DE2153194C2 - Triggerimpulsgenerator - Google Patents

Description

a) der erste Speicher (Q) ein Kondensator ist,

b) der zweite Speicher (Q) ebenfalls ein Kondensator ist,

c) die Mittel zur Erzeugung eines Leistungsbedarfssignals zur Erzeugung eines den Leistungsbedarf wiedergebenden Gidchstromsignals eingerichtet sind, das &.i dem den zweiten Speichernd; bildenden Kondem tor anliegt,

d) der Signa)pegeldetcktor (LJ) ein oberhalb einer den Signalschwellwert bildenden Spannung (Vp) leitendes Schaltglied ist, über welches der den ersten Speicher (Q) bildende Kondensator unter Erzeugung eines das Ausgangssignal bildenden Impulses mindestens teilweise entladbar ist, wenn die an dem Kondensator anliegende Spannung die den Signalschwel Iwert bildende Spannung (Vp) überschreitet, und

e) die Verbindung zwischen den Speichern (Q, Ct)durch ein die beiden Kondensatoren parallel verknüpfendes Glied (RO hergestellt ist, über welches der den ersten Speicher (Q) bildende Kondensator nach dem Entladen unter Vermeidung einer wesentlichen Entladung des den zweiten Speicher (Q) bildenden Kondensators wiederaufladbar ist

3. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber (6) vorgesehen ist, der den Signalpegeldetektor (U) nur im Bereich der Nulldurchgänge des Wechselstroms aktiviert

4. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Parallelverknüpfungsglied als ein Widerstand (R\) ausgebildet ist

5. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Parallelverknüpfungsverfahren als ein von dem Zeitgeber (6) gesteuerter Schalter ausgebildet ist

6. Triggerimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impulsausdehnungsschaltung (7; Pig.5) zur Verbreiterung des von dem Signalpegeldetektor (U) von unmittelbar vor dem Ende der negativen Halbwelle bis zum Anfang der positiven Halbwelle des Wechselstroms erzeugten Impulses vorgesehen ist

Die Erfindung betrifft einen Triggerimpulsgenerator

ίο für Wechselstrom-L^eistungsregler mit Nulidurchgangsschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Triggerimpulsgenerator dieser Art werden zur Erzeugung von Auslöseimpulsen für die Zündung von gesteuerten Halbleitergleichrichtern, Thyristoren und ähnlichen Schaltgliedern bei Wechselstrom-Leistungsreglern benutzt Es wird dabei zur Vermeidung von Funkstörungen und von Störungen des Netzes gefordert, daß die Zündung der gesteuerten Halbleitergleichrichter oder dergleichen jeweils im Zeitpunkt des NuII- durchgangs der Wechselspannung erfolgt, so daß jeweils volle Perioden des Wechselstroms durchgeschaltet werden. Triggerimpulse werden daher mit dem NuIldurchgang der Wechselspannung synchronisiert Ein solcher Triggerimpulsgenerator ist bekannt durch die GB-PS 10 21 425, insbesondere F i g. 3. Es wird dort ein Leistungsbedarfssignal durch ein Potentiometer vorgegeben. Ein Specher in Form eines Kondensators ist einmal über einen Widerstand und eine Diode mit diesen Mitteln zur Erzeugung eines Leistungsbedarfs signals und zum anderen mit einem Signalpegeldetektor in Form eines gesteuerten Halbleitergleichrichters verbunden. Wenn der Inhalt des Speichers die Signalschwelle überschreitet, bei welcher der Signalpegeldetektor anspricht, d. h. der Halbleitergleichrichter zündet, wird ein Ausgangssignal in Form einer Wechselstromperiode durch eine Last erzeugt und gleichzeitig ein Rücksetzen des Speichers, d. h. ein Entladen des Kondensators bewirkt Bei der bekannten Schaltung werden die Synchronisationsimpulse der ac Kondensator an liegenden Spannung überlagert, um sicherzustellen, daß die Zündung des gesteuerten Halblettergleichrichters im Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgt

