DE2316479C3

DE2316479C3 - Driving voltage control device, especially for model railways

Info

Publication number: DE2316479C3
Application number: DE19732316479
Authority: DE
Inventors: Günter 8500 Nürnberg Albrecht
Original assignee: Trix Mangold & Co 8510 Fuerth GmbH
Current assignee: Trix Mangold & Co 8510 Fuerth GmbH
Filing date: 1973-04-03
Publication date: 1977-03-17

Description

Das Hauptpatent betrifft ein Fahrspannungssteuergerät, insbesondere für Modellbahnen, mit einem Vorzugsweise über einen Transformator mit der Netzspannung verbundenen Vollweggleichrichter und einem in dessen Gleichspannungsausgangsleitung liegenden steuerbaren elektronischen Bauelement, um beim Hochsteuern einen kontinuierlichen Übergang von Halbwellen- auf Vollwellenbetrieb zu erreichen, wobei die Steuerelektrode des elektronischen Bauelements mit dem einstellbaren Abgriff eines Potentiometers verbunden ist, das über eine Diode direkt mit den einen Halbwellen des gleichgerichteten Wechselstroms beaufschlagt ist, während die anderen Halbwellen nach Maßgabe eines von der Abgriffspannung gesteuerten zweiten steuerbaren elektronischen Bauelementsam Potentiometer liegen.The main patent relates to a driving voltage control device, in particular for model railways, with a preferred A full-wave rectifier connected to the mains voltage via a transformer and one in its DC voltage output line lying controllable electronic component in order to drive up to achieve a continuous transition from half-wave to full-wave operation, the control electrode of the electronic component is connected to the adjustable tap of a potentiometer that is applied directly to one half-wave of the rectified alternating current via a diode, while the other half-waves according to a second controllable one controlled by the tap voltage electronic component on the potentiometer.

Bei der Anordnung nach dem Hauptpatent erfolgt dabei die Zuführung der zweiten Halbwellen zum zweiten steuerbaren elektronischen Bauelement über eine zweite an die Wechselspannungsseite des Gleichrichters angeschlossene Diode.In the arrangement according to the main patent, the second half-waves are fed to the second controllable electronic component via a second to the AC voltage side of the rectifier connected diode.

Dieser Aufbau eines Fahrspannungssteuergerätes nach dem Hauptpatent läßt sich gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch vereinfachen, daß das Potentiometer über das zwei'e steuerbare elektronische Bauelement mit dem Gleichspannungsausgang des Gleichrichters verbunden ist.This structure of a traction voltage control device according to the main patent can be according to the present Simplify the invention in that the potentiometer is controllable electronic Component is connected to the DC voltage output of the rectifier.

In Gegensatz zur Anordnung nach dem Hauptpatent werden dabei zwar auch während der Perioden der ersten Halbwellen entsprechende Halbwellen an das zweite steuerbare elektronische Bauelement angelegt, doch wird deren Auswirkung auf die Spannungsbeaufschlagung des Potentiometers dadurch ausgeschlossen, <>5 daß während dieser Perioden auf der anderen Seite aes zweiten steuerbaren elektronischen Bauelements zu jedem Zeitpunkt das gleiche Potential aufgrund der separat und direkt zugeführten ersten Halbwellen besteht, so daß ein Stromfluß durch das zweite steuerbare elektronische Bauelement nicht möglich ist.In contrast to the arrangement according to the main patent, this will also be done during the periods of half-waves corresponding to the first half-waves are applied to the second controllable electronic component, however, their effect on the application of voltage to the potentiometer is excluded, <> 5 that during these periods on the other hand aes second controllable electronic component to the same potential at every point in time due to the separately and directly supplied first half-waves exists, so that a current flow through the second controllable electronic component is not possible.

In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß dem zweiten steuerbaren elektronischen Bauelement eine für die zweiten Halbwellen durchlässige Schutzdiode nachgeschaltet ist, die zum Schutz des zweiten steuerbaren elektronischen Bauelements eine Abblockung der direkt an das Potentiometer gelegten ersten Halbwellen bewirkt.In an embodiment of the invention it can be provided that the second controllable electronic component a permeable for the second half-waves Protective diode is connected downstream, the one to protect the second controllable electronic component Blocking of the first half-waves applied directly to the potentiometer causes.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß beim Vorsehen einer solchen Schutzdiode bei der Anordnung nach dem Hauptpatent eine zusätzliche Diode neben der in der Verbindungsleitung des zweiten steuerbaren elektronischen Bauelements mit dem Gleichrichter angeordneten Diode benötigt würde, da diese Diode bei der Anordnung nach dem Hauptpatent verhindern soll, daß negative Spannungen an das zweite steuerbare elektronische Bauelement angelegt werden, wozu sie unbedingt diesem zweiten Bauelement vorgeschaltet sein muß und nicht — wie die vorstehend erwähnte erfindungsgemäße Schutzdiode diesem nachgeschaltet werden kann.At this point it should be pointed out that if such a protective diode is provided in the arrangement according to the main patent, an additional diode would be required in addition to the diode arranged in the connecting line of the second controllable electronic component with the rectifier, since this prevents diode in the arrangement according to the main patent to that negative voltages are applied to the second controllable electronic component, for which purpose it must be necessarily upstream of this second component and not - as the above-mentioned protection diode according to the invention this can be followed.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie an Hand der ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen FahrspannungssteuergTätes darstellenden Zeichnung. Einander entsprechende Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Zeichnung des Hauptpatents.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment and on the basis of a circuit diagram of a driving voltage control device according to the invention illustrative drawing. Corresponding parts are given the same reference numerals provided as in the drawing of the main patent.

Die Netzspannung wird in bekannter Weise durch einen Transformator 1 auf die für den Betrieb einer Modellbahn erforderliche Ausgangsspannung herabtransformiert und durch einen Gleichrichter 2 in ebenfalls bekannter Weise gleichgerichtet. Vom Plus-Pol des Gleichrichters 2 fließt dann der Strom über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Tj zu den Ausgangsklemmen A und B des im allgemeinen als Fahrpult ausgebildeten Fahrspannungssteuergerätes und zum Verbraucher 4.The mains voltage is transformed in a known manner by a transformer 1 to the output voltage required for the operation of a model railway and is rectified by a rectifier 2 in a likewise known manner. The current then flows from the positive pole of the rectifier 2 via the collector-emitter path of the transistor Tj to the output terminals A and B of the driving voltage control device, which is generally designed as a control panel, and to the consumer 4.

Von dem einen Wechselstrornanschluß 5 des Gleichrichters 2 wird über die Diode 6 jeweils nur eine der Halbwellen ausgesiebt und dem oberen Anschluß des Potentiometers 7 zugeführt Über den Schleifer 8 dieses Potentiometers 7 wird ein Teil dieser Spannung abgegriffen und über den Schutzwiderstand 9 der Basis des Transistors T\ zugeführt. Da in diesem Stromkreis 5-6-7-8-9- T] keinerlei Glättungsmittel, wie z. B. Kondensatoren od. dgl., liegen, entspricht die Kurvenform der Steuerspannung an der Basis des Transistors 7Ί stets der Kurvenform der betreffenden Halbwelle, die auch am Plus-Ausgang des Gleichrichters 2 besteht. Nur die Höhe dieser Spannung ist durch die Stellung des Potentiometerschleifers vorgegeben.From one Wechselstrornanschluß 5 of the rectifier 2 is in each case screened only one of the half-waves via the diode 6 and the upper terminal of the potentiometer 7 fed through the grinder 8 of the potentiometer 7 is a portion tapped off this voltage and the protective resistor 9 of the base of the transistor T \ supplied. Since in this circuit 5-6-7-8-9- T] no smoothing agents such. B. capacitors or the like., The curve shape of the control voltage at the base of the transistor 7Ί always corresponds to the curve shape of the half-wave in question, which also exists at the positive output of the rectifier 2. Only the level of this voltage is given by the position of the potentiometer wiper.

Von dieser Halbwellen-Steuerspannung wird am Schleifer 8 ein Teil über die Diode 12 abgezweigt und über einen Schutzwiderstand 13 der Basis des Transistors Ti zugeführt. Dabei wird der an Masse liegende Kondensator 14 etwas aufgeladen und sorgt dafür, daß diese Spannung nicht nur während der Zeit der ersten Halbwelle an der Basis des Transistors T₂ liegt, sondern auch noch während der im Transistor zunächst noch unterdrückten zweiten Halbwelle, die vom Gleichspannungsarischlußpunkt + des Gleichrichters 2 abgenommen und über den Transistor T₂ zusätzlich zur ersten Halbwelle dem Potentiometer 7 zugeführt wird. Die am Gleichspannungsanschlußpunkt auch noch vorhandene erste Halbwelle kann sich nichtA part of this half-wave control voltage is branched off at the wiper 8 via the diode 12 and fed via a protective resistor 13 to the base of the transistor Ti. The grounded capacitor 14 is slightly charged and ensures that this voltage is not only applied to the base of transistor T ₂ during the first half-cycle, but also during the second half-cycle, which is initially suppressed in the transistor, from the DC voltage connection point + of the rectifier 2 is removed and fed to the potentiometer 7 via the transistor T _{2 in} addition to the first half-wave. The first half-wave also still present at the DC voltage connection point cannot change

auswirken, da sie während der Zeit, in der sie am Kollektor des Transistors T₂ liegt, über die Diode 6 auch gleichzeitig am Emitter des Transistors Ti liegthave an effect, because during the time in which it is connected to the collector of the transistor T _{2, it} is also connected via the diode 6 to the emitter of the transistor Ti at the same time

Die Abhängigkeit der Steuerspannung an der Basis des Transistors Ti von der Stellung des Potentiometer-Schleifers 8 wirkt sich dabei folgendermaßen aus: Je näher der Schleifer 8 dem Massepunkt liegt, desto geringer ist die Abgriffsspannung im Verhältnis zur Ausgangsspannung im oberen Anschlußpunkt des Potentiometers. Aufgrund des Spannungs-Stabilisierungsprinzips stellt sich am Emnterausgang des Transistors T₂ in etwa die gleiche Spannung ein wie an seiner Basis, d. h. im unteren Steuerbereich ist die über den Transistor T₂ an das Potentiometer 7 angelegte Spannung der zweiten Halbwelle wesentlich kleiner als die der vorliegenden ersten Halbwelle, so daß demzufolge der Transistor 7Ί während der zweiten Halbwelle wesentlich weniger aufgesteuert wird als während der ersten. Je mehr nun der Schleifer 8 des Potentiometers 7 dem oberen Anschluß zu gedreht wird, desto höher wird auch die Basis-Steuerspannung für den Transistor T₂ und damit seine an das Potentiometer 7 angelegte Ausgangsspannung. Folglich wird auch die vom Schleifer 8 abgegriffene und der Basis des Transistors 7~ί zugeführte Steuerspannung während der zweiten Halbwelle vergrößert und damit auch die Ausgangsspannung am Emitter des Transistors T₁. The dependence of the control voltage at the base of the transistor Ti on the position of the potentiometer wiper 8 has the following effect: The closer the wiper 8 is to the ground point, the lower the tap voltage in relation to the output voltage in the upper connection point of the potentiometer. Due to the voltage stabilization principle, the voltage at the emnter output of the transistor T _{2 is} approximately the same as at its base, ie in the lower control range the voltage of the second half-wave applied to the potentiometer 7 via the transistor T _{2 is significantly lower than that of the present one} first half-wave, so that consequently the transistor 7Ί is turned on much less during the second half-wave than during the first. The more the wiper 8 of the potentiometer 7 is now turned towards the upper connection, the higher the base control voltage for the transistor T ₂ and thus its output voltage applied to the potentiometer 7 also becomes. As a result, the control voltage tapped by the wiper 8 and fed to the base of the transistor 7 ~ ί is increased during the second half-cycle and thus also the output voltage at the emitter of the transistor T ₁ .

Insgesamt ergibt sich somit die gewünschte Steuerwirkung, bei der am Anfang des Potentiometerdrehbereichs im wesentlichen nur eine der Halbwellen an den Verbraucher gegeben wird und die zweite Halbwelle um so stärker hinzugefügt wird, je mehr das Potentiometer in den oberen Regelbereich gedreht wird. In der Endstellung des Potentiometers sind dann beide Halbwellen in praktisch gleicher Höhe an den Ausgangsklemmen A und B verfügbar.Overall, this results in the desired control effect, in which essentially only one of the half-waves is given to the consumer at the beginning of the potentiometer rotation range and the second half-wave is added the more the potentiometer is turned into the upper control range. In the end position of the potentiometer, both half-waves are available at the output terminals A and B at practically the same height.

Die Diode 12 hat die Aufgabe, die im Kondensator 14 gespeicherte Ladung am Abfließen in die Basis des Transistors Ti zu hindern, damit dieser ausschließlich entsprechend der Spannungs-Kurvenform am Potentiometerschleifer S gesteuert wird.The diode 12 has the task of preventing the charge stored in the capacitor 14 from flowing off into the base of the transistor Ti so that it is controlled exclusively according to the voltage waveform on the potentiometer wiper S.

Die Diode 28 dient aäs Schutzdiode für den Transistor T₂ und blockt die direkt an das Potentiometer 7 über die Diode 6 angelegten ersten Halbwellen ab. Sie hat demzufolge eine völlig andere Funktion als die bei der Anordnung nach dem Hauptpatent vorgesehene Diode 11 die verhindern soll, daß negative Spannungen an denThe diode 28 serves as a protective diode for the transistor T ₂ and blocks the first half-waves applied directly to the potentiometer 7 via the diode 6. It therefore has a completely different function than the diode 11 provided in the arrangement according to the main patent, which is intended to prevent negative voltages from being applied to the

ίο Transistor T₂ angelegt werden. Diese Gefahr ist bei der vorliegenden Anordnung dadurch ausgeschaltet, daß der Transistor T₂ nicht am Wechselspannungsanschlußpunkt 10 des Gleichrichters 2, sondern am Gleichspannungsanschluß + angeschlossen ist. Wollte man daherίο transistor T _{2 are} applied. This danger is eliminated in the present arrangement in that the transistor T _{2 is} not connected to the AC voltage connection point 10 of the rectifier 2, but to the DC voltage connection +. So that's what you wanted

bei der Anordnung nach dem Hauptpatent gleichfalls den durch die Diode 28 bewirkten Schutz des Transistors T₂ verwirklichen, so müßte diese Diode 28 zusätzlich zur Diode 11 vorgesehen sein.in the arrangement according to the main patent also realize the protection of the transistor T ₂ brought about by the diode 28, this diode 28 would have to be provided in addition to the diode 11.

In der gemeinsamen Rückleitung 15 für denIn the common return line 15 for the

Verbraucher 5 und die Steuerelektronik ist ein elekiromechanisches oder elektronisches Sicherungsglied 16 eingefügt, um das Fahrspannungssteuergerät gegen Kurzschlüsse abzusichern. Das Sicherungsglied 16 liegt dabei als Widerstand im Eingangskreis eines Strombegrenzungssteuergerätes 17, dessen Ausgangsleitung 18 mit der Basis des Transistors T verbunden ist, um die dort anliegende Steuerspannung entsprechend dem Anwachsen des Stroms in der gemeinsamen Rückleitung 15 abzusenken. Steigt der Strom beispiels-Consumer 5 and the control electronics is an electromechanical or electronic safety element 16 inserted to protect the traction voltage control device against short circuits. The safety link 16 is a resistor in the input circuit of a current limiting control device 17, its output line 18 is connected to the base of the transistor T to the control voltage applied there accordingly as the current increases in the common return line 15. If the current increases, for example

weise infolge eines Kurzschlusses im Motor stark an, so erhöht sich damit die Eingangsspannung am Strombegrenzungssteuergerät 17, so daß seine Ausgangsspannung negativer wird und damit den Transistor T sperrt. Nach Beseitigung des Kurzschlusses ist dann dascommand strongly as a result of a short circuit in the motor, this increases the input voltage at the current limiting control unit 17, so that its output voltage becomes more negative and thus the transistor T blocks. After eliminating the short circuit that is

Fahrspannungssteuergerät sofort wieder funktionsbereit. The driving voltage control unit is immediately operational again.

Durch entsprechende Dimensionierung des Kondensators 14 kann die Kurvenform der an das Potentiometer 7 angelegten zweiten Halbwelle beeinflußt werden.By appropriately dimensioning the capacitor 14, the curve shape of the potentiometer 7 applied second half-wave can be influenced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Driving voltage control unit. Especially for model railways, with a full-wave rectifier, preferably connected to the mains voltage via a transformer, and a controllable electronic component located in its DC voltage output line, in order to achieve a continuous transition from half-wave to full-wave operation when driving up, whereby the control electrode of the electronic component is connected to the adjustable tap of a potentiometer which is directly acted upon by one half-waves of the rectified alternating current, while the other half-waves are located on the potentiometer according to a second controllable electronic component controlled by the tapping voltage, according to Patent 23 06 603, characterized in that the potentiometer (7 ) is connected to the DC voltage output (+) of the rectifier (2) via the second controllable electronic component (T ₂ ).

2. Driving voltage control device according to claim 1, characterized in that between the second controllable electronic component (T ₂ ) and with the potentiometer (7) a protective diode (28) permeable to the second half-waves is switched on.

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