DE2104422B2 - Elektrische schaltung zur zeitverzoegerten abgabe eines spannungsimpulses an ein elektrisches zuendelement - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zur leitverzögerten Abgabe eines Spannungsimpulses an fin elektrisches Zündelement mit einem sich über einen llmladew idersiand auf einen Umladekondensator entla-Senden Speichcrkoinlcnsator und einem beim Erreichen tines bestimmten .Spannungswertes des Umladekon- #ensators das Zündelement aufschallenden Schwellwertschalter.

Derartige elektrische Zeilkreise dienen z. B. in Verbindung mit Geschoß/ündeinrichtungen zum Zünden einer oder mehrerer Sprengladungen zu genau torgegebenen Zeiten, vgl. die DT-AS 11 55 037. Dabei *ird die Ladung eines Speicherkondensators über einen t Imladewiderstand auf einen Zündkondensaior umgeladen. der beim Erreichen eines bestimmten Spannungs-Wertes einen Schalter, beispielsweise eine Glimmlampe, tine Funkenstrecke, oder eine Halbleiterdiode dureh- »tcueri. so daß ein in Serie mit dem Speicherkondensa-Ior und dem Schalter liegendes Zündelement zur i'ündung einer Sprengladung erregt w ird.

Derartige sehr einfach aufgebaute elektrische Zeitkreise müssen dabei, will man hohe Zeitkonslantcn erreichen, als spannungsabhängig!.· Schalter sogenannte überspannungsableiter aufweisen, die allerdings zur Zündung hohe Zündspannungen, etwa im Bereich von fO V benötigen.

Soll die gesamte Zündeinrichtung mit niedriger Spannung betrieben werden, beispielsweise weil der Aufbau der entsprechenden Zündeinrichtung keine hohen Spannuiigsspilz.en gestattet, so kann mit den bekannten Schaltungen für große Zeitkonstanten eine Zündung des Zündelements entweder gar nicht oder nur

zu einem sehr Undefinierten Zeitpunkt erreicht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Schaltung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der auch bei geringen Spannungen und großen Zeukonstanten zuverlässig eine Zündung des Zündelements ausgelöst wird.

Diese Aufgabe ist für eine elektrische Schaltung zur zeitverzögerten Abgabe eines Spannungsimpulses an ein elektrisches Zündelement mit einem sich über einen Umladewiderstand auf einen Umladekondensator entladenden Speicherkondensator und einem beim Erreichen eines bestimmten Spannungswertes des Umladekondensators das Zündelement aufschaltenden Schwellwertschalter gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schwellwertschalter ein mit seiner Drain-Source-Strecke den Umladewiderstand und den Umladekondensator überbrückender, mit seiner Gitterelektrode an den Umladekondensaior geschalteter Metall-Oxid-Silizium-Feldeffekttransislor ist. der in seiner Drain-Source-Strecke einen an sich bekannten auf die Gitterelektrode rückkoppelnden Übertrager aufweist.

Da die einen Schalleffekt der Metall O\id-Sili/mm-Fcldeffekuransisioren. im folgenden Transistoren genannt, auslösende Gitterspannung tun- bei etwa 2 h·, IO V lieft, ist es mit dieser Schaltung zur zeincrzogerten Abgabe eines Spannungsimpulscs möglich, bei Verwendung empfindlicher elektrischer Zündelemente mit geringen Ladespannungen von z. B. 30 V für den Speicherkondensator auszukommen. Durch entspre eilende Dimcnsionierting des Umladewiderstandes und des Umladekondensators lassen sich damit Zeitkonstanten in der Größenordnung \on 30 Minuten erreichen.

Ein weiterer Vorteil der Schaltung gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß beim Durchschallen des Transistors der I Imladew iderstand und der Umlade kondensator elektrisch überbrückt werden, so daß das elekirsche Zündelement direkt dem Speicherkondensator abgeschaltet wird. Der in der Schaltung verwendete Umladjkondensator hat also nicht wie bei bekannten Schaltungen die Funktion des Zündkondensators, sondern wird lediglich zur Bestimmung der Zeitkonsuiiilt: und zur Versorgung des Transistors mit einer entsprechenden Gittervorspannung benötigt.

Es sind /war schon elektrische Schaltungen zur zein erzögerten Abgabe eines Spanniiiigsinipulses an ein elektrisches Zündelement bekannt, bei denen ein Übertrager verwendet wird. vgl. das DT-Patent 10 56 970; der Übertrager hat aber in diesen Fällen lediglich eine Schaltfunktion, nicht hingegen eine die .Schaltfunktion durch Rückkopplung verstärkende Funktion gemäß der Erfindung.