Mit dieser bekannten Schaltung ist eine annähernd stetige Regelung nicht möglich. Wenn die an dem Po tensometer abgegriffene, das Leistungsbedarfssignal darstellende Spannung so gewählt wird, daß während einer Wechselspannungsperiode die Spannung am Kondensator gerade die zum Zünden des gesteuerten Halbleitergleichrichters erforderliche Signalschwelle überschreitet dann wird jede Periods des Wechselstroms durch den gesteuerten Halbleitergleichrichter durchgeschaltet Ändert sich die am Potentiometer abgegriffene Spannung geringfügig so, daß während einer Wechselstromperiode die Sigr.alschwelle gerade nicht mehr erreicht wird, dann wird nur jede zweite Periode des Wechselstroms durchgeschaltet Die Leitung macht somit einen Sprung von 100% auf 50%. Bei weiterer Verminderung der das Leistungsbedarfssignal darstellenden Spannung wird nur noch jede dritte, jede vierte, fünfte usw. Wechselstromperiode durchgeschaltet, was zu einer entsprechenden Abstufung der Leistung führt Durch die DE-OS 17 62 370 ist ein triggerbarer Generator für die Erzeugung einer Sägezahnspannung bekannt mit einem aufladbaren Kondensator und einem oberhalb eines Schwellwertes leitenden Schaltglied in Form eines Unijunction-Transistors. Der Kondensator kann über das Schaltglied entladen werden, wenn die an dem Kondensator liegende Spannung den Schwell-

wert überschreitet

Bei der Betriebsweise »Triggerbetrieb« wird ein HaI-testrom auf den Unijunction-Transistor gegeben, der diesen durchsteuert und damit den Kondensator im entladenen Zustand hält Durch einen Triggerimpuls wird der Unijunction-Transistor gesperrt, und er bleibt im gesperrten Zustand bis der Kondensator auf die- Zflndspaenung aufgeladen ist

Es werden dort keine den Wechselstromperioden entsprechenden diskreten Zeitintervalle vorgegeben, in denen abhängig von einem Eingangssignal ein Ausgangsimp-'iU^ijsicr von Impulsen und Impulslüeken auftritt

Durch die DE-PS 12 08 340 ist ein Impulsgenerator bekannt, bestehend aus einem oberhalb eines Schwellwertes leitenden Schaltglied mit einer ersten, zweiten und dritten Elektrode, einem ÄC-Glied mit einem Widerstand und einem Kondensator, die über einen Verbindungspunkt verbunden sind. Der Widerstand des ÄC-Gliedes ist an ein Regelsignal angelegt Die zweite Elektrode liegt über einen Widerstand an einem ersten Betriebspotential. Ein in der Zuführung der ersten Elektrode liegender Arbeitswiderstand und der Kondensator des ÄC-Gliedes sind an ein zweites BetrieDspotential gelegt Der Verbindungspunkt des RC-GMsdes ist mit der dritten Elektrode verbunden. An die zweite Elektrode ist eine Folge von Synchronisierimpulsen geführt, die diskrete Zeitintervalle vorgeben.

Dabei handelt es sich um einen Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen mit variabler Impulsbreite als Sperrimpulse bei Horizontal-Ablenkgeräten für einen Fernsehempfänger. Die Anzahl der Sperrimpulse muß dabei naturgemäß gleich der Anzahl der Synchronisationsimpulse sein. Die bekannte Schaltung ist weder bestimmt noch geeignet, die Anzahl der Sperrimpulse in Abhängigkeit von einem zwischen vorgegebenen Grenzen veränderlichen Gleichstrom-Eingangssignal zu ändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Triggerimpulsgenerator der eingangs definierten Art so auszubilden, daß in Abhängigkeit von dem Leistungsbedarf ssignal zwischen 100% Leistung und der Leistung 0 eine näherungsweise stetige Leistungsreglung möglich ist Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Nach der Erfindung ist also ein Trigfierimpulsgenerator vorgesehen, der so eingerichtet ist, daß an seinem Ausgang nur im Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Wechselspannung ein Ausgangssignal auftreten oder nicht auftreten kana Die Anzahl der Impulse, die aufeinanderfolgend auftreten, bis eine Impulslücke erscheint bzw. die Anzahl der Impulslüeken, bis ein Impuls auftritt, hängen von dem Leistungsbedarfssignal ab. Wenn 50% der MaximaHeistung verlangt wird, dann erscheint abwechselnd ein Impuls bei einer Wechselstromperiode und eine Impulslücke bei der darauf folgenden. Wenn mehr als 50% der Maximalleistung durch das Leistungsbedarfssignal verlangt wird, dann treten bei mehreren aufeinanderfolgenden Wechselstromperioden Impulse auf, bis sine !mpuislücke erscheint Wird weniger als 50% der Maximalleistung verlangt, dann treten mehrere Impulslücken aufeinanderfolgend auf, bis wieder ein Impuls erscheint, der eine Wechselstromperiode durchschaltct Das wird dadurch erreicht, daß bei Ansprechen des Signalpegeldetektors der erste Speicher zurückgesetzt, also beispielsweise ein Kondensator entladen wird, der zweite Speicher, beispielsweise ein zweiter Kondensator, davon jedoch zunächst unbeeinflußt bleibt Es erfolgt dann eine Aufteilung der Speicherinhalte zwischen den beiden Speicher» te m>sm vergegebenen Verhältnis, beispielsweise eine üiftiiiin'jsg von s kwyjerisatorladungen, so daß, sofern der zweite Speicher einen hinreichend hohen Signalpegel hat, der Inh»ii des ersten Speichers nach der Aufteilung der Speicherinhalte sofort wieder ausreicht, bei der nächsten Periode der Wechselspannung wieder einen Triggerimpuls hervorzurufen, bis schließlich der Signalpegel des zweiten Speichers unter die Signalschwelle abgesunken ist

