DE2414851C3 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Gleichspannungsimpulsen mit annähernd konstanter Spannungszeitfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordig zur Erzeugung von Gleichspannungsimpulsen mit iäiicrnd konstanter Spannungszeitfläche aus einer wankenden sinusförmigen Versorgungswechselinnung, mit einer Gleichrichter- und Glättungsanordig zur Erzeugung einer geglätteten Gleichspannung aus der Versorgungswechselspannung und mit einer von der geglätteten Gleichspannung beaufschlagten Zerhackeranordnung zur Erzeugung der Gleichspannungsimpulse aus der geglätteten Gleichspannung, wobei die Ze-hackeranordnung im Sinne einer ananernd konstanten Spannungszeitfläche der Gleichspannungsimpulse gesteuert ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist durch die britische Patentschrift 11 17 436 bekannt. Als Zerhakkeranordnung dient bei der bekannten Einrichtung ein von einem Multivibrator gesteuerter Schalttransistor. Das Tastverhältnis der Ausgangsspannung des Multivibrators wird mit Hilfe der Ausgangsspannung eines Vergleichers gesteuert, der die Ausgleichspannung der Schaltungsanordnung, die mittels eines Glättungskondensators aus den Gleichspannungsimpulsen gebildet wird, mit einer Referenzspannung vergleicht.

Durch die französische Patentschrift 20 44 523 ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Gleichspannungsimpulsen mit annähernd konstanter Spannungszeitfläche aus einer schwankenden Versorgungsgleichspannung bekannt. Die Schaltungsanordnung weist eine von der Versorgungsgleichspannung beaufschlagte Zerhackeranordnung zur Erzeugung der Gleichspannungsimpulse auf. Aus diesen wird mittels eines Glättungskondensators eine Ausgangsgleichspannung gebildet. Die Zerhackeranordnung enthält einen periodisch geöffneten und geschlossenen Schalter. Das Tastverhältnis einer den Schalter steuernden Rechteckimpulsspannung wird von Koinzidenzpunkten einer Sägezahnspannung mit einer Vergleichsspannung bestimmt. Der Anstieg der Sägezahnspannung ist dabei von der Spannung der ungeregelten Eingangsgleichspannung und die Höhe der Vergleichsspannung von dem Unterschied zwischen der Ausgangsspannung und einer Referenzspannung abhängig. Der Rechteckimpulserzeuger besieht bei der bekannten Anordnung aus einem Differenzverstärker, an dessen einem Eingang die Sägezahnspannung und an dessen anderem Eingang die Vergleichsspannung liegt.

Die vorstehend beschriebene, bekannte Schaltungsanordnung benötigt zur Ausregelung von Versorgungsspannungsschwankungen durch Störgrößenaufschaltung der Versorgungsspannung also einen Sägezahngenerator, eßbei dem der Anstieg der Sägezahnspannung von der ungeregelten Versorgungsgleichspannung gesteuert wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, bei der die Versorgungsspannung eine sinusförmige Wechselspannung ist, mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine Ausregelung von Versorgungsspannungsschwankungen durch Störgrößenaufschaltung der Versorgungsspannung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Zerhackeranordnung ein Differenzverstärker in Spannungskomparatorschaltung verwendet ist, an dessen Betriebsspannungsklemmen die geglättete Gleichspannung gelegt ist, an dessen Ausgang die Gleichspannungsimpulse abgenommen werden, dessen invertierender Signaleingang an eine von der Versorgungswechselspannung über eine weitere Gleichrichteranordnung abgeleitete, den gleichen Schwankungen wie die Versorgungswechselspannung unterworfene Sinushalbwellenspannung angeschlossen ist und dessen nichtinvertierender Signaleingang an eine Referenzgleichspannung angeschlossen ist, die so klein bemessen ist, daß ihre Schnittpunkte mit der Sinushalb-

,enspannung in den annähernd linearen Flankenbereichen der S.nushalbw eilen liegen.

