DE2505453A1 - BRIGHTNESS CONTROL CIRCUIT - Google Patents
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Description
Λ-ENrANWALT DIPL.-PHYS. DR. W. LANGHOFF Rechtsanwalt B. LANGHOFF*Λ-ENrANWALT DIPL.-PHYS. DR. W. LANGHOFF Attorney B. LANGHOFF *
MÜNCHEN 81 WISSMANNSTRASSE 14 · TELEFON 932774 ■ TELEGRAMMADRESSE: LANGHOFFPATENT MÜNCHENMUNICH 81 WISSMANNSTRASSE 14 · TELEPHONE 932774 ■ TELEGRAM ADDRESS: LANGHOFFPATENT MUNICH
München, den 11.2.1975 Unser Zeichen : 55-1523Munich, February 11, 1975 Our reference: 55-1523
Esquire, Inc., 488 Madison Avenue, New York, N.Y., USAEsquire, Inc., 488 Madison Avenue, New York, N.Y., USA
HelligkextssteuerungsschaltungHelligkexts control circuit
Die Erfindung betrifft Helligkeitssteuerungsschaltungen für Entladungslampen hoher Leuchtdichte, etwa Quecksilberdampflampen, die zwei Elektroden und keine Heizvorrichtung aufweisen und bezieht sich insbesondere auf verbesserte Steuerschaltungen, die. aus Gründen der Sicherheit und zur Bildung vieler einphasiger und dreiphasiger Verbindungen von der Lampenschaltung getrennt sind. ■The invention relates to brightness control circuits for discharge lamps high luminance, such as mercury vapor lamps that have two electrodes and no heating device in particular, to improved control circuits that. for the sake of safety and for the formation of many single-phase and three-phase connections are disconnected from the lamp circuit. ■
Quecksilberdampflampen und andere Lampen hoher Leuchtdichte mit Metallzusätzen sind weitverbreitet zum Beleuchten großer Flächen, etwa Kaufhäuser oder Schulen und dergleichen, weil sie im Vergleich -zn' Glühlampensystemen einen hohen Wirkungsgrad und haben und nur geringer Wartung bedürfen. Derartige Systeme sind weit verbreitet, obgleich noch keine befriedigende Lösung des Problems gefunden wurde, wie die Beleuchtung verringert werden kann, wenn nicht die volle Beleuchtung benötigt wird. Will man die Beleuchtung dort, wo normalerweise mit Entladungslampen hoher Leuchtdichte beleuchtetMercury lamps and other lamps of high luminance with metal additives are widely used for illuminating large areas, such as department stores, schools and the like, because they compared 'incandescent systems -zn high efficiency and have and require little maintenance. Such systems are widely used, although no satisfactory solution has been found to the problem of how to dim the lighting when full lighting is not required. If you want the lighting where normally illuminated with high luminance discharge lamps
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S'.andiger allgemeiner Vertreter nach § 46 PatAnwO, zugelassen bei den Landgerichten München I undS'.andiger general representative according to § 46 PatAnwO, admitted to the regional courts Munich I and
wird, verringern, so war es bisher nötig, entweder einige der Lampen des Systems auszuschalten oder ein zweites Glüh- oder Leuchtstofflampensystem einzuschalten.will decrease, so it was previously necessary to either some of the lamps of the system or a second incandescent or fluorescent lamp system to turn on.
Das Ausschalten einiger weniger Lampen - und nicht anderer - ergibt eine unbefriedigende Gesamtsteuerung und erhöht die Kompliziertheit des Systems, da zusätzliche Leitungen und Schaltvorrichtungen benötigt werden usw. Ein zweites System erhöht gleichfalls die Kompliziertheit des gesamten Beleuchtungssystems beträchtlich. In diesem zweiten Fall sind nämlich zusätzlich zu weiteren Leitungen und Schaltvorrichtungen weitere Befestigungsvorrichtungen, Lampen und sogar weitere Bedienungseinrichtungen erforderlich.Turning off a few lights - and not others - yields an unsatisfactory overall control and increases the complexity of the system, since additional lines and switching devices are needed, etc. A second system also adds considerable complexity to the overall lighting system. In this second case, in addition to further lines and switching devices, there are further fastening devices, lamps and even more controls are required.
Erst vor kurzem wurde eine System entwickelt, das den Einbau einer Helligkeitssteuerungsvorrichtung direkt in das Netz einer Entladelampe hoher Leuchtdichte ermöglicht. Dieses System ist Gegenstand der US-Patentanmeldung 353 793 vom 23. April 1973, einer Zusatzanmeldung der inzwischen fallen gelassenen US-Patentanmeldung 238 800 vom 28. März 1972. Bevor dieses System auf den Markt kam, nahm man allgemein an, daß bei Verringerung des Energieverbrauchs bei einer Entladelampe hoher Leuchtdichte Kathodenzerstäubung auftreten würde, was innerhalb der Lampe Schaden anrichten würde. Hierdurch würde die Lebensdauer der Lampe beträchtlich verringert und außerdem unerwünschtes Flackern auftreten. Ferner verursachten die bestehenden Helligkeitssteuerungsschaltungen für Glüh- und Leuchtstofflampen das Erlöschen einer Entladungslampe hoher Leuchtdichte, weil derartige Schaltungen die Lampen kurzfristig während jedes Zyklus ausschalten. Dieses System war zwar für Glüh- und Leuchtstofflampen annehmbar, nicht jedoch für Entladungslampen hoher Leuchtdichte. Eine derartige Lampe erfordert nämlich, wenn sie einmal ausgeschaltet ist, eine relativ lange Abkühlzeit, bevor sie wilder angeschaltet werden darf.Only recently has a system been developed that allows the installation of a Brightness control device directly into the network of a discharge lamp enables high luminance. This system is the subject of U.S. Patent Application 353,793 filed April 23, 1973, an addendum US patent application 238,800 dated March 28, 1972, which has since been dropped. Before this system came on the market, It was generally believed that when the power consumption of a high-luminance discharge lamp was reduced, sputtering would occur what would cause damage inside the lamp. This would reduce the life of the lamp considerably and undesirable flickering also occurs. Furthermore, the existing brightness control circuits for incandescent and fluorescent lamps caused the extinguishing of a high-luminance discharge lamp, because such circuits switch off the lamps briefly during each Switch off cycle. This system was acceptable for incandescent and fluorescent lamps, but not higher for discharge lamps Luminance. Namely, such a lamp requires once is switched off, a relatively long cool-down period before it can be switched on more wildly.