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert:

F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Triggerimpulsgenerators.

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild eines Wechselstrom-Propcrtionalreglers mit einem Triggerimpulsgenerator nach F i g. 1.

F i g. 3 zeigt ein Sehallbild eines Wecfoelstrom-Leistungsreglers, der in Verbindung mit einem Triggerimpulsgenerator nach F i g. 1 verwendet wird.

F i g. 4 zeigt das Schaltbild des in F i g. 1 und 2 mit 6 bezeichneten Zeitgliedes.

Fig.5 stellt die Schaltung eines Impulsdehners in Fig.2 dar.

Nach dem in F i g. 1 gezeigten Prinzipschaltbild bildet der Emitterkreis eines Unijunction-Trarfsistors U eine für verhältnismäßig niedrige Leistungen ausgelegte Schaltung, die einen ersten Speicher in Gestalt eines Kondensators Cz, einen zweiten Speicher in Gestalt eines Kondensators Q und einen parallel verknüpfenden Widerstand Äi enthält Der für verhältnismäßig hohe Leistungen ausgelegte Kreis ist mit den Basen B₁ und B\ des Unijunction-Transistors U verknüpft und stellt eine abhängige Schaltung mit den Widerständen Ri und Ri dar, die tatsächlich beiden Schaltungen gemeinsam sind. Der Widerstand R\ kann auch durch einen Halbleiterschalter, z. B. einen Feldeffekttransistor, ersetzt werden, der bei Zündung des Unijunction-Transistors öffnet

Das Leistungsbedarfssignal wird durch eine Batterie B und ein Potentiometer P zur Verfügung gestellt und ist durch einfache Verstellung des Schleifers S veränderbar, der über einen Widerstand Ra mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand R\ und dem Kondensator Q verbunden ist

Der Unijunction-Transistor Uzündet jedesmal, wenn die an seinem Emitter anliegende positive Spannung auf einen Wert oberhalb der Schwellenspannung V_p ansteigt Es entsteht dann eine Spannungsdifferenz zwisch¹».η C¹^n: Ausgangsanschtuß O und Erde, die dazu verwendet werden kann, eine Thyristorschaltung zu zünden, z. B. einen Triac, der die Wechselstromlast regelt

Es ist bekannt, daß V_p sich proportional mit der zwischen den Basen bestehenden Spannung ändert Das bedeutet folgendes: Eei plötzlicher Erniedrigung der Spannung an der Basis th während einer kurzen Zeit sinkt auch Vp. Der Unijunction-Transistor wird gezündet, wenn während dieser Zeit die Eingsngsspannun^ größer ist als dieser niedrigere Wci* von Vp. Tatsächlich ist ein weiterer Teil 8 vorgesehen, mittels dessen über einen Kondensator Q die Basis Bi mit einem kurzen negativen impuls beaufschlagt wird und die daran atiliegende Spannung während der Zeit des Nulldurchgangs

der Wechselspannung erniedrigt. Damit wirkt dieses Teil als Synchronisierung, die sicherstellt, daß nur in der Nähe des Nulldurchganges eine Zündung des Triacs erfolgt.