Leslie eines Sägezahngenerator zur Steuerung Dei ■ durch die französische Patentschrift 2Q 4-4 522 κ kannten Anordnung wird bei der Erfindung eine r^ichrichteranordnung verwendet, die um inseriienden Sienaleingang des Differenz'erstärker eine '■inushalbw'eilenspannung zuführt und an die Yersorungswechselspannung angeschlossen ist. so daß der Aufwand gering bleibt. ι

Wenn eine höhere Ausganssleitung erwuns.cn'. ist. gemäü einer Ausgestaltung der Erfindung der Aii«an« des Differenzverstärker mit dem Signalein-σ efner Leistungsschallstufe verbunden sein, an Ifren ßetriebsspannungsklemmen ebenfalls die geglättete Gleichspannung gelegt ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung rd die geglättete Gleichspannung aus einem Doppei- *U Gleichrichter mit nachgeschaheiem Giäuungskon-Hensaior entnommen und die Sinushalbws.I!enspannung aus einem Zweiweg- oder Einweg-Gieichnchter. der an der gleichen Wicklung eines Netztransformators wie der vorerwähnte Doppelweg-Gleichrichter liegt.

Die Schaltungsanordnung der Erfindung ist besonders geeignet," die Spannung zur Speisung der Heizeinrichtung des die Aufzeichnung vornehmenuen 7eieers bei einem Registriergerät mit temperatursensiiiver Aufzeichnung zu regeln. Dabei ist der nichtinver-,ierenden Eingangsklemme des Differenzverstärker zusätzlich eine von der Schreibgeschwmdigkeit des Registriergerätes abhängige Gleichspannung im Sinne einer Erhöhung der Heizleistung mit zunehmender Schreibgeschwindigkeit zugeführt

Die Erfindung wird anhand von fünf Figuren erläutert. Die Flg. K 2 und 3 steilen den zeitlichen Verlauf von Spannungen an einzelnen Klemmen des Differenzverstärkers dar. Die F ig.4 zeigt em Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach aer Erfindung.

In der F i g. 5 ist eine Schaltung zur Gewinnung einer schreibgeschwindigkeitsabhängigen Zusatzspannung

^Indern Koordinatensystem der F i g. 1 ist der zeitliche Verlauf einer geglätteten Gleichspannung U₅. einer Konstantspannung LM. einer Sinushalbwellenspannung IA und einer pulsierenden Spannung LV dargestellt. wobei die Gleichspannung L'_B an den Beinebsspannungskkmmen eines Differenzverstärker in Spannungskomparatorschaltung anliegt. Als ein derartiger Verstärker kann ein Operationsverstärker verwendet werden mit einem hohen inneren Verstärkungsfaktor. bei dem die Gegenkopplungsschleife unterbrochen ist Die Konstantspannung LM ist an den nichiinvertierenden Eingang des Differenzverstärker gelegt, wahrend die Sinushalbwellenspannung L's am invertierenden Eingang des Verstärkers liegt. Am Ausgang des Verstärker kann dann die impulsförmige Spannung Uu abgenommen werden. Beim Schaubild nach Fig. 1 ist der Einfachheit halber angenommen, daß die Konstantspannung LM und die Gleichspannung Lh gleiche Größe haben. Der Vertärker arbeitet so. daß. wenn die Spannung am nichtinvertierenden Eingang kleiner ist als die Spannung am invertierenden Eingang, der Ausgang des Verstärkers gesperrt ist Sind dagegen beide Spannungen an den Eingangsklemmen des

^ucl . ^v . . . ο _j„- ;<-t A\a siniichalhwellen·

Verstärkers gieicn giuu· ^v-. — — ——

spannung am invertierenden Eingang kleiner als de Konstantspannung am nichtinvertierenden Eingang, so steht an der Ausgdngskiernme dei Differenzverstärker eine Spannjng an. deren Große von der Große der Gleichspannung bestimmt :$l D;e Breite der Impulse wird demnach von den Augenblicken der Koinzideru der Konsunispar.nung ma der Sinushalbw eilenspannung besummL Der KoinzKknziai! ist wsedeium abhängig von der gewählten Große der Konstanupannung und der Steilheit und aamit der Amplitude der Sinushaibv, eüenspannung Ls Dse Hohe der impulse der :· Ausgangsspannung L_v des Differcnzv erstarken; is: üjrch die GroS-e der Gleichspannung L'-=, gegeben.

