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Elektronische Vorrichtung zum Erzeugen von periodischen Lichtblitzen
Die Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung zum Erzeugen von periodischen
Lichtblitzen.
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Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Herstellung
von Alarmvorrichtungen, die das Aussenden von Notrufen und/oder das Melden einer
Position ermöglichen, beispielsweise der Position eines Bootes auf dem Meer oder
von in Schwierlukeiten befindlichen Bergsteigern.
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Beispielsweise sind bereits Positionsmarkierer bekannt, die auf See
in der Nähe eines Bootes oder eines Schiffbrüchigen abgeworfen werden, damit dessen
Position signalisiert wird, indem bei Tag ein farbiger Rauch oder bei Nacht periodische
Lichtblitze ausgesandt werden. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann zum Ausrüsten
von Licht
oder Licht und Rauch erzeugenden Markierern verwendet
werden, wobei dieser Verwendungszweck nicht als Einschränkung zu verstehen ist.
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Es sind bereits Blinkfeuer bekannt geworden, die periodisch Lichtblitze
aussenden. Solche Blinkfeuer werden beispielsweise bei der Straßenbeschilderung
verwendet, um vor dem Vorhandensein eines Hindernisses zu warnen, oder aber auf
den abwerfbaren Notbojen, mit welchen U-Boote ausgerüstet sind.
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Bei diesen Anwendungsfällen sind die verwendeten Blinkfeuer verhältnismäßig
platzraubende Vorrichtungen.
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Ziel der Erfindung ist es, solche Blinkfeuer kleinen Volumens zu schaffen,
die leicht in Taschenlampen oder in abwerfbare Markierer eingebaut werden können
und die in der Lage sind, bei Speisung aus einer Batterie mehrere Stunden lang zu
arbeiten.
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Dieses Ziel wird mittels einer elektronischen Vorrichtung ztlm Erzeugen
von periodischen Lichtblitzen, mit einer Blitzröhre, über welche sich ein erster
Kondensator entlädt, erreicht, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist,
daß ein zweiter Kondensator über einen Widerstand mit dem ersten Kondensator parallelgeschaltet
und an die Klemmen der Blitzröhre angeschlossen ist, und daß der zweite Kondensator
zwei parallele Entladungskreise hat, die mit Einrichtungen versehen sind, welche
aufeinanderfolgend den ersten Entladungskreis und danach mit einer gewissen Verzögerung
den zweiten Entladungskreis schließen, wobei die Schließung des zweiten Entladungskreises
die in dem zweiten Kondensator bleibende Energie freisetzt, durch deren Abfließen
die Zündung der Blitzröhre bewirkt wird.
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Der erste Entladungskreis des zweiten Kondensators besteht vorzugsweise
aus einer Z (Zener)-Diode, die mit einem RC-Glied in Reihe geschaltet ist, welches
einen mit einem Widerstand
parallelgeschalteten dritten Kondensator
geringer Kapazität aufweist.
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Der zweite Entladungskreis des zweiten Kondensators besteht vorzugsweise
aus einem mit der Primärwicklung eines Transformators in Reihe geschalteten Thyristor,
und die Spannung an den Klemmen des dritten Kondensators ist an den Steueranschluß
des Thyristors angelegt. Die von der Sekundärwicklung des Transformators gelieferte
Spannung ist an die Zündelektrode der Blitzröhre angelegt.
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Das Ergehnis der Erfindung ist ein neues Produkt, welches aus einem
periodische Lichtblitze erzeugenden elektronischen Generator besteht.
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Die Vorteile dieses Generators sind sein geringer Platzbedarf, sein
verringertes Gewicht und die Möglichkeit, ihn aus einer Batterie mit Strom zu versorgen,
was es ermöglicht, ihn als Taschengerät herzustellen, welches beispielsweise von
Bergsteigern dazu benutzt werden kann, Notsignale auszuschicken, die in sehr großer
Entfernung sichtbar sind.
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Der für ein fehlerfreies Arbeiten erforderliche Energieverbrauch ist
gering. 12 Joule bis 14 Joule werden der Blitzröhre während jeder Entladung zugeführt,
so daß ein aus einer geeigneten Batterie gespeister Generator nach der Erfindung
mehrere Stunden lang alle zwei Sekunden einen Lichtblitz aussenden kann.