Ein üblicher Thyristor erfordert zu seiner Zündung einen positiven Mindestwert der Spannung zwischen Anode und Kathode. Das bedeutet, daß der Zündimpuls für den Thyristor, der vom Ausgang O abgegriffen wird, zu einem Zeitpunkt wirksam werden muß, zu dem die positive Spannung an der Anode des Thyristors den ervähnten Mindestwert erreicht. Wie unten noch beschrieben wird, kann dazu eine Einrichtung vorgesehen werden, die den Zündimpuls an der Klemme O zur Verfügung stellt, wenn die Periode der Wechselspannung nahe dem Ende einer negativen Halbwelle ist, und die den Impuls so weit dehnt, daß er durch den Rest der negativen Halbwelle und den Nulldurchgang hindurch ausreichend weit in den Anstieg der positiven Halbwelle hineinreicht. Dadurch wird eine zuverlässige Zündung des Thyristors sichergestellt, obwohl bei Thyristoren des gleichen Typs von der Herstellung her die Mindestwerle der Anodenspannung, die zum Leitendwerden erforderlich ist, über einen gewissen Bereich variieren.

Nach dem Zünden durch den Triggerimpulsgenerator in der Nähe des Nulldurchgangs bleibt der Thyristor fast bis zum nächsten Nulldurchgang leitend. Ein Thyristor üblicher Bauart mit einem einfachen Anoden-Kathoden-Leitungsweg liefert daher jeweils nur während einer vollen Halbwelle Leistung.

Ein Triac ist dagegen ein Triodenthyristor, der in einem einzigen Bauteil das Äquivalent eines Paares von entgegengerichtet parallelgeschalteten gesteuerten Halbleitergleichrichtern darstellt. Dabei kann gegebenenfalls ein Glied des Paares als Hauptgleichrichter und das andere als Nebengleichrichter dienen. Bei dem hier betrachteten Wechselstrom-Leistungsregler wird die dem Verbraucher zugeführte Wechselstromleistung von einem Triac gesteuert, wobei der Hauptgleichrichter von dem Ausgang an der Klemme O gezündet wird und über eine Halbwelle Leistung an den Verbraucher abgibt, während der Nebengleichrichter von einem von einer zugehörigen Zündschaltung gelieferten Triggerimpuls gezündet wird und während der nächsten HaIbweüe Leistung abgibt

Die Hauptaufgabe des Triggerimpulsgenerators besteht darin, die Zahl der vollen Perioden, während derer Leistung abgegeben wird, zu der Zahl der vollen Perioden, während derer keine Leistung gegeben wird, so einzustellen, daß dem durch den Schleifer S des Potentiometers P eingestellt Leistungsbedarf im wesentlichen proportional genügt wird. Dabei ist natürlich angenommen, daß der Verbraucher die Leistungsstöße in wirksamer Weise integrieren kann, wie das tatsächlich z. B. bei den Heizwicklungen einer Chromatographenheizung der Fa!! ist

Der Triggerimpulsgenerator gibt keinen Ausgangsimpuls ab, wenn durch den Schleifer S nicht eine Spannung abgegriffen wird, die die mittels des SynchronisationsimpuSses aus dem Teil 6 erniedrigte Schwellenspannung Vp des Unijunction-Transistors übersteigt Dementsprechend soll das Potentiometer P zunächst gerade so eingestellt sein, daß die Schwellenspannung V_p geringfügig überschritten werden kann. Die Kondensatoren C\ und C₂ werden parallel aufgeladen, und der Unijunction-Transistor zündet unter Erzeugung eines Ausgangsimpulses an der Klemme O, wenn die am Kondensator C₂ anliegende Spannung größer als die Schwellenspannung V_p wird. Der Kondensator C₂ wird dann entladen, da die Impedanz der Emitter-Basis-Strecke zu der Basis B\ niedrig wird. Während der kurzen Zeit, in der der Emitter-Basis-Widerstand erniedrigt wird, entlädt sich jedoch der Kondensator Ci nicht, da die Zeitkonstante C\R\ so gewählt ist, daß sie viel größer als die Zeitkonstante CiRi ist. Nach Entladung des Kondensators C₂ erfolgt eine Ladungsverteilung zwischen den Kondensatoren Q und C₂, und die beiden Kondensatoren ziehen gleichzeitig Strom vom Potentiometer Pund werden wiederum zu der Schwellenspannung Vp hin aufgeladen.

