DE2409927A1 - Start- und betriebsschaltung fuer eine gasgefuellte roehre - Google Patents
Start- und betriebsschaltung fuer eine gasgefuellte roehreInfo
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Description
Bohre
Die Erfindung betrifft eine Start- und Betriebsschaltung für
eine eine Anode und eine Kathode mit vorgegebener Anheizzeit aufweisende gasgefüllte Röhre, wie beispielsweise eine Deuteriumlampe· Im besonderen betrifft die Erfindung eine automatische
Startschaltung·
Die typischen gasgefüllten Lampen oder Röhren» wie beispielsweise Deuterlumlampen benötigen eine Zeitverzögerung für die
Kathoden-Aufheizung; es ist erwünscht» während dieser Aufheizzeit an die Heiswicklung eine höhere Spannung anzulegen, als
für den späteren Dauerbetrieb erforderlich ist. Des weiteren kann bei derartigen Lampen die Zündspannung» d.h. die Spannung»
bei welcher die Lampe zwischen Anode und Kathode zu leiten beginnt» infolge individueller Eigenschaften der Lampe Innerhalb
eines weiten Bereiches variieren. Beispielsweise kann in einer Deuterlumlampe die Zündspannung in einem Bereich von 125 bis
350 Volt liegen» während die Betriebsspannung bei 300 mA zwischen 40 und 100 Volt variieren kann. Eine weitere Eigenheit
einer Deuteriumlampe besteht darin» daß der zur Herabsetzung der Anoden-Kathoden-Spannung unter 125 Volt erforderliche
Strom ein bis sehn mA betragen kann. Des weiteren müssen Starteehaltungen für eine derartige Lampe in der Lage eeln» die
Zündspannung laufend erneut an die Lampe ansulegen,' bis die Lampe gesundet hat. Infolge des erwähnten weiten Bereiches,
innerhalb welchem die Betriebsparameter einer gasgefüllten Lampe
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streuen können, verwendet man Startschaltungen, die eine Zündspannung
gleich der höchsten möglichen Zündspannung liefern, um zu gewährleisten, daß alle damit verwendeten Lampen zünden;
dies, kann zu einer überhöhten Leistungsaufnahme und Wärraeverlustleistung
der Lampe nach den Zünden führen. Zn gleicher
Weise kann bei Anlegen einer überhöhten Spannung an die Heizwicklung
einer derartigen gasgefüllten Lampe, um deren Kathodenarbeitsseit
abzukürzen, eine derartige überhöhte Spannung die Lebensdauer der Lampe herabsetzen und eine übermäßige Wärmeerzeugung
hervorrufen.
Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung einer
Start- und Betriebsschaltung für derartige gasgefüllte Röhren, insbesondere für Deuteriumlampen, zugrunde, mit welcher die
vorstehend geschilderten, sich aus den Besonderheiten derartiger gasgefüllter Lampen ergebenden Probleme beim Start und beim
Obergang zum Dauerbetrieb gelöst werden können. Insbesondere soll ein automatischer, wahlweise an unterschiedliche Lampen
anpaßbarer Ablauf des Startvorgangs mit vorgebbarer Kathoden-Anheizzeit
gewahrleistet werden und die Notwendigkeit der Anlegung überhöhter Helzwioklungsspannungen und überhöhter
Zündspannungen, welche zu den eingangs erwähnten Beeinträchtigungen führen können, entfallen..
Zu diesem Zweck ist bei einer Start- und Betriebsschaltung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen,
daß die Schaltung die folgenden Schaltelemente in der angegebenen Verbindung enthält* Eine mit der Anode der gasgefüllten
Lampe verbundene Zündspannungsquelle ■; eine mit der Anode verbundene Betriebsstromquelle, welche die gasgefüllte Röhre
nach dem Zünden mit dem Betriebsstrom bei der annähernden Betriebsspannung
der Röhre beaufschlagt; Schaltmittel zur Beaufschlagung der Heizwicklung der Röhre mit einer ersten Heizwicklungsspannung;
eine Stromsteuervorrichtung zur Steuerung
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des Stromflusses durch die gasgefüllt« Röhre nach den Zünden;
eine Zeitverzögerungsvorrichtung zur Erzeugung einer annähernd der Anheizzeit der gasgefüllten Röhre entsprechenden vorgegebenen Zeitverzögerung, auf das Ende der Zeitverzögerungsperiode
ansprechende Schaltmittel zur Beaufschlagung der
Stromregelvorrichtung; sowie auf den Stromfluß durch die gasgefüllte Röhre nach der Zündung ansprechende Schaltmittel,
mittels welcher der Heizwicklung der gasgefüllten Röhre nach deren Zündung eine zweite Reizspannung zugeführt wird, die
kleiner als die erste Heizspannung ist.