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Man hat jedoch gefunden, daß bei Verwendung einer Helligkeitssteuerschaltung, die keine Aus-Zeit während halber Zyklen im Lampenstrom verursachte, sondern die so steuerbar war, daß ihr Effektivwert geändert werden konnte, ohne Verweilzeit bei Null zu haben, auch ein Entladungssystem hoher Leuchtdichte helligkeitsgesteuert werden konnte. Die Verringerung des durch eine Entladungslampe hoher Intensität fließenden Stroms kann ohne Beschädigung der Lampe so gesteuert werden, indem Strom um ein zugehöriges Ballastelement geleitet wird und dadurch für einen Teil des halben Zyklus der Lampenstrom reduziert wird, vorausgesetzt daß eine derartige Betätigung nicht bewirkt, daß der Nebenschlußstrom zu den Zeiten fließt, wenn Spannung und Strom des zugehörigen Ballastelementes entgegengesetzt gepolt sind.However, it has been found that when using a brightness control circuit, the no off-time during half cycles in the lamp current caused, but which was controllable in such a way that its effective value could be changed without having a dwell time at zero, Also a high luminance discharge system is brightness controlled could be. The reduction in the current flowing through a high-intensity discharge lamp can be controlled without damaging the lamp by adding current to an associated ballast element is conducted and thereby the lamp current is reduced for part of the half cycle, provided that such Actuation does not cause the shunt current to flow at the times when the voltage and current of the associated ballast element are oppositely polarized.
Da die Phaseneinstellung von Ballastspannung und -strom so wichtig war, wurden Steuerkreis und Lampenkreis über dieselben Netzleitungen betätigt, obwohl es bei anderen Steuerkreistypen üblich ist, eine Netzleitung · für die Lampenstromkreise und eine andere für die Steuer- und Schaltelemente vorzusehen. Wenn bei bekannten Systemen die Steuerung und LampenStromkreise getrennt mit einer Leitungsquelle verbunden waren, so traten oft Überspannungen auf, und die Sicherungen brannten durch. Dies war nicht nur schädlich, sondern jede Lichtvorrichtung mußte auch eine eigene Schutzsicherung und einen eigenen Lichtschalter besitzen. Ferner war die Steuerschaltung für eine Drei-Phasen-Schaltung ganz anders als diejenige für eine Ein-Phasen-Schaltung. Es mußte also eine Schaltung für die Ein-Ehasen-Anwendung und eine ganz andere Schaltung für die Drei-Phasen-Anwendung hergestellt werden, anstelle einer einzigen Grundschaltung, die durch einfache Veränderung oder Hinzufügung weiterer Elemente zu einer Ein-Phasen- oder Drei-Phasen-Schaltung gemacht werden konnte. " -.-■""Since the phase adjustment of ballast voltage and current was so important control circuit and the lamp circuit were operated by the same power lines, although it is common in other control circuit types, a power cable · for the lamp circuits d un provide another for the control and switching elements. If, in known systems, the control and lamp circuits were connected separately to a line source, overvoltages often occurred and the fuses blew. Not only was this harmful, but each lighting device had to have its own safety fuse and its own light switch. Further, the control circuit for a three-phase circuit was quite different from that for a one-phase circuit. So a circuit had to be produced for the single-phase application and a completely different circuit for the three-phase application, instead of a single basic circuit that could be made into a single-phase or three-phase circuit by simply changing or adding further elements -Circuit could be made. "-.- ■""
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung als Teil einer Helligkeitssteuerschaltung für eine Entladungslampe hoher Leuchtdichte zu schaffen, bei der getrennte Stromleitungen für die Lampe, die Steuerung und den Schaltkreis vorgesehen sein sollen, wodurch diese Teile wirksam voneinander isoliert sind.The invention is therefore based on the object of providing an improved device as part of a brightness control circuit for a To create a high-luminance discharge lamp with separate power lines for the lamp, the controller and the circuit should be provided, whereby these parts are effectively isolated from each other.
Ferner soll eine verbesserte Helligkeitssteuerschaltung für eine Entladungslampe hoher Leuchtdichte geschaffen werden, die mit nur geringfügiger Änderung sowohl in einem Ein-Phasen- als auch in einem Drei-Phasen-Kraftverteilungssystem arbeiten kann.Furthermore, an improved brightness control circuit for a discharge lamp of high luminance is to be created, which with only slight change can work in both a one-phase and a three-phase power distribution system.
Schließlich soll eine verbesserte Vorrichtung als Teil einer Helligkeitssteuerschaltung für eine Entladungslampe hoher Leuchtdichte geschaffen werden, die als Teil eines Steuernetzwerkes einen steuerbaren Unijunktion-Transistor aufweist, wodurch die Flexibilität der Steuerung erhöht wird und die Kosten der einzelnen Bestandteile verglichen mit bekannten Steuernetzwerken gesenkt werden.Finally, an improved device is intended as part of a brightness control circuit be created for a discharge lamp of high luminance, which as part of a control network a controllable Unijunction transistor, whereby the flexibility of the control is increased and the cost of the individual components can be reduced compared to known control networks.
Vorzugsweise ist die Helligkeitssteuerschaltung nach der Erfindung für Gasentladungslampen hoher Leuchtdichte mit zwei in Serie zu der Lampe liegenden Vorwiderständen versehen und mit einer Steuerschaltung, die einen Nebenschluß zu einem der Widerstände bildet.The brightness control circuit is preferably according to the invention for high-luminance gas discharge lamps provided with two series resistors connected to the lamp and with a control circuit, which forms a shunt with one of the resistors.
Dieser Nebenschluß umfaßt vorzugsweise einen steuerbaren Triac, dessen Spannung von einem Transformator kommt, welcher den Kraftverteilungskreis für die Lampe von einer steuerbaren Spannungsquelle trennt, die zur Bestimmung der leitenden Zeit des Triacs dient.This shunt preferably comprises a controllable triac, the voltage of which comes from a transformer which forms the power distribution circuit for the lamp separates from a controllable voltage source, which is used to determine the conductive time of the triac.
Die Steuerspannung wird durch ein Signal gesteuert, dessen Spannung phasengleich mit der Wechselstromspannung ist, etwa über einen Transformator-gespeisten Brückengleichrichter mit Zenerdiodenregelung, der mit der Leitung verbunden ist. Ein mit der gesteuerten Spannung verbundener Unijunktion-Transistor ist ebenfallsThe control voltage is controlled by a signal, its voltage is in phase with the AC voltage, for example via a transformer-fed bridge rectifier with Zener diode control, connected to the line. A unijunction transistor connected to the controlled voltage is also
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so geschaltet, daß er durch eine Spannung von einem zeitkonstanten Netzwerk gesteuert werden kann.Das Ausgangssignal ; des Unijunktion -Transistors wird in der Ausgangsleitung von der Steuerschaltung an das Gatter eines Triacs gelegt. Die Steuerspannung der Steuerschaltung wird durch zwei mit der Kathode verbundene Zenerdioden abgeschnitten, so daß der steuerbare Nebenschluß7Triac nur dann leitet, wenn die Spannung über den Nebenschluß an das Reaktanzglied mit dem hindurchfließenden Strom polgleich ist.switched so that it is driven by a voltage of a time constant Network can be controlled. The output signal; of the university job -Transistor is placed in the output line from the control circuit to the gate of a triac. The control voltage of the Control circuit is made by two Zener diodes connected to the cathode cut off so that the controllable shunt 7 Triac only conducts when the voltage across the shunt to the reactance element has the same polarity as the current flowing through it.