Eine erneute, auf eine vorhergehende Zündung folgende Zündung des Unijunction-Transistors U nahe dem nächsten Übergang von der negativen zur positiven Halbwelle hängt natürlich davon ab, ob der Kondensator C₂ in der Zwischenzeit wieder auf eine die Schwellenspannung Vp übersteigende Spannung aufgeladen worden ist. Bei konstantem Eingang hängt die Zeit, die erforderlich ist, damit die am Kondensator C₂ anliegende Spannung die Schwellenspannung V_p überschreitet, davon ab, wie weitgehend C₂ bei der vorhergehenden Zündung des Unijunction-Transistors entladen worden ist, sowie davon, wie wirksam die erneute Aufladung des Kondensators C₂ durch den Kondensator Q ist. Ci, C₂ und R\ können so gewählt werden, daß bei einer bestimmten Einstellung des Potentiometers P die einem unteren Grenzwert entspricht, die Zeit zur Wiederaufladung des Kondensators C₂ nach der Entladung einer Vielzahl von vollen Perioden der Versorgungswechselspannung entspricht Das bedeutet, daß auf einen Leistungsstoß, der für die Dauer einer vollen Periode an den Verbraucher abgegeben wird, eine entsprechend große Zahl von Perioden folgt, während derer keine Leistung abgegeben wird. Dabei wird bei der niedrigsten Einsi-r!''.Wg des Potentiometers f praktisch überhaupt keine Leistung an den Verbraucher geliefert.

In Abhängigkeit von dem Leistungsbedarfssignal kann der Kondensaor C₂ bei einer größeren Potentialdifferenz zwischen den Kondensatoren in einer Zeit auf einen größeren Wert als V_p aufgeladen werden, die einer kleineren Zahl voller Wechselspannungsperioden entspricht Dabei kann die impulsfreie Zwischenzeit so weit begrenzt werden, Ns sie nur noch eine Wechselspannungsperiode bei-ägt Bsi weiterer Erhöhung wird während zweier Perioden Leistung abgegeben und während einer Periode nicht. Mit weiter zunehmender Erhöhung der Eingangsspsrtnung nimmt die Zahl der Perioden, während welcher Leistung abgegeben wird, laufend zu, während nur während jeweils einer P^-iode keine Leistung geliefert wird. Es wird also, ausgehend von der niedrigsten Einstellung, in einem ersten Leistungsbereich die abgegebene Leistung vergrößert, indem der impulsfreie Zeitraum von einer gegebenen Maximalzahl voller Perioden auf ein Minimum von einer Periode vermindert wird, und in einem zweiten Bereich, indem die Zeit, während welcher Leistung abgegeben wird, von einem Mindestwert von einer Periode bis nahe dem oberen Grenzwert vergrößert wird, indem nämlich eine Vielzahl von Perioden mit Leistungsabgabe immer weniger häufig von einem impulsfreien Zeitraum von der Breite einer Periode unterbrochen werden. Bei der Einstellung für die maximale Leistung wird während jeder Periode Leistung abgegeben. Der vorstehend beschriebene Triggerimpulsgenerator arbeitet demnach in einem offenen Regelkreis, es kann ihm jedoch das Verhalten eines geschlossenen Re-

gelkreises erteilt werden, indem das Potentiometer P durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Gleichspannungssignals ersetzt wird, da.« der Differenz zwischen einem Sollwert der Leistung, der an einer veränderbaren Vergleichsvorrichtung einstellbar ist, und dem Leistungsistwert, wie er von einem thermisch an den Verbraucher gekoppelten Fühler überwacht wird, proportional ist Es ist selbst in einem geschlossenen Regelkreis für die Regelung nicht erforderlich, daß die Vorrichtung .i·:.wechselnd an- und abgeschaltet wird. Da die Vorrichtung eine gegebene Ausgangsleistung bei einem konstanten Eingang am Triggerimpulsgenerator aufrechterhalten kann, ist es in der Tat möglich, den Eingang mit einer dem Bedarf unter den erwarteten mittleren Bedingungen entsprechenden Vorspannung zu be- is aufschlagen und den geschlossenen Regelkreis zu verwenden, um eine geringe Korrektur oberhalb und unterhalb dieses Mittelwertes zu bewirken. Dies ist deshalb möglich, weil die Kondensatoren Ci und C₂ dann eher nach einer linearen ah nach einer exponentiellen Funkiiuri auigciaücn weiden, SO daß SiCii eine DcSScfc VTO-portionalität zwischen der Ausgangsleistung und dem Leistungsbedarfssignal ergibt. In der praktischen Durchführung wird dazu ein Konstantstromverstärker vorgesehen, der die Kondensatoren G und Cj auflädt und von einem Spannungsverstärker gesteuert wird. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf eine solche Vorrichtung.

