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Elektronische Ansteuerungsschaltung für Anzeigelampen Die Erfindung
betrifft eine elektronische Ansteuerungsschaltung für Anzeigelampen mit nichtlinearer
Kennlinie, insbesondere für Luftfahrtgeräte.
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Derartige Schaltungen sollen so geschützt sin, daß-KurzschlUsse der
Anzeigelamps oder deren Fassungen die Schaltung selbst nicht zerstören. Zusätzlich
soll im Kurzschlußfalle eine möglichst geringe Wärmeentwicklung auftreten. In Luftfahrtgeräten
sind sehr viele Anzeigelampen und eine dementsprechende Vielzahl von Ansteuerungsschaltungen
nötig. Aus Kostengründen muß deshalb die Ansteuerungsschaltung möglichst einfach
aufgebaut sein.
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Aus der Literaturstelle Richter, Schaltungsbuch der Transistortechnik,
3. Auflage, Seite 175 ist es grundsätzlich bekannt, Transistoren von Netzgeräten.
mit einer elektronischen Schaltungsanordnung gegen Kurzschluß zu sichern. Eine derartige
Schaltung arbeitet nach Art eines bistabilen Multivibrators.
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Beim tberschreiten eines bestimmten Spannungswertes kippt der Multivibrator
und schaltet einen weiteren Transistor, der das Netzgerät abschaltet. Diese Schaltung
erfordert eine Vielzahl von Bauteilen. Sie kann schon aus diesem Grunde nicht zur
Sicherung einer Ansteuerungsschaltung für Anzeigelampen in Betracht gezogen werden.
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Auch Schaltungen mit Kennlinien, wie sie in der Fig.1 dargestellt
sindeignen sich nicht als Ansteuerungsschaltungen für Anzeigelampen. In Fig. 1 ist
ein Strom/Spannungsdiagramm der an der Anzeigelampe abfallenden Spannung und des
diese durchfließenden Stromes dargestellt. Der Anzeigelampe ist eine Ansteuerungsschaltung
vorgeschaltet. Die Kennlinie der Anzeigelampe ist mit L bezeichnet. Die Kennlinie
A gilt für eine Ansteuerungsschaltung mit Strombegrenzung. Die Kennlinien B und
C stellen eine "einziehende" Strombegrenzung dar. Schaltungen mit derartigen Kennlinien
in der Praxis zu verwirklichen, erfordert einen großen schaltungstechnischen Aufwand.
Beim normalen Betrieb der Anzeigelampe arbeitet diese am Arbeitspunkt D. Im Kurzschlußfall
(UL = O) ist bei der Kennlinie A mit einer großen Verlustleistung, im Beispielsfalle
8,4 W, zu rechnen.
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Bei dem Kennlinienverlauf B ergibt sich im Kurzschlußfall immerhin
noch eine Verlustleistung von 2,1 W. Besonders nachteilig ist, daß in beiden Fällen
die Verlustleistung während der gesamten Ktirzschlußzeit auftritt. Bei der Kennlinie
C ist die Verlustleistung im Karzschlußfall zwar praktisch Null. Dieser Kennlinienverlauf
eignet sich Jedoch nichts da die Kennlinie C die Kennlinie L der Anzeigelampe schneidet
und sich diese deshalb nicht auf ihren Arbeitspunkt D bringen läßt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ansteuerungsschaltung für Anzeigelampen
vorzuschlagen, die bei Kurzschluß abschaltet und bei der hierzu zusätzliche Schaltungsmittel
erforderlich sind.
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Nach der Erfindung wird obige Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Konstantstromquelle,
welche eine Strombegrenzungskenn--linie aufweist, der Anzeigelampe vorgeschaltet
ist, daß parallel zur Anzeigelampe eine Spannungskontrollschaltung geschaltet ist,
die bei einem Kurzschluß im Schaltungszweig der Anzeigelampe auf einen Spannungswert
anspricht, der unterhalb des Schnittpunktes der Kaltwiderstandsgeraden der Anzeigelampe
und der Strombegrenzungskennlinie liegt, und daß beim Ansprechen der Spannungskontrollschaltung
diese die Konstantstromquelle abschaltet. Tritt bei dieser Ansteuerungsschaltung
ein Kurzschluß in der Anzeigelampe bzw. deren Fassung auf, dann sinkt demzufolge
die Spannung an der Spannungskontrollschaltung. Diese sperrt dann die Konstantstromquelle.