Im Diagramm der F i g. 2 ;s·. dargestellt, wie sich d:e Fische der Rechteckimpu'ise der Ausga.n?sspannung L ^- ändert, wenn s;ci die Gieschspannung Ls urn den Beirag un!eseri;ch vergröäeri. Es" isi ersichtlich, daß carr..¹. auch die Impuishohe der ;mpu!sförmigen Spannung L_v JLs L_K uäcnsu Eine gleichgerichtete \'ergrö3enjng JL^. iirfär-.ri jedoch auch die Sinushalbweüenspannung L^:s» die rr.it der Gieichspannung L^:s ϊ: verkoppelt isl Die Konstantspannung Lx ist klein gegenüber der Sinushaibweiiensparsnung Ls dami: die Konstantregelung der Spannungszeiuläche der paisi-erenden Spannung möglichst proponional zur Ariderung der Betriebsgleichspannung erfoigx. An der F i g. 2 ist zm ;j erkennen. da3 bei der höheren Arrspinude der Spannung Li τ- AL^:s ihre Anstjegsfianken steiler sind und deshalb die Koinzidenzpunkie mit der Konstanispannung Lx näher beieinander liegen. Die Reih-eckimpuise der Ausgangsspannup.g LV. werden also nicht nur infoige der gröSer gewordenen Betriebsgleichspannung höher, sondern auch schmäler, so daß sich für die einzelnen Impulse eine gleichbleibende Fläche ergibt und damit die Spannungszeitfläche der Ausgangsspannung LV trotz Vergrößerung der Betriebsgleichspannung L^:=

j5 erhalten bieibt.

Im Diagramm der F i g. 3 wird zur Erläuterung der Wirkung einer einstellbaren Konstanispannung davon ausgegangen, daß die Betriebsgleichspannimg L'3 und die Sinushalbw eüensBannung Lk nicht veränderlich sind Die Betnebsgleichspannung isu wie beim Beispiel der F i g. l. gleich groß der Konstanispannung Lx angenommen. Die Impulsbreite der pulsierenden Spannung LV wird also, wie beim Beispie! der Fig. 1. von den Koinzidenzpunkten der Konstantspannung und der 4> Sinushalbwellenspannung bestimmt Die Höhe der lmpulse ist durch die Betriebsgleiehspar.nung L^:5 gegeben. Wird nun unter Beibehaltung von L^ und L^;s eine höhere Konstantspannung L'k ~ J L\ gewählt, so wandern die Koinzidenzpunkte an den Flanken der 50 Sinushalbw eilenspannung nach oben und die Impulse werden breiter. Ihre Höhe bleibt bei gleichbleibender Betriebsgleichspannung Lk gleich.

Beide Vorgänge, der nach Fig. 2 und nach Fig. lassen sich miteinander so kombinieren, daß Betriebs-55 spannungsschwankungen die Spannungszeilfläche einer Ausgangsspannung nicht ändern, die Spannungszeitfiäche jedoch durch eine gewählte Änderung der Konstantspannung an einen äußeren Einfluß angepaßt werden kann.

60 Die F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung. An die Sekundärwicklung eines Netztransformators 1 ist eine Gleichrichterbrücke 2 angeschlossen, aus deren Gleichspannungsdiagonale die Betnebsgleichspannung Lk für

65 einen Differenzverstärker 3 in Spannungskomparatorschaltung bezogen wird. Die gleiche Betnebsgleichspannung speist auch eine aus zwei Transistoren 4 urtd bestehende Leistungsstufe 6. In der Kollektorzuleitung

des Transistors 5 liegt eine Heizwicklung 7 eines Heizzeigers. Aus der Betriebsgleichspannung Ub wird mittels eines Spannungsteilers 8, der aus einem Widerstand 9 und einer Zenerdiode 10 besteht, eine Konstantspannung abgeleitet. Diese Konstantspannung wird über den Abgriff eines weiteren Spannungsteilers, der aus einem Widerstand 11 und einem Potentiometer 12 besteht, über einen Eingangswiderstand 13 dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 zugeführt. An den Enden der Sekundärwicklung des Netztransformators 1 liegt außerdem eine Doppelweg-Gleichrichterschaltung, die aus Gleichrichterdioden 14 und 15 gebildet ist. Die gleichgerichtete Spannung wird nicht gesiebt und stellt deshalb eine Sinushalbwellenspannung Us mit einer Frequenz von 100Hz dar. Sie wird über einen Widerstand 16 an den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 gelegt. Der invertierende Eingang ist über einen weiteren Widerstand 17 mit Masse verbunden. Die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 4 ist bereits mit der Beschreibung der F i g. 2 erläutert worden. Es sind auch Abwandlungen der Schaltung nach F i g. 4 denkbar, beispielsweise kann die Sinushalbwellenspannung Us auch über eine zweite Gleichrichterbrücke gebildet werden. Es ist jedoch auch möglich, als Sinushalbwellenspannung eine aus einer Einweg-Gleichrichtung hervorgegangene 50-Hz-Spannung zu verwenden.