Das Blockschaltbild von F i g. 2 zeig! allgemein einen Wechselstrom-Proportionalregler mit einem Triggerimpulsgenerator. Dieser Regler dient zur Temperaturregelung einer Chromatographenheizung. Das Blockschaltbild von Fig 2 bezieht sich auf den Betrieb in einem geschlossenen Regelkreis. Durch den Triggerimpulsgenerator ist jedoch auch ein Betrieb in einem offenen Regelkreis möglich, da dieser in Abwesenheit von Störungen im Regelsystem selbst in der Lage ist, die Leistungszufuhr proportional an den Bedarf anzupassen.

In Fig.2 ist eine Chromatographenheizung 1 mit einem Fühler versehen, dessen Widerstand einen Tem- λο peraturkoeffizienten besitzt Der Fühlerausgang wird in einer Brückenschaltung 2 nach Art einer Wheatstone-Brücke mit dem Ausgang an einem Vergleichswiderstar.d verglichen. Das Differenzsignal wird auf einen Spannungsverstärker 3 gegeben, der einen Stromverstärker 4 steuert Dieser speist seinen Strom an der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator G und dem Widerstand /?i des Triggerimpulsgenerators nach F i g. 1 ein, der unter Weglassung des Potentiometereingangs durch den Block 5 dargestellt wird.

Der Ausgang des Triggerimpulsgenerators 5 wird mittels eines Zeitgebers 6 synchronisiert und einer Impulsdehnungsschaltung 7 zugeführt Die Impulsdehnungsschaltung 7 stellt sicher, daß ein gegen das Ende einer negativen Halbwelle des Versorgungswechsel-Stroms erzeugter Triggerimpuls gedehnt wird und erst beendet ist, wenn die folgende positive Halbwelle bis über den Mindestwert der Anodenspannung angestiegen ist, die zum Zünden eines Triacs erforderlich ist Der gedehnte Triggerimpuls wird an das Gatter des Hauptgleichrichter des Triac gelegt. Der Triac und die Triggerschaltung für den Nebengleichnehicr esskJ in Block 8 enthalten. Die in F i g. 2 zwischen 8 und 1 gezogene Linie soll lediglich andeuten, daß die dem Block 1 zugeführte Leistung von Block 8 gesteuert ist.

Im einzelnen ist Block 8 in F i g. 3 dargestellt Der in der Schaltung 7 (Fi g. 2) erzeugte gedehnte inipuls liegt über den Transformator T und den mit der Sekundärwicklung des Transformators in Reihe liegenden Widerstand Ri an der Parallülverknüpfung des Kondensators G und des Widerstandes FU an. Diese liegen im Nebenschluß zum Gatter und zur Kathode des Hauptgleichrichters, der die eine Hälfte des Triacs TR\ bildet. Der Kondensator G wirkt als Sicherung gegen zufällige, vorübergehend auftretende Spannungsspitzen, deren Energie ausreichen könnte, um den Kondensator auf die früher genannte Sperrspannung aufzuladen. Der Widerstand Ri bildet eine Ableitung für den Kondensator G, wobei die Daten der beiden Bauteile natürlich so gewählt sind, daß ihre Zeitkonstante im Vergleich zur Dauer einer Halbwelle des Versorgungswechselstromes hinreichend klein ist.

Bei Zündung des Hauptgleichrichters fließt ein Strom von der Phase L über die Heizwicklungen H der Chromatographenheizung und von der Anode des Hauptgleichrichters zur Kathode entlang dem mit y\ bezeichneten Pfeil zum Nulleiter N. Im Nebenschluß zu den Wicklungen //fließt ebenfalls Strom über die Diode D\,

3UWICUIC TT IUCI 3 la IIUC /17 UIIU /Vf* L/t.1

ΐ ailV/l CU /l|j l

gende Kondensator G wird mit der gezeigten Polarität aufgeladen und folgt dem Spannungsabfall, der durch den durch den Widerstand Rg fließenden Strom bestimmt ist. Dieser Stromfluß ist durch den in Reihe geschalteten Widerstand Ry sehr begrenzt, dessen Wert viel höher ist als der von Rg. Erreicht die an dem Kondensator G anliegende Spannung die Sperrspannungsschwelle des Nebentriacs TR2, so wird TRj in der durch den Pfeil y₂ bezeichneten Richtung infolge des durch den Nebentriac TRj und Rs während der positiven Halbwelle fließenden Stromes leitend unter Ausbildung eines Spannungsabfalls vom Gatter zur Kathode von TR\. Dies hat jedoch keinen Effekt auf das Gatter, da dieses schon vorher, nämlich bei Einschaltung des Hauptgleichrichtevs in TRu seine Steuerwirkung verloren hat.