Eine variable Verbindung von Widerstand und Diode kann in einem Drei-Phasen-Kraftverteilungssystem mit jedem von drei Brückengleichrichtern und auch mit jedem von drei steuerbaren Unijunktion-Transistoren in drei getrennten Steuernetzwerken verbunden sein zum Betrieb in drei getrennten Entladungslampennetzwerken, wobei ein Netzwerk seine Energie aus jeder der Phasen bezieht. Diese einfache Verbindung erfordert keine zusätzlichen Sicherungen für jedes Steuernetzwerk oder für jedes Lampennetz und beeinträchtigt nicht die Trenneigenschaften des Steuernetzwerkes von den einzelnen Stromkreisen für jedes Lampennetz, wodurch das Ein-Phasen-System und das Drei-Phasen-System effektiv identisch gemacht werden.A variable connection of resistor and diode can be made in a three-phase power distribution system with each of three bridge rectifiers and also with each of three controllable uni-function transistors be connected in three separate control networks for operation in three separate discharge lamp networks, wherein a network draws its energy from each of the phases. This simple connection doesn't require any additional backups for each Control network or for each lamp network and does not affect the separating properties of the control network from the individual circuits for each lamp network, making the one-phase system and the three-phase system effectively identical.
Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben. In der Zeichnung zeigt:The invention is explained below with reference to schematic drawings described in addition to several exemplary embodiments. In the Drawing shows:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer HeIligkeitssteuervorrichtung nach der Erfindung;1 shows a schematic circuit diagram of a preferred embodiment of a brightness control device according to the invention;
Fig. 2 eine Darstellung der Kurvenform zur Veranschaulichung des Amplituden-Phasen-Verhältnisses in der Lampenspannung und des Bereiches heller und abgedunkelter Ströme in der in Fig. 1 gezeigten Schaltung;2 shows a representation of the waveform to illustrate the amplitude-phase relationship in the lamp voltage and the range of light and darkened currents in the circuit shown in Figure 1;
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Fig. 2a ein Diagramm, das die relativen2a is a diagram showing the relative
Ströme für den hellen und abgedunkelten Zustand zeigt;
Fig. 2b ein Diagramm, das die Summierung von Strömen zeigt, um einen zwischen hell und
abgedunkelt liegenden Zwischenwert zu erzielen;Shows currents for the light and darkened state;
2b is a diagram showing the summation of currents in order to achieve an intermediate value lying between light and darkened;
Fig. 3 ei-n Diagramm zur Darstellung des Amplituden-Phasen-Verhältnisses bei verschiedenen wichtigen Spannungen und Strömen in der Schaltung nach Fig. 1;Fig. 3 e in diagram showing the amplitude-phase relationship in several important voltages and currents in the circuit of FIG. 1;
Fig. 4 ein schematisches Teildiagramm zur Darstellung der Verbindung mehrfacher Steuerelektroniken in einem einzigen Steuersystem nach der Erfindung;Fig. 4 is a schematic partial diagram to illustrate the Connection of multiple control electronics in a single control system according to the invention;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer abgeänderten Ausführungsform zur Begrenzung der Regelung der Steuerschaltung nach der Erfindung;5 is a block diagram of a modified embodiment for limiting the regulation of the control circuit according to the invention;
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform zur Begrenzung der Regelung der Steuerschaltung nach der Erfindung;6 shows a block diagram of a further embodiment to limit the regulation of the control circuit according to the invention;
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer anderen. Ausführungsform zur Begrenzung der Regelung der Nebenschlußschaltung nach der Erfindung;Fig. 7 is a block diagram of another. Embodiment for limiting the control of the shunt circuit according to the invention;
Fig. 8 ein schematisches Teildiagramm einer anderen Steuerschaltung nach der Erfindung;8 is a partial schematic diagram of another control circuit according to the invention;
Fig. 9 ein Teil-Blockschaltbild einer anderen Anordnung ' des Triacmoduls nach der Erfindung;9 is a partial block diagram of another arrangement the triac module according to the invention;
Fig. 10 ein Teil-Blockschaltbild einer anderen Anordnung des Triacmoduls nach der Erfindung;Fig. 10 is a partial block diagram of another arrangement of the triac module according to the invention;
Fig. 11 ein Teil-Blockschaltbild einer anderen Anordnung des Triacmoduls nach der Erfindung unter Verwendung eines Autotransförmators hoher Reaktanz;Fig. 11 is a partial block diagram of another arrangement of the triac module of the invention using a high reactance autotransformer;
Fig.. 12 ein Teil-Blockschaltbild einer abgeänderten Ausführungsform eines Triacmoduls nach der Erfindung unter Verwendung ebenfalls eines Autotransformators hoher Reaktanz;Fig. 12 is a partial block diagram of a modified embodiment a triac module according to the invention using also an autotransformer high Reactance;
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Fig. 13 ein Teil-Blockschaltbild einer abgeänderten Anordnung eines Triacmoduls nach der Erfindung, ebenfalls unter Verwendung eines Autotransformators, und13 is a partial block diagram of a modified arrangement a triac module according to the invention, also using an autotransformer, and
Fig. 14 ein Teil-Blockschaltbild einer anderen Anordnung desFig. 14 is a partial block diagram of another arrangement of the
Triacmoduls nach der Erfindung, ebenfalls unter Verwendung eines Autotransformators.Triac module according to the invention, also using an autotransformer.
Fig. 1 zeigt die Gasentladungslampe 10 hoher Intensität, im folgenden Lampe genannt, die mit zwei Drosseln 12 und 14 als induktive Vorwiderstände in Reihe geschaltet ist. Die gesamte Anordnung ist mit zwei Netzleitungen 16 und 18 verbunden. Ein steuerbarer Nebenschluß in Form eines Triacs 20 ist parallel zur Drossel 14 geschaltet, wobei die erste Hauptelektrode 22 des Triacs mit der Netzleitung 16 und die zweite Hauptelektrode 24 mit einem Verbindungspunkt zwischen den zwei Drosseln verbunden ist. Die Steuerelektrode 26 ist so geschaltet, daß sie den Widerstand 28, der auch mit der Netzleitung 16 verbunden ist, nebenschließt. Widerstand 30 und Kondensator 32 sind in Reihe miteinander und parallel zur Drossel 14 geschaltet und wirken als Schutzschaltung, um zu verhindern, daß der Triac 2 0 falsch gesteuert wird. Es sind zwei Diodenpaare 34, 36 und 38, 40 mit der Steuerelektrode 2 6 verbunden. Sie liefern die Steuerspannung an den Triac 20, der aus dem Transformator 42 gespeist wird. Diese Dioden sind kreisförmig in Serie geschaltet, wobei die Verbindungspunkte der Dioden 34 und 36 sowie der Dioden 38 und 40 miteinander verbunden sind. Die Dioden 34, 36, 38 und 40 liefern einen leichten Spannungsabfall nach vorn und blockieren den Remanenzbereich des Transformators 42, wodurch ein falsches Zünden des Triacs 2o verhindert wird. Alles zwischen und innerhalb des Transformators 42 und seinem zugehörigen Lastwiderstand 52 und der Drossel 14 wird als zur Triac-Baugruppe 15 gehörend betrachtet.1 shows the high-intensity gas discharge lamp 10, hereinafter referred to as lamp, which is connected in series with two chokes 12 and 14 as inductive series resistors. The entire arrangement is connected to two power lines 16 and 18. A controllable shunt in the form of a triac 20 is connected in parallel with the choke 14, the first main electrode 22 of the triac being connected to the power line 16 and the second main electrode 24 being connected to a connection point between the two chokes. The control electrode 26 is connected in such a way that it shunts the resistor 28 , which is also connected to the power line 16. Resistor 30 and capacitor 32 are connected in series with one another and in parallel with choke 14 and act as a protective circuit to prevent triac 2 0 from being incorrectly controlled. Two pairs of diodes 34, 36 and 38, 40 are connected to the control electrode 26. They supply the control voltage to the triac 20, which is fed from the transformer 42. These diodes are connected in series in a circular manner, the connection points of the diodes 34 and 36 and of the diodes 38 and 40 being connected to one another. The diodes 34, 36, 38 and 40 supply a slight voltage drop to the front and block the remanence range of the transformer 42, as a result of which incorrect ignition of the triac 2o is prevented. Everything between and within the transformer 42 and its associated load resistor 52 and the inductor 14 is considered to be part of the triac assembly 15.