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Bei dem Generator nach der Erfindung werden übliche Bauelemente verwendet,
deren Herstellungspreis gering ist, und die Kosten des Gerätes sind nicht hoch.
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Ein Generator nach der Erfindung enthält kein bewegliches Teil und
er ist sehr betriebssicher.
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Er enthält eine Sicherheitsvorrichtung, durch die der Durchschlag
des
Hauptkondensators vermieden wird. Er kann außerdem einen synchron mit den Lichtblitzen
automatisch arbeitenden Steuerkreis enthalten.
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Ein Ausführunysbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild der Bauelemente und der elektronischen
Stromkreise einer Vorrichtung nach der Erfindung.
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Diese Vorrichtung wird aus einer Gleichstromquelle 1 niedriger Spannung,
beispielsweise eine Taschenlampenbatterie, mit elektrischem Strom versorgt.
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In dem besonderen Anwendungsfall, in welchem die Vorrichtung für einen
auf See abwerfbaren Markierer bestirnmt ist, ist die Batterie 1 vorzugsweise eine
Meerwasserbatterie, die Leistung abgeben kann, sobald sie mit dem Meerwasser in
Berührung kommt.
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Die von der Batterie 1 gelieferte Spannung wird durch einen Transistor
T1, der mit der Primärwicklung eines Transformators TR1 in Reihe geschaltet ist,
in bekannter Weise in ein aus Rechtecksignalen gebildeten Wechselstrom umgeformt.
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Die Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung wird über einen einstellbaren
Widerstand P1 in Gegenkopplung wieder der Basis des Transistors T1 zugeführt, so
daß der Transistor T1 abwechselnd gesperrt und gesättigt wird und als Multivibrator
arbeitet. Die an dem Kollektor des Transistors T1 erscheinende Rechteckspannung
wird durch den Transformator TR1 erhöht. Sie wird danach durch eine Diode D1 gleichgerichtet
und lädt einen Kondensator C2 großer Kapazität auf.
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Der Teil der Schaltung, der soeben beschrieben wurde, ist ein bekannter
Umformer, der einen Gleichstrom niedriger Spannung in einen Gleichstrom hoher Spannung
umformt.
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Eine Gasentladungslampe oder Blitzröhre 2 ist an die Klemmen des ersten
Kondensators C2 angeschlossen. Diese Blitzröhre 2 hat eine Zündelektrode 3.
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Die Entladung des Kondensators C2 über die Röhre 2 erzeugt einen Lichtblitz.
Diese Entladung erfolgt periodisch; beispielsweise alle zwei Sekunden, wenn die
Zündelektrode 3 einen Impuls sehr hoher Spannung empfängt, der die Zündung der Röhre
2 bewirkt.
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Ein zweiter Kondensator C3, dessen Kapazität viel geringer ist als
die des Kondensators C2 ist über einen hohen Widerstand R2 und einen veränderlichen
Widerstand P2 an die Klemmen des Kondensators C2 angeschlossen. Der Kondensator
C3 lädt sich in der gleichen Zeit wie der Kondensator C2 auf, aber wegen der hohen
Zeitkonstanten R2.P2.C3 auf eine niedrigere Spannung.
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An die Klemmen des Kondensators C3 ist ein erster-Stromkreis angeschlossen,
der aus der Primärwicklung eines Transformators TR2 und einem mit dieser in Reihe
geschalteten elektronischen Schalter TH1 gebildet ist, welcher aus einem Thyristor
mit einem Steueranschluß 4 besteht.
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Die Sekundärwicklung des Transformators TR2 ist an die Zündelektrode
3 der Blitzröhre 2 angeschlossen.
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An die Klemmen des Kondensators C3 .ist ein zweiter Stromkreis angeschlossen,
der aus einer Z-Diode Z1 besteht, die mit einem Widerstand R3 und einer Parallelschaltung
aus einem dritten Kondensator C4 und einem Widerstand R4 in Reihe geschaltet ist.
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Die Spannung an den Klemmen des Kondensators C4 speist den Steueranschluß
4 des Thyristors TH1.
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Damit der Kondensator C2 vor dem Risiko eines Durchschlags in dem
Fall geschützt ist, in welchem die Blitzröhre 2
oder das Kippsystem
nicht funktionieren, ist ein Entladungskreis für den Kondensator C2 vorgesehen,
der aus einem Widerstand RA in Reihenschaltung mit einem Thyristor THA besteht.