Gemäß einer besondere bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist vorgesehen, daß die Heizwicklung oder Kathode der gasgefüllten Lampe mit einer Spannungsquelle verbunden ist,
die zwischen einer ersten oder Anheizspannung und einer zweiten oder Betriebsspannung, die kleiner als die erste
Spannung ist, umschaltbar ist. Die Anode der gasgefüllten Lampe ist mit einer Spannungsquelle verbunden, aus der zunächst
eine Zündspannung und sodann nach dem Zünden eine stromgeregelte niedrigere Spannung an die Lampe angelegt wird.
Der Stromregler wird nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung eingeschaltet, die allgemein gleich der für die Kathodenaufhelzung
erforderlichen Zeit ist und vom Ausgang eines Zählers einer Verrbgelungsschaltung zugeführt wird, nachdem der
Zähler einen vorgegebenen Zählwert erreicht hat. Die Zeitgeberimpulse für dem Zähler werden mittels eines astabüen Multivibrators erzeugt« der eine vorgegebene Zeitkonstante besitzt,
derart, daß die Gesamtzahl der von dem Multivibrator dem Zähler zugeführten Impulse eine der für die Kathodenaufheizung
erforderlichen Zelt entsprechende Ausgangsgröße des Zählers wird. Es ist eine Rückstellvorrichtung zur Rückstellung des
Zählers unmittelbar.nach Einschaltung der Gesamtschaltung vorgesehen, derart, daß die vorgegebene Zeltverzögerung für
jede erneute Einschaltung konstant bleibt.
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Durch die Erfindung wird somit eine automatische Startschaltung
für gasgefüllte Lampen mit einer Anode und Kathode geschaffen, welcher mittels einer Zeitverzögerung der Kathodenaufheizung
der gasgefüllten Lampe Rechnung trägt und des weiteren gewähleistet, daß nach dem Zünden der Lampe diese
mit einem geregelten Strom bei einer unterhalb der Lampenzündspannung
liegenden Spannung betrieben wird und die ferner auch automatisch eine Verringerung der Heizleistung nach dem
Zünden der Lampe zur Kompensation der durch den Anodenstrom hervorgerufenen Verlustleistung bewirkt; durch die Erfindung
wird ferner auch automatisch ein Neubeginn der Zeitverzögerung für die erneute Anlegung der Zündspannung nach einem Stromausfall
gewährleistet.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung
zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
automatischen Startschaltung für eine gasgefüllte Lampe bzw. Röhre.
Die Zeichnung zeigt eine automatische Startschaltung für eine gasgefüllte Lampe 10 mit einer Anode 12 und einer Kathode
oder Heizwicklung 14. Gasgefüllte Lampen wie beispielsweise Deuteriumlampen dienen für besondere Anwendungszwecke, wo
eine Lichtquelle mit einem gegebenen Lichtspektrum benötigt wird, wie beispielsweise in der Spektralphotometrie. Eines
der Hauptprobleme in Verbindung mit derartigen gasgefüllten Lampen besteht jedoch darin, daß innerhalb einer bestimmten
Anzahl derartiger Lampen die Betriebsparameter der einzelnen Lampen jeweils von Lampe zu Lampe unterschiedlich sind.
Beispielsweise kann die Zündspannung irgendwo in einem Bereich von 125 Volt bis 250 Volt liegen, während die Betriebsspannung,
d.h. die Spannung zur Aufrechterhaltung der Leitung, nach dem Zünden der Lampe, einen Wert irgendwo im Bereich
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zwischen 40 V bis 100 V bei 200 mA Betriebsstrom besitzen kann·
Des weiteren kann der zur Verringerung der Anoden - Kathoden-Spannung
unter 125 V erforderliche Strom einen Wert im Bereich zwischen 1 und 10 mA besitzen. Des weiteren benötigen die gasgefüllten
Lampen dieses Typs eine Kathoden-Anheizzeit von 2,5 bis 3 Minuten, um nach, dem Zünden'eine einwandfreie Leitung
zu gewährleisten.
In der folgenden Beschreibung werden repräsentative Werte der Schaltbauteile unter Bezugnahme auf den Betrieb einer
Deuteriumlampe angegeben. Des weiteren sind die hauptsächlichen funktionellen Teile der Schaltung durch gestrichelt eingezeichnete
Schaltblöcke angedeutet und zum besseren Verständnis hinsichtlich der Funktion dieser Schaltblöcke bezeichnet.