Wenn der Triac 20 leitet und einen vollständigen Nebenschluß um die Drossel 14 bildet, fließt ein Strommaximum (in Fig. 2 und 3 als "voller Lampenstrom" bezeichnet) durch die Lampe 10. AndererseitsWhen the triac 20 conducts and is completely shunted around the Choke 14 forms, a current maximum (referred to in FIGS. 2 and 3 as "full lamp current") flows through the lamp 10. On the other hand
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fließt dann, wenn der Triac 20 nicht leitet, ein Stromminimum durch die Lampe 10, das in Fig. 2 und 3 als "abgeschwächter Lampenstrom" bezeichnet ist. Leitet nun der Triac 2 0 während eines Teils des Zyklus, wie in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist, so kann der Strom durch die Lampe 10 und folglich die daraus resultierende Beleuchtung zwischen den Werten des abgeschwächten und des vollen Lampenstroms variieren. Eine kurze Leitdauer des Triacs 20 erzeugt eine Kurve 101, eine etwas längere Leitdauer erzeugt eine Kurve 103 und eine noch längere Leitdauer eine Kurve 105. Hieraus ergibt sich, daß eine einfache Steuerung der Leitzeit des Triacs 20 eine'einstellbare Beleuchtung der Lampe 10 ergibt.then flows through a minimum current when the triac 20 is not conducting the lamp 10, which in Figs. 2 and 3 as "attenuated lamp current" is designated. Now conducts the triac 2 0 during part of the cycle, as shown in dashed lines in Fig. 2, the current can through the Lamp 10, and consequently the lighting resulting therefrom, vary between the values of the attenuated and the full lamp current. A short conduction period of the triac 20 generates a curve 101, a somewhat longer conduction period generates a curve 103 and an even longer conduction period a curve 105. It follows that a simple control the lead time of the triac 20 an 'adjustable lighting of the lamp 10 results.
Die Steuerung der Leitzeit des Triacs 20 erfolgt über die mit dem Transformator 42 verbundene steuerbare Steuerspannungsschaltung. Um die Wirkungsweise der Steuerspannung besser zu verstehen, seien einige zusätzliche Phasenbeziehungen angeführt, was am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Spannung an der Drossel 14 (Reaktanzspannung) eilt dem Lampenstrom um etwa 85° und der Netzspannung um etwa 30° voraus.The control of the conduction time of the triac 20 takes place via the controllable control voltage circuit connected to the transformer 42. In order to better understand the mode of operation of the control voltage, some additional phase relationships are given, which can best be seen from Fig. 3 can be seen. The voltage across the choke 14 (reactance voltage) leads the lamp current by about 85 ° and the mains voltage by about 30 °.
Der Triac 2 0 sollte erst dann leitend gemacht werden, wenn der Strom durch und die Spannung an der Drossel 14 beide gleichpolig sind, entweder positiv oder negativ. Wird der Triac 20 leitend, wenn die Spannung an der Drossel und ^äer hindurchfließende Strom nicht gleichpolig sind, so tritt ein als "halbzyklische Leitung" bekanntes Phänomen auf.The triac 2 0 should only be made conductive when the current through and the voltage across the choke 14 are both homopolar, either positive or negative. The triac 20 is conductive when the voltage The current flowing through the choke and the outside is not homopolar a phenomenon known as "semi-cyclic conduction" occurs.
Die Lampe würde dann in jedem halben Zyklus von dunkel zu hell auf The lamp would then go from dark to light every half cycle
leuchten, würde das Auge durch Flackern irritieren und die Lampe schädigen .shine, would irritate the eye by flickering and damage the lamp .
In den positiven Halbwellen wird der Strom, der durch die Drossel 14 fließt, erst beim Punkt 107 positiv. Zu dieser Zeit ist die Reaktanzspannung bereits positiv. Die Reaktanzspannung wird an der Stelle 109 negativ, obwohl der durch die induktiven Vorwiderstände fließende Strom noch positiv ist. Der Bereich 111, in dem eine Steuerspannung angelegt werden kann, ist demnach der zwischen den Punkten 107 und 109 liegende Bereich.In the positive half-waves, the current flowing through the choke 14 flows, only positive at point 107. At this time the reactance voltage is already positive. The reactance voltage is at the point 109 negative, although the current flowing through the inductive series resistors is still positive. The area 111 in which a control voltage can be applied, is therefore the area between points 107 and 109.
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Der Transformator 42 wird über die Sekundärwicklung 44 des Leistungstransformators 46, dessen Primärwicklung an die Netzleitungen 16 und 18 angeschlossen ist, mit Leistung versorgt. Ein Ende der Sekundärwicklung 44 ist mit einer Sicherung 48 verbunden. Ein Ende der Sekundärwicklung 44 ist mit einer Sicherung 48 verbunden. An die beiden Seiten der Primärwicklung des Transformators 42 sind einseitig geerdete Lastwiderstände 50 und 52 angeschlossen. Die Leistungsübertragung von der Sekundärwicklung 44 des Transformators 46 zu der Primärwicklung des Transformators 42 geschieht über eine in beiden Stromrichtungen wirkende Spannungssteuereinrichtung in Form von mit ihren Kathoden verbundenen Zenerdioden 54 und 56 in Verbindung mit einem Triac 58. Es ist bekannt, daß wahlweise die Zenerdioden 54 und 56 auch mit ihren Anoden verbunden sein können und in derselben Weise arbeiten.The transformer 42 is via the secondary winding 44 of the power transformer 46, its primary winding to the power lines 16 and 18 is connected, is supplied with power. One end of the secondary winding 44 is connected to a fuse 48. One end of the secondary winding 44 is connected to a fuse 48. Both sides of the primary winding of the transformer 42 are grounded at one end Load resistors 50 and 52 connected. The transfer of power from the secondary winding 44 of the transformer 46 to the primary winding of the transformer 42 takes place via a voltage control device which acts in both directions of current in the form of a voltage control device connected to its cathodes Zener diodes 54 and 56 in connection with a triac 58. It is known that optionally the Zener diodes 54 and 56 also with their anodes can be connected and work in the same way.