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Dadurch, daß die Ansprechspannung der Spannungskontrollschaltung unterhalb
der Kaltwiderstandsgeraden der Anzeigebnpe liegt, ist das Einschalten der Anzeigelampe
ohne Schwierigkeiten möglich. Die Zeitspanne zwischen dem Auftreten des Kurzschluæes
und dem Abschalten der Konstantstromquelle ist äußerst gering, so daß eine unerwünscht
große Wärmeentwicklung mit Sicherheit vermieden ist.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannungskontrollschaltung einen Schalttransistor aufweist, dessen Basis
an einem der Anzeigelampe parallel liegenden Spannungsteiler und dessen Kollektor
an der Basis eines die Konstantstromquelle bildenden Transistors liegt. Ersichtlich
erfordert diese Schaltung für die Kurzschlußsicherheit nur wenige zusätzliche Bauelemente.
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Die Ansteuerschaltung liegt an einer Betriebsspannungsquelle.
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Das Signal, das von der Anzeigelampe angezeigt werden soll, liegt
an einem Signaleingang, Vorzugsweise ist parallel zum Signaleingang die Basis-Emitterstrecke
eines Eingangstransistors geschaltet, der beim Auftreten des anzuzeigenden Signals
gesperrt wird. Ferner liegt zwischen dem Kollektor des Eingangstransistorsund der
Basis des Schalttransistorsder Spannungskontrollschaltung ein Kondensator, der beim
Sperren <les Eingangstransistors
einen Einschaltimpuls an den
Schaltransistor leitet. Parallel zu dem Kondensator ist eine Diode geschaltet, über
die beim Abschalten des Signals, d.h. leitend werden des Eingangstransistors, der
Schalttransistor und damit der Transistor der Konstantstromquelle gesperrt wird.
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In einer Weiterbildung der Erfindung liegt der Kollektor des Eingängstransistors
über einen Widerstand an der Betriebsspannung. Nach einem Kurzschluß-ist die Ansteuerungsschaltung
hierbei durch einmaliges Aus- und Einschalten des Signaleingangs betriebsbereit
zu machen.
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Eine andere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kollektor
des Eingangstransistors über einen Widerstand an einer Impulsquelle liegt. Diese
gibt beispielsweise Rechteckimpulse mit einer Frequenz von etwa 1 Hz ab. In diesem
Fall wird die Ansteuerungsschaltung nach einem Kurzschluß durch einen Impuls der
Impulsquelle wider betriebsbereit geschaltet.
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In der folgenden Zeichnungsbeschreibung sind zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die bereits beschriebenen
Kennlinien Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Ansteuerungsschaltung
Fig. 3 ein spezielles Schaltungsbeispiel und Fig. 4 ein Strom/Spannungsdiagramm
der erfindungsgemäßen Ansteuerungsschaltung.
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In Fig. 2 ist einer Anzeigelampe 1 eine Konstantstromquelle 2 vorgeschaltet.
Die Anzeigelampe 1 und die Konstantstromquelle 2 liegen in Serie zwischen den Polen
3 und 4 einer Betriebsspannung. Die an der Anzeigelampe 1 abfallende Spannung UL
wird in einer Spannungskontrollschaltung 5 verarbeitet. Auf die Spannungskontrollschaltung
wirkt ferner an einem Eingang 6 das anzuzeigende
Signal ein. Die
Spannungskontrollschaltung steuert den Stromgenerator 2.
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In Fig. 3 ist die Konstantstromquelle 2 von einem Transistor T 1 mit
Vorwiderstånden R 1 und R 2 gebildet. Zwischen dem Spannungapol 4 und der Basis
des Transistors T 1 liegen zwei Dioden D 1 und D 2 in Serie, die den Transistor
T 1 im Betriebsfall mit einem im wesentlichen konstanten Basisstrom versorgen.