Diese nach den hauptsächlichen Funktionen zusammengefaßten Teilschaltungen umfassen einen Kathodenwidclungs-Spannungsschalter
16, einen Stromregler 18, eine Verriegelungsschaltung 20, einen astabilen Multivibrator 22, eine Rückstellschaltung
24 und eine Zählvorrichtung 26.
Der Heizfaden-Spannungsschalter 16 weist einen npn-Transistor 28 auf, dessen Emitter mit der negativen Klemme einer Gleichspannungsquelle
V, von beispielsweise 13 V Gleichspannung verbunden ist. Die positive Klemme der Spannungsquelle V-ist
mit der Heizwicklung 14 über eine Leitung 29 verbunden; das andere Ende der Heizwicklung 14 ist über eine Leitung
und einen Widerstand 31 mit der Basis des Transistors 28 verbunden. Der Emitter des Transistors 28 ist über einen
Widerstand 32 (3 0hm) mit dem Kollektor verbunden; der Kollektor ist ferner mit der Kathode einer Vorspanndiode 33 verbunden,
deren Anode mit der Leitung 30 zwischen dem Widerstand 31 und der Heizwicklung 14 verbunden ist.
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ersten und einer zweiten Spannungsquelle verbunden. Eine Wechselstromquelle 35 (350 V Wechselspannung) wird über
einen Zsoliertransfonnator 36 angeschaltet, indem nan mittels eines Schalters 37 den Stromkreis arischen der Wechselstramquelle
35 und der Primärwicklung des Transformators 36 schließt. Die Sekundärwicklung des Transformators 36 liegt
mit ihrem einen Ende an Masse, während ihr anderes Ende mit der Anode einer Diode 38 verbunden ist, deren Kathode
über einen Widerstand 39 (15 kohm) mit der Leitung 34 verbunden
ist. Auf diese Weise wird eine Halbwellen-Gleichrichtspannung über den Widerstand 39 zugeführt. Die zweite Spannungsquelle V| (150 V Gleichspannung) ist mit ihrer positiven
Klemme über eine Diode 40 mit der Leitung 34 verbunden.
Der Stromregler 18 weist einen Operations- bzw. Funktionsverstärker 42 und zwei npn-Transistoren 43 und 44 auf; der
Kollektor des Transistors 44 ist über eine Leitung 45 mit der Basis des Transistors 28 des Heizwicklungs-Spannungsschalters
16 verbunden. Der Emitter des Transistors 44 liegt über einen Widerstand 46 (10 0hm) an Masse; ferner ist der
Emitter über eine Leitung 47 und einen Rückkopplungswiderstand 48 (10 kOhm) mit dem negativen Eingang des Operationsbzw· Funktionverstärkers 42 verbunden. Der Ausgang des Operations-
bzw. Funktionsverstärkers 42 ist über einen Widerstand
49 (100 0hm) mit der Basis des Transistors 43 verbunden; der Emitter des Transistors 43 ist mit der Anode einer Diode 50
verbunden, deren Kathode mit der Basis des Transistors 44 und, über einen Widerstand 51 (1 kOhm) mit Masse verbunden ist.
Der Kollektor des Transistors 43 ist über einen Vorspannwiderstand
52 (470 Ohm) mit einer Spannungsquelle +V2 (15 V
Gleichspannung) verbunden; diese Spannungsquelle liefert über eine Leitung 53 auch die Vorspannung für den Punktione verstärker 42. Die Leitung 53 ist über den Stromquellen-Überbrückungskondensator
54 (0,01 Mikrofarad) mit Masse gekoppelt.
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Ober eine Leitung 55 erhält der Operations- bzw. Funktionsverstärker
42 auch eine negative Vorspannung -V2 (-15 V Gleichspannung)
; die Leitung 55 ist ebenfalls über einen Stromquellenüberbrückungskondensator
56 (0,1 Mikrofarad) mit Masse gekoppelt.
Zwischen dem Stromregler 18 und der Verriegelungsschaltung 20 liegt ein Spannungsteiler mit den Widerständen 60 (11,8 kOhm)
und 61 (18,2 kOhm) in Reihe zwischen der Spannungsquelle -V2
und einer Leitung 62, welche den Ausgang der Verriegelungsschaltung 20 bildet. Der Knotenpunkt zwischen den Widerständen
60 und 61 ist mit dem positiven Eingang des Kooperationsbzw· Funktionsverstärkers 42 verbunden.