Es ist auch bekannt, daß der Steuerimpuls für den Triac, der eine induktive Last steuert, vorzugsweise eine kontinuierlich angelegte Steuerspannung statt eines momentan angelegten Impulses sein soll. Aus Fig. 1 ergibt sich, daß die mit ihren Kathoden verbundenen Zenerdioden 54 und 56 mit den Hauptelektroden des Triacs 58 in Reihe geschaltet sind und daß die. gesamte Anordnung, wie vorstehend erwähnt, mit der Sekundärwicklung 44 des Transformators 46 in Reihe geschaltet ist. Es ist leicht ersichtlich, daß die Steuerspannung von der Sekundärwicklung 44 phasengleich mit der Spannung an den Leitungen 16 und 18 gespeist ist. Diese Spannung ist in Fig. 3 mit "Steuerspannung" bezeichnet. Sie ist in jedem Fall mit der Spannung der Netzleitungen 16 und 18 phasengleich. .It is also known that the control pulse for the triac, which is an inductive Load controls, preferably a continuously applied control voltage instead of a momentarily applied impulse. From Fig. 1 it can be seen that the Zener diodes 54 connected to their cathodes and 56 are connected in series with the main electrodes of triac 58 and that the. entire arrangement, as mentioned above, with the secondary winding 44 of the transformer 46 is connected in series. It is It can easily be seen that the control voltage from secondary winding 44 is fed in phase with the voltage on lines 16 and 18 is. This voltage is referred to in FIG. 3 as "control voltage". she is in any case in phase with the voltage of the power lines 16 and 18. .
Mit der Steuerelektrode des Triacs 58 ist die Kathode eines steuerbaren Unijunction-Transistors 60 verbunden. Die Steuerelektrode des steuerbaren Unijunction-Transistors 60 ist über ein Potentiometer 62 mit einer gleichgerichteten Wechselspannung verbunden. Die Zeiteinstellung der Leitfähigkeit des steuerbaren Unijunction-Transistors 60 wird durch den Spannungsunterschied zwischen der an" das Potentiometer 62 und der an die Anode des steuerbaren Unijunction-Transistors 60With the control electrode of the triac 58, the cathode is a controllable one Unijunction transistor 60 connected. The control electrode of the controllable unijunction transistor 60 is connected via a potentiometer 62 connected to a rectified AC voltage. The timing of the conductivity of the controllable unijunction transistor 60 is determined by the voltage difference between the on "the potentiometer 62 and that to the anode of the controllable unijunction transistor 60
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angelegten Spannungen bestimmt. Sowohl die an die Anode angelegte Spannung als auch, die an die Steuerelektrode des Unijunction-Transistors 60 angelegte Spannung sind auf seine Leitfähigkeit von Einfluß. Um eine Leitfähigkeit zu erzeugen, muß die Anodenspannung etwas höher sein als die Steuerspannung. Die Leitfähigkeit ist also abhängig von der arithmetischen Differenz zwischen der an die Anode und die Steuerelektrode angelegten Spannung. Die Einstellung des Potentiometers 62 "programmiert" also, welche Anodenspannung zur Erzeugung der Leitfähigkeit erforderlich ist. Die an das Potentiometer 62 angelegte Gleichspannung wird durch einen Brückengleichrrchter 64 erzeugt, der mit der Sekundärwicklung des Transformators 46 verbunden ist. Eine Zenerdiode 68 und ein Strombegrenzungswiderstand 70 gewährleisten, daß die an das Potentiometer angelegte Spannung niemals einen vorbestimmten Wert übersteigt.applied voltages determined. Both the voltage applied to the anode as well as the voltage applied to the control electrode of the unijunction transistor 60 have an influence on its conductivity. To a To generate conductivity, the anode voltage must be slightly higher than the control voltage. The conductivity is therefore dependent on the arithmetic Difference between the voltage applied to the anode and the control electrode. The setting of potentiometer 62 "programmed" So what anode voltage is required to generate conductivity is. The DC voltage applied to the potentiometer 62 is generated by a bridge rectifier 64 connected to the secondary winding of the transformer 46 is connected. A zener diode 68 and a current limiting resistor 70 ensure that the voltage applied to the potentiometer never exceeds a predetermined value.
Der Ausgang des Brückenglexchrichters 64 ist auch über eine Diode 72, eine Sicherung 73 und einen Widerstand 74 mit Abgriff mit einem zeitkonstanten Steuernetzwerk verbunden, das mit der Anode des steuerbaren Unijunction-Transistors 60 verbunden ist. Dieses zeitkonstante Steuernetzwerk besteht aus Kondensatoren 76 und 78 sowie einem Widerstand Zwischen dem Abgriff des Widerstandes 74 und dem Steuernetzwerk liegt eine Diode 82.The output of the bridge rectifier 64 is also via a diode 72, a fuse 73 and a resistor 74 with tap connected to a time constant control network connected to the anode of the controllable Unijunction transistor 60 is connected. This time constant control network consists of capacitors 76 and 78 and a resistor A diode 82 is located between the tap of the resistor 74 and the control network.
Eine Diode 84 in dem Anodenschaltkreis des steuerbaren Unijunction-Transistors 60 und der Kondensator 86 in der Steuerschaltung des steuerbaren Unijunction-Transistors 60 sichern die Rückschaltung des Transistors 60 in den Sperrzustand. Es sei erwähnt, daß der Arbeitspunkt des Unijunction-Transistors 60 durch das Potentiometer 62 bestimmt wird. Die Endsteuerung zur Bestimmung des Helligkeitsgrades der Lampe 10 wird durch den gewählten Abgriff des Widerstandes 74 bestimmt. Altert der Unijunction-Transistor 60, so kann die Einstellung des Potentiometers 62 verändert werden, wodurch auch eine leichte Anfangseinstellung ermöglicht wird. A diode 84 in the anode circuit of the controllable unijunction transistor 60 and the capacitor 86 in the control circuit of the controllable unijunction transistor 60 ensure that the transistor is switched back 60 in the locked state. It should be mentioned that the operating point of the unijunction transistor 60 is determined by the potentiometer 62 will. The final control for determining the degree of brightness of the lamp 10 is determined by the selected tap of the resistor 74. Ages the unijunction transistor 60, the setting of the potentiometer 62 can be changed, whereby an easy initial setting is also made possible.
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Wirkungsweise: Der steuerbare Unijunction-Transistor 60 wird durch die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an seiner Anode (Spannung am Kondensator 78) und der Spannung an dem Schleifer des Potentiometers 62 eingestellt. Bei jedem Zyklus einer an die Brücke angelegten Wechselspannung entsteht am Ausgang dieser Brücke eine Gleichspannung, die über das Potentiometer 62 an die Steuerelektrode des Transistors 60 gelangt. Mit einer gewissen Verzögerung wird eine durch den Abgriff des Widerstandes 74 bestimmte Spannung an die Anode des Unijunction-Transistors 60 gelegt. Wenn die Differenz dieser beiden Spannungen so weit verringert ist, daß Leitfähigkeit eintritt, wird eine Steuerspannung an den Triac 58 gelegt. Der Triac 58 leitet dann, wenn die Spannung der Sekundärwicklung, die an ihn gelegt ist, die Spannung der Zenerdioden 54 und 56 übersteigt. Wenn die Zenerdioden 54 und 56 leiten, besteht ein geschlossener Stromkreis mit der Sekundärwicklung 44 des Transformators 46. Hierdurch ist es möglich, daß in Übereinstimmung mit den in Fig. 2 und 3 gezeigten Diagrammen eine Spannung für den Betrieb des Transformators 42 geliefert wird. Mode of operation: The controllable unijunction transistor 60 is set by the voltage difference between the voltage at its anode (voltage at the capacitor 78) and the voltage at the wiper of the potentiometer 62. With each cycle of an alternating voltage applied to the bridge, a direct voltage is produced at the output of this bridge, which is applied to the control electrode of the transistor 60 via the potentiometer 62. With a certain delay, a voltage determined by the tapping of the resistor 74 is applied to the anode of the unijunction transistor 60. When the difference between these two voltages is reduced to such an extent that conductivity occurs, a control voltage is applied to the triac 58. The triac 58 conducts when the voltage of the secondary winding that is applied to it exceeds the voltage of the Zener diodes 54 and 56. When the zener diodes 54 and 56 conduct, there is a closed circuit with the secondary winding 44 of the transformer 46. This enables a voltage to be supplied for the operation of the transformer 42 in accordance with the diagrams shown in FIGS.
Man kann auch auf andere Weise die gewünschte Zeiteinstellung des Unijunction-Transistors 60 zur Zündung innerhalb des Bereiches 111 erreichen, ohne Zenerdioden 54 und 56 zu verwenden. Hierzu müssen die Werte des Widerstandes 74, des Widerstandes 75, der zwischen Widerstand 74 und Erde geschaltet ist, des Widerstandes 80, des Kondensators 78, der durch die Zenerdiode 68 bestimmten Spannung und die Einstellung der Spannung an dem Steüergitter des Unijunction-Transistors 60 durch Einstellung des Schleifers des Potentiometers 62 ausgewählt werden. ■ Diese Einstellung erfolgt, indem der niedrigste Abgriff des Widerstandes 74 gewählt wird.You can also set the desired timing of the unijunction transistor in other ways Reach 60 for ignition within the area 111 without using Zener diodes 54 and 56. To do this, the Values of resistor 74, resistor 75, between resistor 74 and earth is connected, the resistor 80, the capacitor 78, the voltage determined by the Zener diode 68 and the setting the voltage at the control grid of the unijunction transistor 60 can be selected by adjusting the wiper of the potentiometer 62. ■ This setting is made by choosing the lowest tap of resistor 74.
Fig. 2a zeigt den Kurvenverlauf verschiedener elektrischer Größen zur Veranschaulichung der Summierung der bei I1 (durch die Drossel 14) und I2 (durch den Triac 20) in Fig. 1 fließenden Ströme. Wird der Triac 20 nicht eingeschaltet, so fließt kein Strom I_, und der einzigeFIG. 2a shows the curve profile of various electrical quantities to illustrate the summation of the currents flowing at I 1 (through the choke 14) and I 2 (through the triac 20) in FIG. 1. If the triac 20 is not switched on, no current flows I_, and the only one
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durch die Lampe fließende Strom I ist I1. Dies ist der abgedunkelte Zustand. Ist andererseits der Triac 20 während der gesamten Dauer leitend, so wird der gesamte Strom um die Drossel 14 nebengeschlossen und fließt durch den Triac 20. I1 wird dann Null und I = I2, wie durch die obere Kurve dargestellt ist.The current I flowing through the lamp is I 1 . This is the darkened state. If, on the other hand, the triac 20 is conductive for the entire duration, the entire current is shunted around the choke 14 and flows through the triac 20. I 1 then becomes zero and I = I 2 , as shown by the upper curve.
Wird der Triac 20 weiter bis zu einem Winkel β gesteuert, nachdem der Strom durch die Lampe positiv geworden ist, dann wird ein Triacstrom I? erzeugt, der zu dem Reaktanzstrom I1 addiert wird, wie aus Fig. 2 und 2b ersichtlich ist. Gleichzeitig nimmt der angestiegeneIf the triac 20 is controlled further up to an angle β after the current through the lamp has become positive, then a triac current I ? generated, which is added to the reactance current I 1 , as can be seen from FIGS. 2 and 2b. At the same time, the increased
Strom I1 einen stetigen Zustand I1 ein bis zu dem Zeitpunkt, wenn ι ι aCurrent I 1 a steady state I 1 up to the point in time when ι ι a
der Triac 20 nicht mehr leitet. Somit ist der Strom I bezüglich der Zeit, bevor der Triac gezündet wird, gleich I1, danach gleich I2 plusthe triac 20 no longer conducts. Thus, the current I with respect to the time before the triac is fired is equal to I 1 , then equal to I 2 plus
I1 , während der Triac leitet, und schließlich gleich I1, nachdem la ιI 1 , while the triac is conducting, and finally I 1 after la ι
der Triac 20 wieder sperrt.the triac 20 blocks again.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist es notwendig, daß die Steuerspannung nicht über den Abschaltzeitpunkt hinausgeht. Obwohl die Steuerspannung, wie vorstehend bereits erläutert, durch Zenerdiodenbegrenzung gesteuert werden kann, wird es als im Rahmen dieser Erfindung liegend betrachtet, andere geeignete Steuereinrichtungen vorzusehen, die verhindern, daß die Steuerspannung jenseits des Abschaltzeitpunktes auf den Triac einwirkt.As can be seen from Fig. 3, it is necessary that the control voltage does not go beyond the switch-off time. Although the control voltage, as already explained above, is limited by Zener diodes can be controlled, it is considered within the scope of this invention to provide other suitable control devices, which prevent the control voltage beyond the switch-off time acts on the triac.
Ferner ist angenommen, daß der Ballast derart ist, daß die Netzspannung und somit auch die Reaktanzspannung dem Lampenstrom voreilt. Sollte eine Verzögerung auftreten und die Phasenbeziehung anders sein, können Steuereinrichtungen vorgesehen sein, so daß eine Steuerwirkung nur dort eintritt, wo die Reaktanzspannung und der Lampenstrom gleichpolig sind.It is also assumed that the ballast is such that the line voltage and thus also the reactance voltage leads the lamp current. Should a delay occur and the phase relationship be different, control devices can be provided so that a control effect only occurs where the reactance voltage and the lamp current are homopolar.
Sobald der Triac 20 leitet, muß die Steuerspannung wieder auf Null zurückkehren, bevor die Reaktanzspannung die Polarität umkehrt.As soon as the triac 20 conducts, the control voltage must return to zero return before the reactance voltage reverses polarity.
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Dies wird bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung dadurch erreicht, daß die Zenerdioden die Spannung unterbrechen, wenn die angelegte Steuerspannung unter einen vorbestimmten Wert fällt.In the circuit shown in FIG. 1, this is achieved by that the Zener diodes interrupt the voltage when the applied control voltage falls below a predetermined value.
Der Abschaltpunkt der Zenerdioden verändert sich nicht. Es ist jedoch klar ersichtlich, daß das Unterbrechen der Zenerdioden und damit der Steuerspannung an den Triac 2 0 diesen nicht sofort nichtleitend macht. Die Induktanz der Drosseln 12 und 14 bewirkt, daß noch so lange Strom durch den Triac 20 fließt, bis der Reaktanzstrom Null durchläuft und der Triac umschaltet. Nach einem derartigen Umschalten entspricht der durch die Lampe 10 fließende Strom dem durch die Drossel 14 fließenden Strom, wie in Fig. 2a, 2b und 3 zu sehen ist.The switch-off point of the Zener diodes does not change. However, it is It can be clearly seen that the interruption of the Zener diodes and thus the control voltage to the triac 2 0 does not immediately render it non-conductive power. The inductance of the chokes 12 and 14 causes current flows through the triac 20 until the reactance current passes through zero and the triac switches over. After such a switch the current flowing through the lamp 10 corresponds to that through the throttle 14 flowing current, as can be seen in FIGS. 2a, 2b and 3 is.
Es sind zwei Schalter vorgesehen, von denen jeder dazu verwendet werden kann, die einstellbare Steuerung der Schaltung auf hell oder dunkel zu ersetzen. Der Schalter 90 ist zwischen die Diode 82 und den Widerstand 74 geschaltet. Dieser Schalter hat drei Schaltstellungen. In seiner mittleren Stellung ist Verbindung mit dem Abgriff des Widerstandes 74 hergestellt, und es findet die vorstehend beschriebene variable Steuerung statt. In der oberen Stellung besteht Verbindung zu dem heißen Ende des Widerstandes 74 entsprechend der höchsten Spannung. Ist der Schalter dagegen in seiner niederen Stellung, so liegt keine Spannung mehr an der Diode 82.Two switches are provided, each of which is used for this purpose can, the adjustable control of the circuit on bright or replace dark. The switch 90 is connected between the diode 82 and the resistor 74. This switch has three switch positions. In its middle position there is a connection with the tap of the resistor 74 and it finds that described above variable control instead. In the upper position there is a connection to the hot end of the resistor 74 corresponding to the highest voltage. If, on the other hand, the switch is in its lower position, then there is no longer any voltage across the diode 82.
Während des Betriebes bewirkt die höchste Einstellung' des Widerstandes 74, daß die an den Unijunction-Transistor 60 gelegte Anodenspannung den Zustand erreicht, in dem dieser in der kürzesten Zeit leitend wird. Die kritische Spannungsdifferenz zwischen Anoden^ und Steuerspannung tritt nämlich zum frühestmöglichen Zeitpunkt innerhalb des Steuerbereiches 111 ein, nämlich im Punkt 107. Dies sichert dem Triac 20 eine Steuerspannung über einen maximalen Zeitraum und folglich der Lampe 10, wie oben beschrieben, den vollen Lampenstrom.The highest setting causes the resistance during operation 74 that the anode voltage applied to the unijunction transistor 60 reaches the state in which it is conductive in the shortest possible time will. The critical voltage difference between anodes ^ and This is because the control voltage occurs at the earliest possible point in time within the control area 111, namely at point 107. This ensures the triac 20 a control voltage over a maximum period of time and consequently the lamp 10, as described above, the full lamp current.
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Fehlende Spannung oder Betrieb mit niedriger Spannung erzielt den umgekehrten Effekt.Lack of voltage or low voltage operation has the opposite effect.
Der-Schalter 92 kann wahlweise auf hohe oder niedrige Leistung eingestellt werden. Bei niedriger Stellung des Schalters 92 wird der Transformator 46 vom Transformator 42 getrennt. Dies bedeutet, daß der Triac 20 nicht mit Steuerspannung versorgt wird und folglich immer ein niederer (abgeschwächter) Strom an die Lampe 10 gelegt wird. In der hohen Stellung des Schalters 92 besteht eine Verbindung von einem Abgriff der Sekundärwicklung 44 des Transformators 46 zum Transformator 42. Hierdurch wird genügend Steuerspannung geliefert, um den Triac über die Längstmögliche Zeitdauer leitend zu erhalten, und folglich fließt der volle Lampenstrom durch die Lampe 10. Es wird nur ein Teil der Transformator-Sekundärwicklung 44 verwendet, da der Schalter 92 die Bedienung ermöglicht, ohne daß auch die variable Steuerschaltung mit Energie versorgt werden muß.The switch 92 can be set to either high or low power will. When the switch 92 is in the low position, the transformer 46 is separated from the transformer 42. This means that the triac 20 is not supplied with control voltage and consequently a lower (weakened) current is always applied to the lamp 10. In the high position of the switch 92 there is a connection from a tap on the secondary winding 44 of the transformer 46 to the transformer 42. This supplies enough control voltage to keep the triac conducting for the longest possible period of time, and consequently, the full lamp current flows through the lamp 10. Only part of the transformer secondary winding 44 is used because the switch 92 enables operation without the variable control circuit also having to be supplied with power.
Die Abschaltung des unijunction-Transistors 60 wirkt auch auf den Kondensator 86, den Kondensator 78, der etwas kleiner als der Kondensator 86 ist, die Diode 84 und den Triac 58. Wie bereits erwähnt, leitet der Unijunction-Transistor 60, wenn die' exponentielle Spannungserhöhung an seiner Anode einen Wert erreicht, der eine vorbestimmte Differenz zu der an seine Steuerelektrode gelegte Spannung bildet. Angenommen, die Anodenspannung erreiche niemals die. kritische Höhe in Bezug auf den stetigen Gleichstromzustand an der Steuerelektrode für die Leitfähigkeit, so leitet der Unijunction-Transistor 60 trotzdem am Punkt 109 (Fig. 3), weil die Spannung an seiner Steuerelektrode so lange abnimmt, bis die kritische vorbestimmte Spannungsdifferenz zwischen Steuerelektrode und Anode vorhanden ist. Mit anderen Worten, es findet eine Zwangszündung des Unijunctipn-Transistors 60 statt. Dabei entlädt sich der Kondensator 86 über den Widerstand 70, den Widerstand in der Diagonale des Brückengleichrichters 64, den Kondensator 78 und über die· Steuerelektrode-Anodenstrecke des Unijunction-Transistors 60.The disconnection of the unijunction transistor 60 also acts on the Capacitor 86, capacitor 78 which is slightly smaller than capacitor 86, diode 84 and triac 58. As mentioned earlier, The unijunction transistor 60 conducts when the exponential voltage increase at its anode reaches a value which is a predetermined value Difference to the voltage applied to its control electrode. Suppose the anode voltage never reaches the. critical Height in relation to the steady state of direct current at the control electrode for conductivity, the unijunction transistor 60 still conducts at point 109 (FIG. 3) because the voltage on its control electrode decreases until the critical predetermined voltage difference between the control electrode and anode is present. With others In words, there is a forced ignition of the Unijunctipn transistor 60 instead. The capacitor 86 discharges through the resistor 70, the resistance in the diagonal of the bridge rectifier 64, the capacitor 78 and across the control electrode-anode path of the Unijunction transistor 60.