Der Steueranschluß des Thyristors THA wird über zwei in Reihe geschaltete Z-Dioden
ZA und ZB gesteuert.
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Man verwendet zwei in Reihe geschaltete Dioden, um eine ausreichend
hohe resultierende Schwellenspannung zu erzielen, die geringfügig höher ist als
die Ladespannung des Kondensators C2 bei normalem Gebrauch und niedriger als die
Durchschlagspannung desselben. Der Wert des Widerstands RA ist so gewählt, daß eine
Beschädigung des Kondensators C2, des Thyristors THA und des Umformers vermieden
wird. Wenn der Thyristor THA einmal gezündet ist, bleibt er zwar im EIN-Zustand,
der Umformer hat jedoch die Eigenschaft, daß sein Stromverbrauch abnimmt, wenn die
Ladung über einen bestimmten Wert zunimmt, der erreicht wird, wenn der Entladungskreis
über den Widerstand RA und den Thyristor THA in Betrieb ist. Es besteht somit nicht
die Gefahr, daß eine übermäßige Erwärmung des Transistors T1 erreicht wird.
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Diese Ausbildung ist für die wiederholten Benutzungen des Geräts wichtig,
bei welchen Stöße zu befürchten sind, die die Blitzröhre beschädigen können.
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Der Entladungskreis der Blitzröhre 2 enthält einen Widerstand R5,
an dessen Klemmen man während der Entladungsw blitze eine hohe Spannung abnehmen
kann. Diese Spannung kann dazu dienen, den Betrieb einer Vorrichtung in Synchronismus
mit den Lichtblitzen zu steuern. Beispielsweise in dem besonderen Anwendungsfall,
in welchem der Lichtblitzgenerator auf einem abgeworfenen Positionsmarkierer montiert
ist, der einen Raucherzeuger aufweist, dient die Spannung an den Klemmen des Widerstands
R5 während des ersten Lichtblitzes zum Aile-zen eines pyrotechnischen Zünders I,
der die raucherzeugende Masse entzündet. Das Verbrennen
der raucherzeugenden
Masse bewirkt das Abbrennen der Isolation der mit dem Zünder I verbundenen Drähte
und das Kurzschließen derselben, die den Widerstand R5 überbrücken, was vorteilhaft
ist.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn die Spannung an den
Klemmen des Kondensators C3 die Durchbruchsspannung der Z-Diode Z1 erreicht, beginnt
die Entladung des Kondensators C3 über die Z-Diode Z1 und die Widerstände R3 und
R4, was bewirkt, daß der Kondensator C4 aufgeladen werden kann. Sobald die Spannung
an den Klemmen des Kondensators C4 in einer Zeit, die in der Größenordnung von einigen
Mikrosekunden liegt, ausreichend groß geworden ist, wird der Thyristor TH1 gezündet.
Die von dem Kondensator C3 gelieferte Energie zum Aufladen des Kondensators C4 ist
ein kleiner Bruchteil der Energie, die er gespeichert hat (die Aufladungszeit des
Kondensators C4 ist wesentlich geringer als die Entladungszeit des Kondensators
C3), so daß während des EIN-Zustands des Thyristors THl die Entladung des Kondensators
C3 der Primärwicklung des Transformators TR2 einen großen Impuls zuführt.
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Der Spannungsimpuls, der die Primärwicklung des Transformators TR2
durchquert, hat, beispielsweise, eine Amplitude in der Größenordnung von 100 V,
und der Transformator TR2 formt ihn in einen Spannungsimpuls von, beispielsweise,
3 kV um, der zum Zünden der Blitzröhre 2 ausreicht.
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Der Kondensator C2 entlädt sich nun vollständig über die Blitzröhre
2, wobei ein Lichtblitz erzeugt wird. Wenn der Kondensator C2 einmal entladen ist,
hört die Zündung der Blitzröhre auf und der Zyklus beginnt wieder.
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Der Widerstand P2 ist ein Potentiometer, mittels welchem die Periodizität
der Lichtblitze genau reguliert werden kann, indem auf die Aufladungszeitkonstante
des Kondensators
C3 eingewirkt wird, die gleich dem Produkt R2.P2.C3
ist.
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Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann über die lediglich
als Beispiel beschriebene Ausführungsform hinaus eine Vielzahl von Abwandlungsmögichkeiten
der Vorrichtung.