Die Verriegelungsschaltung 20 weist einen pnp-Transistor 64 und einen npn-Transistor 66 auf; der Kollektor des Transistors
64 ist mit der Leitung 62 verbunden, an welcher die Ausgangsgröße der Verriegelungsschaltung auftritt. Die Leitung 62
ist über einen Widerstand 67 (3 kOhm) auch mit der Basis des Transistors 66 verbunden. Der Emitter des Transistors 64 ist
über eine Leitung 68 mit einer positiven Spannungsquelle +V-verbunden,
die über Reihenwiderstände 69 (1k0hm) und 70 (3 kOhm) auch mit dem Kollektor des Transistors 66 verbunden ist. Dar
Knotenpunkt zwischen den Widerständen 69 und 70 ist mit der Basis des Transistors 64 verbunden. Der Emitter des Transistors
66 liegt über eine Leitung 71, seine Basis über einen Widerstand
72 (1 kOhm) an Masse. Die Verriegelungsschaltung 20 wird durch einen am Ausgang des Zählers 26 auftretenden Impuls
in Gang gesetzt, und zwar wird dieser auf der Leitung 75 auftretende Impuls über einen Widerstand 76 (1 kOhm) und
einen Widerstand 78 (1k0hm) der Basis des Transistors 66 zugeführt.
Der Knotenpunkt zwischen den Widerständen 76 und 78 ist über einen Glättkondensator 79 (10 Mikrofarad) mit Masse
verbunden.
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— O "*
Als Eingangegröße für den Zähler 26 dienen Zeitgeberinipulse auf
der Leitung 80, welche den Auegang des astabilen Multivibrators 22 darstellt. Der Multivibrator 22 weist einen pnp-Transistor
82 und einen npn-Transistor 83 auf; der Kollektor des Transittors 82 ist mit der Basis des Transistors 83 verbunden.
Zwischen dem Emitter des Transistors 82 und dem mit Masse verbundenen
Emitter des Transistors 83 liegt ein Kondensator 84 (100 Mikrofarad). Die Basis des Transistors 82 liegt einerseits
Ober einen Widerstand 85 (5,1 kOhm) an Masse und ist andererseits Ober Reihenwiderstände 86 (1,6 kOhm) und 87 f1 kOhm!
mit einer positiven Spannungsquelle +V1 {+ 5 V Gleichspannung)
verbunden. Der Knotenpunkt zwischen den Widerständen 86 und ist über einen Widerstand 88 mit dem Emitter des Transistors
und Ober eine Leitung 80 mit dem Kollektor des Transistor«? 83 verbunden.
Die Rückstellschaltung 24 erzeugt auf einer Leitung 90 einen
ROckstellimpuls zur Rückstellung des Zählers 26 auf Null. Die
Rückstellschaltung 24 weist einen pnp-Transistor 92 auf, lessen
Emitter mit der Spannungsquelle +V1 und dessen Basis Ober einen
Widerstand 93 (10 kOhm) mit der gleichen Spannungsquelle 4-V1
verbunden sind. Die Basis des Transistors 92 ist ferner Ober einen Widerstand 94 (1 kOhm) und einen in Reihe damit liegenden
Kondensator 95 (10 Mikrofarad) mit Masse verbunden. Dar Kollektor des Transistors 92 ist einerseits mit der Leitung
90 und andererseits Ober einen Widerstand 96 (220 0hm) miä
Masse verbunden.
Zm folgenden wird die Wirkungsweise der Schaltung erläutert: Zur Inbetriebnahme der Schaltung werden sämtliche Spannungen
gleichzeitig eingeschaltet und gleichzeitig durch Betätigung des Schalters 37 auch die Wechselstromquelle 35 mit der
Primärwicl&ng des Transformators 36 verbunden. Die Spannungsquellen bleiben dann während der gesamten Betriebsdauer der
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Bei der Einschaltung der Spannung erzeugt zunächst die Rückstellschaltung
24 einen Impuls auf der Leitung 90 zur Rüchstellung des Zählers 26. Der astabile Multivibrator 22 und
der Zähler 26 bilden eine Zeitverzögerungsschaltung, die nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitperiode einen Ausgangsinpuls
auf der Leitung 75 erzeugt. Während dieser vorgegebenen Zeitverzögerungsperiode erhält die Anode 12 der gasgefüllten
Röhre 10 ihre Zündspannung Über die Leitung 34 in Form einer Kombination aus der Halbwellen gleichgerichteten Wechselspannung
und der Gleichspannung aus der Spannungsquelle +V !etwa 400 V Scheltelspannung). Die Strombeauf schlagung der
Heizwicklung 14 erfolgt durch Anlegen einer Spannung von ©fcwa
12 V über der Heizwicklung, aus der Spannungsquelle V3 dmreh
die Heizwicklung 14, die Leitung 30, dem Widerstand 31, die Basie-Emitter-Strecke des Transistors 28 zur negativen Klemme
der Spannungsquelle V3. Nachdem der Zähler 26 seinen vorgegebenen
Zählwert, welcher die vorgegebene Zeitverzögerung anzeigt, erreicht hat, löst der auf der Leitung 75 auftretende
Impuls die Verriegelungsschaltung 20 aus, die, wie nachfolgend näher besehrieben, solange "eingestellt" "set" bleibt, wie
die Spannungsquellen angeschaltet sind. Nachdem die Verriägelungsschaltung
20 auf "EIN" gestellt ist, tritt an den Spannungsteiler-Widerständen 60 und 61 ein Potential auf,
das als Bezugsspannung für den Operations- bzw. Funktionsverstärker 42 des Stromreglers 18 dient. Nach der Einschaltung
des Stromreglers 18 fließt Strom von der Anode 12 zur Kathode oder Heizwicklung 14 der gasgefüllten Röhre 10.
Dieser Strom (von etwa 300 mA) fließt von der Heizwicklung über die Leitung 30, den Widerstand 31, die Leitung 45, die
Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 44 und äe:a Widerstand
46 nach Masse. Dieser Stromfluß durch den Widerstand 31 erzeugt einen zur Vorspannung des Transistors 28 in Sperr-
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richtung ausreichenden Spannungsabfall, derart, daß der Transistor 28 nicht-leitend ist. Somit muß der Heizwicklungsstrom
nunaehr durch den Widerstand 32 fließen, wodurch die Spannung Ober der Heizwicklung auf den Dauerbetriebswert von etwa
10 V herabgesetzt wird. Da diese Abfolge durch den Stromfluß durch die Lampe 10 statt durch die Zeitverzögerungsvorrichtung
gesteuert wird, bleibt die Leistungszufuhr zu der Heizwicklung
14 bis zur Zündung der Lampe a£ diesem hohen Wert. Sobald die Lawpe 10 gezündet hat, wird der Betriebsstrom (von etwa
300 mA) von der Niederspannungsquelle +V4 (etwa 150 V) über
die Diode 40 aufgebracht mit einem nur geringfügigen Strombeitrag aus der Wechselstromquelle 35, infolge des hohen
Widerstandswertes des Stronibegrenzerwiderstands 39 i 15 kOhir.),
Die Rückstellschaltung 24 soll gewährleisten, da3 der Zähler
26 vom "Null"-Zustand aus beginnt, da im Fall eines Stromausfalles
der Zähler 26 sich bei Stromwiederkehr in einem beliebigen Zustand befinden kann, falls er nicht rückgestellt
wird. Bei Einschaltung der Spannungsquelle +V* ist der Kor;"
densator 95 zunächst entladen. Es fließt dann Strom über die Emitterbasisstrecke des Transistors 92 und den Widerstand 94,
wodurch der Kondensator 95 aufgeladen wird. Dieser Strom schaltet den Transistor 92 durch, wodurch die Leitung 90
unter Spannung gesetzt wird. Durch diese Spannung wird der Zähler 26 in den Nullzustand zurückgestellt. Mit Aufladung
des Kondensators 95 steigt seine Spannung an. Sobald dieser Spannungsanstieg einen Punkt erreicht hat, da& über den
Widerstand 93 genügend Strom zur Beendigung und Aufrechterhaltung der Aufladung zugeführt werden kann, schaltet der
Transistor 92 ab. Der Widerstand 96 läßt die Spannung auf der Leitung 90 unter den Schwellwert des Rückstelleinga^g
des Zählers 26 absinken. Der Widerstand 96 muß hinreichend klein sein, damit die an ihm liegende Spannung unter o,7 V
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gehalten wird.
Nachdem der Zähler 26 rückgestellt ist, läuft die Zeitverzögerungsvorrichtung dann während einer vorgegebenen Zeitperiode
entsprechend der erforderlichen Einheitszeit der Lampe 10. Für eine Deuteriumlampe 10 kann diese erforderliche
Einheitszeit 2,5 bis 3 Minuten oder etwa 200 Sekunden betragen. Da Schaltungen mit langen Zeitkonstanten schwer zu verwirklichen
sind, ist eine Impulszählung aus*einem astabilen Multivibrator
vorgesehen. Auf diese Weise wird keine Tastung C"gating")
benötigt; in der Zeichnung ist der Zähler 26 als Einzelzähler dargestellt; jedoch können zwei Dekadenzähler verwendet werden,
wobei der 8-binäre Ausgang des zweiten Dekadenzählers die Ausgangsgröße für die Leitung 75 liefert. Dies würde
80 Zähltakte des Multivibrators 22 erbringen, wobei zur Erzielung der gewünschten Zeitverzögerung von 200 Sekunden eine
Impulsfolge von 2,5 Sekunden für den Multivibrator 22 ergäbe. In dem astabilen Multivibrator 22 liefern die Widerstände
86 und 85 die Vorspannung für die Basis des Transistors 82. Der Widerstand 88 und der Kondensator 84 bilden die die
Frequenz bestimmende RC-Zeitkonstante. Der Widerstand 87 bildet
den Lastwiderst and für den Transistor 83; im abgeschalteten Zustand fließt nur sehr wenig Strom durch den Widerstand 87,
derart, daß die Spannung auf der Leitung 80 , d.h. am Kollektor des Transistors 83, etwa gleich der Spannung der SpannungsquaLle
->V. ist. Durch den Widerstand 88 fließt Strom, wodurch
den Kondensator 84 aufgeladen wird. Sobald die Spannung an ' dem Kondensator 84 auf etwa 0,7 V über die durch die Widerstände
85 und 86 erzeugte Vorspannung ansteigt, wird der Transistor 82 leitend, sodaß nunmehr der durch den Transistor
82 fließende Strom in die Basis des Transistors 83 fließt und diesen einschaltet. Sobald der Transistor 83 leitet, wird
die Spannung auf der Leitung 80 annähernd gleich dem Massepotential (mit einem vernachlässigbaren Spannungsabfall an
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der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 83). Die zusätzliche
Rückkopplung durch den Widerstand 86 zur Basis des Transistors 82 halt den Transistor 82 leitend, bis der Kondensator 84 sich über den Emitter des Transistors 82 entladen
hat· Bei der Entladung des Kondensators 84 sinkt das Basispotential des Transistors 82 unter den zur Aufrechterhaltung
des Leitungszustandes erforderlichen Wert ab, so daß der
Transistor 82 in den Aus- oder Sperrzustand übergeht und hierdurch auch der Transistor 83 abgeschaltet wird, derart,
dafi die Leitung 80 wieder in ihren Anfangszustand zurückkehrt, in welchem sie etwa das Potential der Spannungsquelle
besitzt.
Der astabile Multivibrator 22 liefert fortgesetzt Impulse,
bis der Zähler 26 den vorgegebenen Zählwert (80 Zählungen) erreicht ; in diesem Zeitpunkt steigt das Potential der Leitung
75 auf den hohen Wert an.
Die Verriegelungsschaltung Io befindet sich unmittelbar nach
der Stromeinschaltung im "AUS"-Zustand, in welchem der Widerstand
69 eine Leitung des Transistors 64 und der Widerstand 72 eine Leitung des Transistors 66 verhindert. Sobald der
Impuls auf der Leitung 75 auftritt, fließt Strom durch die Widerstände 76, 78 und 72 an Masse. Der Widerstand 76 und
der Kondensator 79 bilden ein Filter für Einschaltstöße und verhindern eine vorzeitige Zündung bei der Stromeinschaltung
oder durch Rauschspitzen, die in dem System auftreten könnten. Durch den vorerwähnten StromfluB fällt an
dem Widerstand 72 eine Spannung ab, und falls diese Spannung größer als der Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors
66 ist, wird der Transistor 66 leitend, so daß Strom durch die Widerstände 69 und 70 fließt. Der durch diesen Stromfluß
an dem Widerstand 69 auftretende Spannungsabfall reicht aus, um den Transistor 64 in den leitenden Zustand zu schalten.
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Der Stromfluß aus der Spannungsquelle +V2 über die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 64 und die Reihenwiderstände 67 und 72 nach Masse erzeugt ein ausreichendes Signal,
um den leitenden Zustand des Transistors 66 nach dem Verklingen des Impulses auf der Leitung 75 aufrecht zu erhalten. Die
Verriegelungsschaltung 20 bleibt bis zur nachfolgenden Stromabschaltung
verriegelt.
Der Stromfluß von der Spannungsquelle 4-V2 durch die Emitter-Kollektorstrecke
des Transistors 64 verläuft auch durch die Leitung 62 und die Reihenwiderstände 60 und 61 zur negativen
Spannungsquelle -v 2· °βτ aus den Widerständen 60 und 61
bestehende Spannungsteiler dient zur Erzeugung einer Bezugsspannung, die am Knotenpunkt zwischen den Widerständen 60
und 61 abgenommen und dem positiven Eingang des Operationsbzw. Funktionsverstärkers 42 zugeführt wird.
Der Stromregler 18 ist im Grunde eine Spannungsfolgeschaltung, d.h. die Spannung am Emitter des Transistors 44 ist annähernd
gleich der Spannung am Knotenpunkt der Widerstände 60 und Der Widerstand 49 ist ein Strombegrenzerwiderstand zur Begrenzung
des Ausgangsstroms des Operationsverstärkers 42 zur Basis des Transistors 43. Der Transistor 43 arbeitet in
Emitter-Folgeschaltung und bewirkt eine Stromverstärkung des durch den Widerstand 49 fließenden Stromes. Die Diode 50 ist
eine Schutzdiode, welche verhindert, daß bei einem eventuellen Ausfall des Transistors 64 Hochspannung über den Widerstand
43 in die Spannungsquelle +V2 gelangt. Der Widerstand 52
dient als Strombegrenzerwiderstand zum Schutz des Transistors 43, der Widerstand 51 als Basisvorspannwiderstand flr den Transistor
44. Wird dem Verstärker 42 eine positive Spannung vom Knotenpunkt der Widerstände 60 und 61 her zugeführt, so wird der
Ausgang des Verstärkers 42 positiv; der Basis des Transistors
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wird S(XnIt eine positive Spannung zugeführt und hierdurch
der Transistor 43 leitend, so daß Strom von der Spannungsquelle +V2 über den Widerstand 52, die Kollektor-Emitterstrecke
des Transistors 43, die Diode 50 und den Widerstand 51 nach Masse fließen kann. Dieser Strorafluß erzeugt am
Widerstand 51 einen ausreichenden Spannungsabfall, daß der Transistor 44 leitend wird. In diesem Zeitpunkt fließt der
Anoden-Kathoden-Strom durch die gasgefüllte Lampe 10 über die Leitung 30, den Widerstand 31, die Leitung 55, die
Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 44 und den Widerstand
46 nach Masse. Der Stromfluß vom Verstärker 42 durch den Widerstand 49 steigt solange an, bis der Spannungsabfall
an dem Widerstand 46 annähernd gleich der dem positiven Eingang des Verstärkers zugeführten Spannung wird. Die am
Emitter des Transistors 44 auftretende Spannung wird über den -Strombegrenzerwiderstand 48 als Gegenkopplungs-Rückführung
dem invertierten Eingang des Verstärkers 42 zugeführt, wodurch der durch den Stromregler 18 fließende Strom geregelt wird»
Sobald der Transistor 44 leitet und Strom von der Anoda 12
äur Kathode 14 durch die gasgefüllte Lampe 10 fließt, wird in dem Heizwicklungs-Spannungsschalter 16 der anfänglich
leitende Transistor 28 nicht-leitend, und zwar durch die
Sperr-Vorepannung infolge des Stromflusses durch den Widerstand
31, den Transistor 44 und den Widerstand 46 nach Masse. Der Übergang des Transistors 28 in den nicht-leitenden Zustand
hat zur Folge, daß der Heizwlcklungsstrom von der positiven Klemme der Spannungsquelle V. über die Leitung 29,
die Heizwicklung 14, die Leitung 30, die Vorspanndiode 33 und den Widerstand 32 zur negativen Klemme der Spannungsquslle
V. fließt. Der Reizwicklungs-Spannungsschalter 16 bildet
daher nach der Einschaltung anfänglich zunächst einen ersten Stromweg für die Heizwicklung 14 über den Transistor 28, und
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nach der Erregung des Stromreglers 18 nach der durch den
Multivibrator 22 und den Zähler 26 bewirkten vorgegebenen Zeitverzögerung einen streiten Stromweg durch den Widerstand
32, nachdem der Transistor 28 nicht*leitend geworden ist.