Kurz nachdem der Wechselstrom durch Null gegangen ist und der negativen Halbwelle folgt, wird durch die am Gatter des Nebentriacs TRj anliegende Spannung, die von der in Kondensator Cs gespeicherten Ladung erzeugt wird, wiederum der Nebentriac TK? gezündet Diesesmal erfolgt die Leitung in der durch den Pfeil X₂ bezeichneten entgegengesetzten Richtung. Der Strom fließt jetzt vom Nulleiter Λ/über den Widerstand Rs auf dem Weg Jf₂ durch die Heizwicklungen H zu der Phase L Der Spannungsabfall an dem Widerstand Rs wird zwischen Gatter und Kathode des Triacs TR, wirksam, indem der Nebengleichrichter des Triacs TR\ auf dem Leitungsweg x\ eingeschaltet wird. Nicht lange danach wird der Kondensator G über den Widerstand Rt weitgehend entladen sein. Dabei ist die Zeitkonstante CsRs kürzer als die Dauer einer Halbwelle des Versorgungswechselstromes.

Es wurde bereits weiter oben darauf hingewiesen, daß beim Übergang des Wechselstromes von der positiven zur negativen Halbwelle ein Triggerimpuls in Nullspannungsdetektor C(F i g. 2) erzeugt und in der Impulsdehnungsschaltung 7 verbreitert wird, und zwar von gerade vor dem Ende der negativen Halbwelle bis zu einem kleinen Anfangsteil der darauf folgenden positiven Halbwelle, falls durch die Einheit 2 festgelegt wurde, daß - -beginnend mit der nächsten positiven Halbwelle — der Verbraucher mit einer vollen Periode von der Wechselstromleistung beaufschlagt werden nsu3.

Entsprechend F i g. 3 verläuft der Sperrspannungsimpuls für den Nebentriac TR₂ durch einen Widerstand R%, um den Gatterstrom zu begrenzen. Darüber hinaus ist

eine Hilfseinrichtung dafür vorgesehen, daß an dem Triac TR\ schnelle Spannungsänderungen vermieden werden, und zwar in Form des in Reihe mit dem Kondensator Q, liegenden Widerstandes R\a-

In Fig.4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung dargestellt, die die bei 6 in Fi g. 2 angezeigte Wirkungsweise besitzt In Fig.4 ist der Unijunction-Transistor i/aus F i g. 1 noch einmal dargestellt, jedoch nicht der Emitterkr.is, der nicht direkt mit dem anschließend beschriebenen Zeitgeber zusammenwirkt Der Widerstand Ri ist ein wie in F i g. 1 geschalteter Basiswiderstantl. Der Unijunction-Transistor U erzeugt wie in F i g. 1 an der Klemme O einen Ausgangsimpuls. Der mit der Basis B₁ verbundene Widerstand R_n ist jedoch nicht direkt mit der Stromschiene P_r verbunden, die mit einer positiven Spannung von 24 Volt gegen Erde beaufschlagt ist, sondern wird zwischen den beiden in Reihe geschalteten Widerständen Rn und R\3 von je 1 kOhm zwischen der positiven Stromschiene und Erde her versorgt Das bedeutet, daß bei Abwesenheit weiterer Schaltungsteile, mit denen R_n verbunden ist, dieser Widerstand von einem Punkt versorgt wird, der eine positive Spannung von 12 Volt gegen Erde hat. Tatsächlich ist aber eine an R_i2 liegende Schaltvorrichtung vorgesehen, die normalerweise geschlossen ist, so daß R\\ normalerweise eine positive Spannung von 24 Volt gegen Erde hat. Dabei ist ferner vorgesehen, daß die Schaltvorrichtung öffnet, wenn sich der Verlauf des Wechselstroms dem Ende der negativen Halbwelle nähert, so daß in diesem Augenblick die Versorgungsspannung am Widerstand An halbiert wird. Die Schaltvorrichtung wird von einem Transistor TR gebildet, an dem über einen Widerstand Rn eine Vorspannung anliegt, während ein mit einem Kondensator Q in Reihe geschalteter Widerstand R\s in seinem Basis-Emitterkreis liegt Der Kondensator Q wird aufgeladen, wenn an dem Widerstand R\_S durch einen darin in Richtung des Pfeiles A fließenden Strom ein Spannungsabfall auftritt Das geschieht, wenn dies eine mit der Klemme Ti verbundene Diode D₂ zuläßt An den Klemmen 7"i und T₂ liegt eine Versorgungsspannung von 30 Volt an. Der Widerstand R\₅ und die Diode D₂ sind über einen damit in Reihe geschalteten Widerstand R_i6 verbunden. Ein Paar von in Reihe geschalteten Begrenzungsdioden D₅, Di liegen im Nebenschluß zum Widerstand Ä15. Durch das Zusammenwirken der drei Dioden erhält man an dem Wide'staH R\$ einen Stromverlauf, der im wesentlichen einen negativ gerichteten Rechteckimpuls darstellt. Die Vorderflanke des Impulses wird durch den Kondensator G differenziert, und der Ladestrom hält den Transistor TW im eingeschalteten Zustand Die Rückflanke wird ebenfalls differenziert, jedoch wird der Entladestrom des Kondensators Q eine Abschaltung des Transistors TR bewirken, da der Spannungsabfall an dem Widerstand Λ13 sich Null nähert Gleichzeitig erscheint an der Klemme O ein kurzer Impuls, falls die Emitterspannung des Unijunction-Transistors U oberhalb der Zündschwelle liegt.