Fig.5 zeigt eine Schaltung zu Ableitung einer Spannung, die abhängig ist von der Schreibgeschwindigkeit eines Registriergerätes mit thermosensitiver Schrift, dessen Heizzeiger eine von Schwankungen der Versorgungsspannung unabhängige Leistung abgeben soll, bei dem jedoch aus einer Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit resultierende größere Wärmebedarf nachgeregelt werden kann. Zu diesem Zweck ist ein aus einem Kondensator 30 und Widerständen 31 bis 34 bestehendes Differentiationsglied vorgesehen, das an den nicht dargestellten Verstärker für das Meßwerk des Registriergerätes angeschlossen wird und dessen Zeitkonstante so eingestellt ist, daß ein Signal von 0 bis 10 Hz Schreibfrequenz und etwa 10 mm Schreibbreite die Heizleistung noch nicht ändert. Bei größerer Schreibgeschwindigkeit wird dieses Signal über einen Widerstand 35 invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 36 zugeführt, der als Präzisionsgleichrichter geschaltet ist. Dazu wird vom Ausgang des Differenzverstärkers 36 über eine Diode 37 eine Ausgangsgleichspannung Uc bezogen, die an den nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 der Schaltung nach der Fig.4 angelegt wird. Der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers 36 liegt an Masse, der invertierende Eingang ist über eine weitere Diode 38 an die Ausgleichsspannung angeschlossen. Der Diode 38 ist ein Widerstand 39 parallelgeschaltet. Veränderliche Papiervorschubsgeschwindigkeiten des Registrierers werden dadurch berücksichtigt, daß die Widerstände 32 33 und 34 mittels eines Schalters 40 eine Parallelschal tung eines Widerstandes 41 erhalten können. Dei Widerstand 41 kann mit einem Transistor 42 abhängig von dem Betrieb eines Paiertransportmotors kurzge schlossen werden. Bei gestopptem Papiervorschub wire der Transistor 42 gesperrt und damit wird di( Heizleistung erniedrigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Gleichspannungsimpulsen mit annähernd konstanter Spannungszeitfläche aus einer schwankenden sinusförmigen Versorungswechselspannung, mit einer Gleichrichter- und Glättungsanordnung zur Erzeugung einer geglätteten Gleichspannung aus der Versorgungswechselspannung und mit einer von der geglätteten Gleichspannung beaufschlagten Zerhackeranordnung zur Erzeugung der Gleichspannungsimpulse aus der geglätteten Gleichspannung, wobei die Zerhackeranordnung im Sinne einer annähernd konstanten Spannungszeitfläche der Gleichspannungsimpulse gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerhackeranordnung ein Differenzverstärker (3) in Spannungskomparatorschaltung verwendet ist, an dessen Betriebsspannungsklemmen die geglättete Gleichspannung (Ub) gelegt ist, an dessen Ausgang die Gleichspannungsimpulse abgenommen werden, dessen invertiertender Signaleingang an eine von der Versorgungswechselspannung über eine weitere Gleichrichteranordnung (14, 15) abgeleitete, den gleichen Schwankungen wie die Versorgungswechselspannung unterworfene Sinushalbwellenspannung (Us) angeschlossen ist und dessen nichtinvertierender Signaleingang an eine Referenzgleichspannung angeschlossen ist, die so klein bemessen ist, daß ihre Schnittpunkte mit der Sinushalbwellenspannung (Us) in den annähernd linearen Flankenbereichen der Sinushalbwellen liegen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Differenzverstärkers (3) mit dem Signaleingang einer Leistungsschaltstufe (6) verbunden ist, an deren Betriebsspannungsklemmen ebenfalls die geglättete Gleichspannung ( Cb) gelegt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geglättete Gleichspannung (Uh) aus einem Doppelweg-Gleichrichter (2) mit nachgeschaltetem Glättungskondensator entnommen wird und die Sinushalbwellenspannung (Us) einem Zweiweg- oder Einweg-Gleichrichter (14, 15) entnommen wird, der an der gleichen Wicklung eines Netztransformatos (1) wie der vorerwähnte Doppelweg-Gleichrichtcr(2) liegt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ihre Verwendung bei einem Registriergerät mit temperatursensitiver Aufzeichnung zur Speisung der Heizeinrichtung des die Aufzeichnung vornehmenden Zeigers, wobei der nichtinvertierenden Eingangsklemme des Differenzverstärkers (3) zusätzlich eine von der Schreibgeschwindigkeit des Registriergerätes abhängige Gleichspannung (Uc) im Sinne einer Erhöhung der Heizleistung mit zunehmender Schreibgeschwindigkeit zugeführt ist.

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