Weiterhin ist aus der DT-AS 12 34 60b ein elektrisches Sprengsatz-Zündgerät mit einer monostabilen Kippstufe bekannt, welche von einem Körpersehallempfängcr angesteuert wird und beim Eintreffen einer Schallwelle einen Speicherkondensator zur Auslösung der Sprengung auf einen Sprengsatz schaltet. Die monoMabile Kippstufe besteht dabei aus einer Spcrrschwmgersdialtiing mit einem Transistor und einem, auf die Gitterelektrode gegenkoppelnden Übertrager. Durch die .Sperrschwingerschaltung wird beim Eintref- !eii einer Schallwelle ein einziger Impuls zur Zündung des Sprengsatzes ausgelöst. Eine derartige Spcrrschw ingerschaluing kommt bei der erfindungsgemäßen Schaltung nicht zur Anwendung.

Zur Erläuterung ist die Erfindung in drei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 bis 3 jeweils eine Ausführungsform einer elektrischen Schaltung zur zeitverzögerten Abgabe eines Spannungsimpulses an ein Zündelement gemäß der Erfindung unter Verwendung eines Metall-Oxid-Siliziuni-Feldeffektiransistors des n-Kanal-Anreicherungstyps.

Ein Metall-Oxid-Silizium-Feldeffek'.transistor 1, im folgenden kurz Transistor genannt, ist mit seiner Source-Elektrode mit dem einen Pol eines Speicherkondensators 2 verbunden, während seine Gitter-Elektrode mit der Drain-Elektrode kurzgeschlossen und über einen Widerstand 3 mit dem anderen Pol des Speicherkondensalors 2 verbunden ist. Der Transistor I erfüllt in dieser Schaltung die gleiche Funktion wie eine sonst übliche verwendete Diode, bidet jedoch gegenüber dieser den Vorteil, daß nach dem Aufladen des Speicherkondensators 2 durch eine nicht gezeigte äußere Spannungsquelle nach Entfernen dieser Spannungsquelle der Transistor 1 durch das Absinken seines Cjitterpotentials in den gc.^errten Zustand übergeht, so «daß zwischen der Source- und Drain-Elektrode des Transistors I ein Widerstand von einigen 10"' bis l()^u Ohm erreicht wird. Auf diese Weise isi ein Einladen des Speicherkondensalors 2 selbst beim Kur/schließen der beiden Eingangsklemmen 4 und 5 nahezu unmogliLh.

Nach Entfernen der aulleren Spannungsquelle von den Eingangsklemmen 4 und 5 einladt sich der Speicherkondensator 2 über einen I imladew ,Jei stand f> auf einen Umladckondensaior 7. Em Pol des Umlade kondensator«. 7 ist mit der Gitterelektrode eines /weiten Transistors 8 zusammengeschlossen, dessen Drain-Elek 1 rode seinerseits über eine I Ibenragerwicklung 91 eines Übertragers 9 mit dem positiven Pol des Speicherkondensators 2 und dessen Source-Elektrode über ein Zündelement 10 mit dem Massepol des Speicherkondensators 2 verbunden ist.

Der Übertragerwicklung 91 des Übertragers 9 ist eine in der Gitterleilung des Transistors 8 angeordnete zweite Übertragerwicklung92 zugeordnet.

Die Funktionsweise der beschriebenen Schaltung ist nun folgendermaßen: Entlädt sich der Speicherkondensator 2. so wird über den Umladewiderstand β der Umladckondensaior 7 aufgeladen. Dabei wird das Gitterpotmtial des 1 ransistors 8 stetig angehoben, bis es nach einer durch den Widerstand 6 und den Kondensator 7 bestimmten Zeit die Schwellwertspannung des Transistors 8 übersteigt. Damit beginnt über tue bisher gesperrte Drain-Sourcc-Strecke. den Kanal des Transistors 8, ein Strom zu fließen, der in der einen Eisenkern enthaltenden Übertragerwicklung 91 ein Magnetfeld erzeugt, dessen Flußänderung auf die zweite Übertragerwicklung 92 übertragen wird. Die Übertragerwicklungen sind so geschaltet, daß durch diesen Rückkopplungseffekt das Gitierpotential des Transistors 8 weiter angehoben wird. Dadurch steigt aber der über den Kanal des Transistors 8 fließende Strom weiter an. Dieser Vorgang dauert so lange an. bis der Eisenkern des Übertragers 9 gesattigt ist. um danach wieder von neuem zu beginnen.