Die in Fig. 2 mit 7 bezeichnete Impulsdehnungsschaltung kann nach Art von F i g. 5 aufgebaut sein, wobei man sich vorstellen muß, daß diese Schaltung von der gleichen positiven 24 Volt-Schiene und Erde versorgt wird wie die in Fig.4 dargestellte Schaltung. Die Impulsdehnung enthält ein komplementäres Paar von Transistoren TRA und TRB. Die Basis des Transistors TRA muß man sich als mit der Klemme O verbunden vorstellen. Beim Auftreten eines Impulses an der Klemme O wird der Transistor TRA leitend und der Kondensator Cs entlädt sich über den Widerstand Ru in den Transistor TRA. Nach der Entladung fließt ein Ladestrom über die Widerstände Au und /?i9 zu Kondensator Qt mit dem Ergebnis, daß der Transistor TRB leitend wird und Strom zu dem Lastwiderstand Rk und dem Kondensator C₉ fließt Solange dieser Ladestrom fließt, was natürlich von der Bemessung der beteiligten Bauteile abhängig ist, liegt an der Primärseite des Impulstransformators 7; der der gleiche ist wie der in Fig.3 gezeigte Transformator, eine Gleichspannung an.

Wenn die an der Primärseite des Transformators T (Fig.3) anliegende Spannung ihren Maximalwert erreicht, wird an den Klemmen der Sekundärseite eine Ausgangsspannung mit einem bestimmten Vorzeichen erzeugt. Diese sekundärseitige Spannung tritt auf, gerade bevor die Wechselstromwelle in den positiven Bereich übertritt und sie dauert an, bis die Welle des Netzstromes einen beträchtlichen positiven Wert erreicht hat. Diese Sekundärspannung wird bei der Zündung des Hauptgleichrichters des Triac TR_t wirksam.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Triggerünpulsgenerator für Wechseistrom-Leistungsregler mit Nulldurchgangsschaltung, bei dem ein Speicher (Q) mit Mitteln (P, S) zur Erzeugung eines Leistungsbedarfssignals sowie mit einem Signalpegeldetektor (LJ) verbunden ist, der eine Signalschwelle besitzt, so daß, wenn der Inhalt des SjvckhfcTS (Q) die Signalschwelle überschreitet, der Signalpegeldetektor (U) anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt und gleichzeitig ein Rücksetzen des Speichers (Q)bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (P, S) zur Erzeugung des Leistungsbedarfssignals mit dem Eingang eines weiteren Speichers (Q) verbunden sind und eine Verbindung zwischen den Speichern (Q, Q) derart hergestellt ist, daß der inhaii de; ^»eren Speichers (Q) zwischen den beiden Speichern (Q, Q) in einem vorgegebenen Verhältnis aufgeteilt wird, bevor der Signalpegekktektor (U) anspricht, aber durch das Rücksetzen des ersten Speichers (Q) nach Ansprechen des Signalpegeldetektors (LJ) im wesentlichen unbeeinflußt ist

2. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß