Ladekondensator 7 besteiciden RC-Gliedes
größer ist
als die Periodendauer der Spannung UN der an den Anschlüssen
4 und 5 liegenden Wechselstromquelle, kippt der programmierbare Unijunctiontransistor
genau dann in den leitenden Zustand, wenn die Spannung an seiner Steuerelektrode
6c ein Minimum durchläuft. Wie aus Figur2 hervorgeht, geschieht dies zu einem Zeitpunkt
T zu Beginn einer positiven Halbwelle der Spannung UN der an-den Anschlüssen 4 und
5 liegenden Wechselstromquelle. Liegt also an den Anschlüssen 9 und 10 eine Gleichstromquelle,
so wird der Thyristor 2 nach einer mit dem regelbaren Vorschaltwiderstand 8 einstellbaren
Zeitverzögerung zu Beginn einer positiven Halbwelle der Spannung Us der an den Anschlüssen
4 und 5 liegenden Wechselstromquelle gezündet, so daß dem Verbraucher 3 die gesamte
Energie dieser positiven Halbwelle impulsartig zugeführt wird.
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Vorteilhafterweise liegt die Last 3 außerhalb des aus dem Ladekondensator
7, dem Triggerelement 6 und der Steuerstrecke des Thyristors 2 gebildeten Steuerkreises.
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Der Thyristor 2 kann auch eine npnp-Zonenfolge im Halbleiterkörper
haben mit dem Steueranschluß an der n-leitenden Mitteizone. Der als Triggerelement
6 dienende programmierbare Unijunctiontransistor hat dann ebenfalls eine npnp-Zonenfolge
im Halbleiterkörper mit der Steuerelektrode 6c an der p-leitenden Mittelzone. Die
Diode 14 und die Gleichstromquelle an den Anschlüssen 9 und 10 sind in diesem Fall
in Figur 1 entsprechend umzupolen.
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Die Ausführungsform der elektronischen Zündeinrichtung nach Figur
3, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen sind,
unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 1 dadurch, daß anstelle eines
dreipoligen Triggerelements ein zweipoliges Triggerelement 17 wie eine Glimmlampe,
eine Schaltröhre, eine Zweiwegschaltdiode (Diac), eine Vierschichtdiode, ein Unilateralswitch
oder ein Bilateralswitoh Verwendung findet. Dieses zweipolige Triggerelement ist
in Figur 3 am positiv vorgespannten Anschluß des Ladekondensators 7 und an der Steuerelektrode
2c des thyristors 2 angeschlossen. Zum Ladekondensator 13 liegt der ohmsche Widerstand
12 parallel. Der positiv vorgespannte Anschluß des Ladekondensators 13, an dem die
Diode 14 liegt, ist über den ohmschen
Widerstand il an die Verbindungsleitung
zwischen dem zweipoligen Triggerelement 17 und dem Steueranschluß 2c des Thyristors
2 angeschlossen. Der ohmsche Widerstand li verhindert, daß der Thyristor 2 vom Kondensator
13 gezündet wird. Das zweipolige Triggerelement 17 kippt unter Zündung des Thyristors
2 aus dem Sperrzustand in den lurchlaßzustand, wenn die Spannung am Ladekondensator
7 die Summe aus der Kippspannung des Triggerelements 17 und der Spannung an der
Verbindungsleitung zwischen dem Triggerelement 17 und dem Steueranschluß ?c des
Thyristors 2 übersteigt.
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Mit Vorteil kann die erfindungsgemäße elektronische Zündeinrichtung
in elektronischen reppenhausautomaten und in anderen Zeitsteuerungseinrichtungen
Verwendung finden. In diesen Fällen ist die Last 3 in der Regel ein Relais.
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4 Patentansprüche 3 Figuren