Im Ergebnis hat dies zur Folge, daß anfänglich etwa 12 V
an die Reizwicklung 14 gelegt werden, während nach der Zündung
der Lampe etwa 10 V an der Heizwicklung 14 liegen.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung in Verbindung
mit einer gasgefüllten Lampe die folgenden Funktionen erfüllt
werden: Es wird eine der erforderlichen Kathoden-Anheizzeit
für die gasgefüllten Lampen angepaßte Zeitverzögerung er*
zeugt. Durch Verwendung einer Wechselstromquelle mit HaIbwellengleichrichtung
in Verbindung mit einer stromgeiregelten
Niederspannungs*Stromquelle werden zwei Effekte erzielt:
Die Zündspannung wird fortlaufend immer wieder bis zum Zünden der Lampe angelegt, und nach der Zündung der Lampe wird der
Anoden-Kathoden-Strom der gasgefüllten Lampe 10 auf einer Stromquelle niedriger Spannung geregelt. Hinsichtlich der
Leistungszufuhr an die Heizwicklung ist festzuhalten, daß
durch die Schaffung zweier diskreter Pegel für den Stromfluß
durch die Heizwicklung die Heizstromzufuhr automatisch nach der Zündung der Lampe verringert wird, als Kompensation für
die durch den Anoden-Kathoden-Strom der gasgefüllten Lampe 10 bewirkte Verlustleistung. Durch die Rückstellschaltung 24
wird die Zeitverzögerungsvorrichtung im Fall eines Stromausfalls automatisch auf Null zurückgestellt.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben, die jedoch selbstverständlich in
mannigfacher Weise abgewandelt werden können, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
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Claims (9)
1.yStart- und Betriebsschaltung für eine eine Anode und
eine Kathode mit vorgegebener Anheizzeit aufweisende gasgefüllte Röhre, dadurch gekennzelehnet, daß die
Schaltung die folgenden Schaltelemente in der angegebenen Verbindung enthält: Eine mit der Anode (12)
der gasgefüllten Lampe (10) verbundene Zündspannungsquelle (35 bis 39); eine mit der Anode (12) verbundene
Betriebsstromquelle (V,), welche die gasgefüllte Röhre (10) nach dem Zünden mit dem Betriebsstrom bei der annähernden
Betriebsspannung der Röhre beaufschlagt; Schaltmittel (16) zur Beaufschlagung der Heizwicklung (14)
der Röhre (10) mit einer ersten Heizwicklungsspannung;
eine Stromsteuervorrichtung (18) zur Steuerung des Stromflusses durch die gasgefüllte Röhre (10) nach dem Zünden;
eine Zeitverzögerungsvorrichtung (22,24,26) zur Erzeugung einer annähernd der Anheizzelt der gasgefüllten
Röhre (10) entsprechenden vorgegebenen Zeitverzögerung; auf das Ende der Zeitverzögerungsperiode ansprechende
Schaltmittel (20) zur Beaufschlagung der Stromregelverrichtung
(18); sowie auf den Stromfluß durch die gasgefüllte Röhre (10) nach der Zündung ansprechende Schaltmittel (16,31,28), mittels welcher der Heizwicklung I14)
der gasgefüllten Röhre (10) nach deren Zündung eine zweite Heizspannung zugeführt wird, die kleiner als die erste
Heizspannung ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zeitverzögerungsvorrichtung einen Zähler (26) aufweist, dem Zeitgeberimpulse zugeführt sind und der bei einem
vorgegebenen Zählwert einen Impuls als Anzeige für das
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Ende der vorgegebenen Zeitverzögerung erzeugt.
3. Schaltung nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgeberimpulse dem Zähler (26) aus einem astabilen Multivibrator (22) zugeführt sind.
4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungsvorrichtung eine Rückstellschaltung
(24) aufweist/ die bei Einschaltung der automatischen Startschaltung dem Zähler (26) einen Rückstellimpuls zuführt.
5. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprache 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Ende der vorgegebenen Zeitverzögerung ansprechenden Schaltmittel eine
Verriegelungsschaltung (20) aufweisen, die. auf den Ausgangsimpuls
des Zählers (26) nach Erreichen des vorgegebenen Zählwertes anspricht und während der Einschaltdaue? der
automatischen Startschaltung im "EIN"-Zustand verriegelt bleibt.
6. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuervorrichtung
ein Stromregler (18) ist.
7. Schaltung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß bei dem Obergang der Verriegelungsschaltung (20) in den verriegelten "EIN11-Zustand die Verriegelungsschaltung
dem Stromregler (18) ein Bezugspotential zuführt.
8. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Stromfluß durch die gasgefüllte Röhre (10) ansprechende Vorrichtung
(16) eine zwischen dem ersten und dem zweiten Wert der Heiz-
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spannungen unechaltbare Spannungequelle (V3,28,32) aufweist·
9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die umschaltbare Spannungequelle in Reihe einen normalerweise leitenden Schalter (28) und parallel zu dem Schalter
(28) einen Spannungsabfallwiderstand (32) aufweist.
10· Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schalter ei» Transistor (28) ist, der in Sperrrichtung vorgespannt und damit nicht-leitend ist, sobald
die gasgefüllte RShre (10) stromleitend wird.
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Legal Events
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