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Die Spannungskontrollschaltung 5 weist einen Spannungsteiler bestehend
aus den Widerständen R 3 und R 4 auf. Dieser Spannungsteiler liegt parallel zur
Anzeigelampe 1 an dem Kollektor des Transistors T 1. Am Abgriff des Spannungsteilers
liegt die Basis eines Schalttransistors T 2, dessen Emitter über eine Diode D 3
an den Pol 3 angeschaltet ist. Der Kollektor des Schalttransistors T 2 ist über
einen Widerstand R 5 mit der Basis des Transistors T 1 verbunden.
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An den Signaleingang ist ein Schalter 7 angeschaltet, dessen Schaltzustand
von der Anzeigelampe 1 angezeigt werden soll.
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Dem Signaleingang ist Uber einen Widerstand R 6 die Basis eines Eingangstransistors
T 3 nachgeschaltet, dessen Kollektor Uber einen Widerstand R 7 am Pol 4 liegt. Der
Widerstand R 8 dient zur Vorspannung der Basis des Transistors T 3.
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Weiterhin liegen zwischen dem Kollektor des Eingangstransistors T
3 und der Basis des Schalttransistors T 2 ein Kondensator C und eine Diode D 4 parallel.
Eine strichliert dargestellte Leitung 8 stellt eine Alternativlösung dar, bei der
der Widerstand R 7 nicht am Pol 4, sondern an einer Impulsquelle liegt.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Ansteuerungsschaltung für die Anzeigelampe
1 ist im folgenden anhand der Fig. 4 beschrieben.
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Wird der Schalter 7 am Signaleingang geschlossen, dann sperrt der
bis dahin leitende Eingangstransistor T 3. Die Spannung an dessen Kollektor steigt
an und über den Kondensator C gelangt ein positiver Anschaltimpuls an die Basis
des Transistors T 2, dieser wird leitend und schaltet über den Widerstand R 5 den
Transistor T 1, so daß dieser ebenfalls leitend ist. Er gibt einen konstanten Strom
an die Anzeigelampe 1 ab. An dem noch kalten Widerstand der Anzeigelampe fällt eine
Spannung ab, die so groß ist, daß der Schalttransistor T 2 selbst nach dem Abklingen
des Impulses über den Kondensator C leitend bleibt. In der Fig. 4 ist die Kaltwiderstandsgerade
der Anzeigelampe 1 mit E und ihre Kennlinie mit L bezeichnet. Nach kurzer Zeit arbeitet
die Anzeigelampe 1 im Arbeitspunkt D. Die Betriebsspannung beträgt im Beispielsfalle
28 V.
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Tritt in der Anzeigelampe oder deren Fassung ein Kurzschluß auf, dann
folgt der Strom/Spannungsverlauf der Strombegrenzungskennlinie G. Sobald die Spannung
im Abschaltpunkt F kleiner ist als der entsprechende Wert auf der Kaltwiderstandsgeraden
E sperrt der Schalttransistor T 2. Dies hat zur Folge, daß auch der Transistor T
1 gesperrt wird. Somit tritt am Transistor T 1 keine Verlustleistung mehr auf.
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Nach dem Beseitigen des Kurzschlues wird die Ansteuerungsschaltung
durch Öffnen und Schließen des Schalters 7 wer betriebsbereit geschaltet. Hierbei
wird beim Schließen des Schalters 7 der Eingangstransistor T 3 erneut gesperrt,
so daß erneut ein Anschaltimpuls an die Basis des Transistors T 2 gelangt. Falls
die Verbindungsleitung 8 zu einer Impulsquelle vorgesehen ist, erübrigt sich nach
einem Kurzschluß das Öffnen und Schließen des Schalters 7, da der Transistor T 2
und damit auch der Transistor T 1durch den ersten Impuls nach dem Kurzschluß wieder
eingeschaltet wird. Die während des Kurzschlusses auftretenden Impulse führen nicht
zu einer Verlustleistung, die den Transistor T 1 zerstören könnte.
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Beim normalen Betrieb der Ansteuerungschaltung, d. h.
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ohne Kurzschluß, wird beim Öffnen des Schalters 7 der Transistor T
3 leitend. Hierdurch wird über die Diode D 4 der Schalttransistor T 2 und damit
auch der Transistor T 1 gesperrt. Es fließt kein Strom durch die Anzeigelampe 1.