Die so entstehende Kippschwingung des über den Kanal des Transistors 8 fließenden Stroms setzt sich durch die Rückkopplung so lange fort, bis der Speichcrkondensator 2 über die Übertragerwicklung 91. den Kanal des Transistors 8 und das elektrische Zündelement 10 entladen ist. Im allgemeinen wird dabei das elektrische Zündelement schon bei der ersten Kippschwingung des Transistors 8, jedoch auf jeden 1 all nach einigen solchen Kippschwingungen durch die volle auf dem Speicherkondensator 2 verbliebene Spannung gezündet.

In der F i g. 2 ist eine Variante der Schaltungsanordnung der F i g. I gezeigt, bei der der Rückkopplungsvorgang durch eine weitere Übertragerwicklung 93 und eine an das Gitter des Transistors 8 geschaltete integratorschaliung. bestehend aus einer Diode Il und einem Kondensator 12 verstärkt wird. In dieser einen Sperrwandler bildenden Anordnung wird durch die Gleichrichtung der Impulsspitzen des Kanalsiromes über die Diode 11 und die Integration am Kondensator 12 eine starker ansteigende Gitterspannung des Transistors 8 bewirkt. Da durch Erhöhung der Gitterspannung bei steigendem Drainstrom die Steilheit von Metall-Oxid-Sili/ium-Feldeffekttransistoren zunimmt, werden dadurch die Amplituden der einzelne!! Kippschwingungen sehr rasch größer, bis das elektrische Zündelement 10 genügend Energie zur Zündung erhält. Durch geeignete Dimensionierimg dieser weiteren Übertragerwicklung 93 kann der rasche Amplitudenanstieg der Kippschwingungen und die hohe Vorspannung am Gitter des Transistors 8 bew irken. daß die Sperrspannung zwischen dem Kanal und dem Guter des Transistors 8 überschritten wird, und der Kanal des Transistors 8 sofort durch die Ladungsträgeriniektion clurchschaltct. So fließt in sehr kurzer Zeit last die gesamte Ladung des Speicherkondensators 2 durch das elektrische Zündelement 10 und erregt dieses.

In den in den F i g. 1 und 2 gezeigten Schaltungen w ird das elektrische Zündelement 10 von einem Strom durchflossen, sobald der Kanal des Transistors 8 leitend wird. Soll dieses vermieden werden, so wird im Gegensatz, zu der Fi g. 2 die dritte Übenragerwickliing 9.3 nicht auf das Gitter des Transistors 8 ruckgekoppelt. sondern über die Diode 11 und den mit seinem einen Pol an Masse liegenden Kondensator 12 mit einem spannungsabhängigen Schalter 13. beispielsweise einem Überspannungsableiter oder einem Glashalbleiter verbunden. Die an der Übertrage, wicklung 93 abfallende Spannung wird hierbei an dem Kondensator 12 zeitlich integriert, so daß dieser sich so lange auflädt, bis seine Spannung die Sperrschaltung des Spannungsabhängigen Schalters 13 übersteigt Lind dieser durchschallet. Damit fließt die gesamte, auf dem Kondensator 12 vorhandene Spannung über das in Serie geschaltete elektrische Zündelement 10 und erregt dieses.

Hierzu 2 B'att Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltung zur zeitverzögerten Abgabe eines Spannungsimpulses an ein elektrisches Zündelement mit einem sich über einen Umladewiderstand auf einen Umladekondensator entladenden Speicherkondensator und einem beim Erreichen eines bestimmten Spannungswertes des Umladekondensators das Zündelement aufschaltenden Schwellwertschalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter ein mit seiner Drain-Source-Strecke den Umladewiderstand (6) und den Umladekondensator (7) überbrückender, mit seiner Gitterelektrode an den Umladekondensa-101 (7) geschalteter Metall-Oxid-Silizium-Feldeffektiransistor (8) ist, der in seiner Drain-Source-Streeke einen an sich bekannten auf die Gitterelektrode rückkoppelnden Übertrager (9) aufweist.

2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß dem Übertrager (9) eine weitere Übertragerwickking (93) zugeordnet ist. die über eine Diode (U) und einen Kondensator (12) auf das Gitter des Memll-Oxid-Silizium-Feldeffekttransistors (8) geschaltet ist.

3. Elektrische Schaltung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß dem Übertrager (9) eine weitere Überiragerwicklung (93) zugeordnet ist, die über eine Diode (11) und einen Kondensator (12) einem in Reihe mit dem kondensator (12) und dem elektrischen Zündelement Π0) geschalteten spannungsabhängigen Schalter (13) vorgeschaltet ist.