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Wenn äer Unijunction-Transistor 60 eingeschaltet wird-, entlädt sich der Kondensator 78 über denselben und triggert den Triac 58. Wenn die Spannung der Sekundärwicklung 44 die Zenerspannung der Zenerdioden' 54 und 56 übersteigt, dann wird die Steuerspannung von dieser Steuerschaltung erzeugt, wie weiter oben bereits beschrieben wurde. Da der Kondensator 86 größer als der Kondensator 78 ist, leitet die Diode in jedem Fall und erzeugt eine geringe umgekehrte Ladung am Kondensator 78. Wenn der Triac 58 umschaltet, wird die Kathode des Unijunction-Transistors 60 Null, und es herrscht also eine umgekehrte Spannung zwischen Anode und Kathode, die den Unijunction-Transistor 60 ausschaltet. Wenn die Netzspannung wieder ansteigt, steigt die Steuerspannung des Unijunction-Transistors 60 wieder an und gewährleistet somit, daß der Steuerstrom anhält, bis die ansteigende Spannung wieder die Bedingungen für die Leitfähigkeit hergestellt hat.When the unijunction transistor 60 is turned on, it discharges the capacitor 78 across the same and triggers the triac 58. When the voltage of the secondary winding 44 the Zener voltage of the Zener diodes' 54 and 56, then the control voltage of this Control circuit generated, as already described above. Since the capacitor 86 is larger than the capacitor 78, the conducts Diode in either case and creates a small reverse charge on capacitor 78. When triac 58 switches, the cathode of the Unijunction transistor 60 is zero, and there is an inverse voltage between the anode and cathode, which makes the unijunction transistor 60 turns off. When the mains voltage rises again, the control voltage of the unijunction transistor 60 rises again and ensures thus that the control current continues until the increasing voltage has restored the conditions for conductivity.
Fig. 4 zeigt ein Teildiagramm einer Drei-Phasen-Schaltung, welche die verbesserte Hellxgkeitssteuerschaltung nach der Erfindung verwendet. Die drei Netzleitungen 16, 18 und 19 liefern den Strom für die Schaltung. Sie sind in herkömmlicher Weise mit drei Leistungstransformatoren 46a, 46b und 46 verbunden. Wie in Fig. 1 ist jeder Transformator über seine Sekundärwicklung mit einer Brückengleichrichterschaltung 64a, 64b bzw.64c verbunden. Mit dem Ausgang jedes dieser drei Brückengleichrichter ist eine Diode 72a, 72b bzw. 72c verbunden, die zusammen mit einer Sicherung 73 verbunden sind. Die Sicherung 73 entspricht der in Fig. 1 dargestellten Sicherung. Für die Drei-Phasen-Schaltung nach Fig. 4 wird nur eine einzige Sicherung 73 benötigt. Sie ist mit einem Potentiometer 74 verbunden, der über einen festen Widerstand geerdet ist. Der Schleifer des Potentiometers 74 ist mit einer Diode 82 verbunden, die auch Teil der gemeinsamen Schaltung aller drei Phasen ist. Der Ausgang der Diode 82 wird an die Zeitsteuernetzwerke der jeweiligen Phasen gelegt. Beispielsweise wird bei der ersten Phase die Verbindung zu den Kondensatoren 76a, 78a und dem Widerstand 80a hergestellt. Bei der zweiten Phase wird die Verbindung zu denFig. 4 shows a partial diagram of a three-phase circuit which the improved brightness control circuit according to the invention is used. The three power lines 16, 18 and 19 provide the power for the circuit. They are connected to three power transformers 46a, 46b and 46 in a conventional manner. As in Figure 1, each is a transformer connected to a bridge rectifier circuit 64a, 64b or 64c via its secondary winding. With the output of each of these three bridge rectifiers a diode 72a, 72b and 72c are connected, which are connected together with a fuse 73. The fuse 73 corresponds the fuse shown in Fig. 1. For the three-phase circuit 4, only a single fuse 73 is required. It is connected to a potentiometer 74, which has a fixed resistor is grounded. The wiper of the potentiometer 74 is connected to a diode 82, which is also part of the common circuit of all three phases is. The output of diode 82 is applied to the timing networks of the respective phases. For example, the first Phase the connection to capacitors 76a, 78a and resistor 80a is established. In the second phase, the connection to the
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Kondensatoren 76b und 78b und dem Widerstand 80b hergestellt und bei der dritten Phase zu den Kondensatoren 76c, 78c und dem Widerstand 80c. Der Rest der Bestandteile füf jede der Phasen ist der Einphasenschaltung nach Fig. 1 gleich.Capacitors 76b and 78b and resistor 80b are made and at the third phase to capacitors 76c, 78c and the resistor 80c. The remainder of the components for each of the phases is the single phase circuit according to Fig. 1 the same.
Im Betrieb wirkt die Einstellung des Potentiometers 74 auf die Lampe in jeder Phase,wie in Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde.In operation, the setting of the potentiometer 74 acts on the lamp in each phase as described with reference to FIG.
Zusätzlich zu der Drei-Phasen-Schaltung nach Fig. 4 ist es auch möglich, mehrere Ein-Phasen-Schaltungen auf gleiche Weise an dieselbe Helligkeitssteuerung anzuschließen. In diesem Fall würde die Schaltung der Fig. 4 entsprechen mit der Ausnahme, daß die drei Transformatoren 46a, 46b und 46c an dieselbe Netzleitung angeschlossen wären.In addition to the three-phase circuit according to FIG. 4, it is also possible to connect several single-phase circuits in the same way to the same brightness control. In this case the circuit would 4 with the exception that the three transformers 46a, 46b and 46c would be connected to the same power line.
Obgleich in Fig. 4 eine Drei-Phasen-Dreieckschaltung dargestellt ist, können auch andere Drei-Phasen-Anschlüsse verwendet sein, etwa eine Sternschaltung.Although a three-phase delta connection is shown in FIG. 4, other three-phase connections, such as a star connection, can also be used.
Fig. 5 bis 7 zeigen abgeänderte Ausführungsformen zur Steuerung der in Fig. 1 gezeigten Grundschaltung. Zum besseren Verständnis der zur Steuerung der Schaltung erforderlichen Zeiteinstellung sei nochmals auf die Wellenformen in Fig. 3 verwiesen. Der Abschaltpunkt 109 für die Steuerspannung wird so eingestellt, daß er etwa 30° vor dem Nulldurchgang der Netzspannung liegt. Mit anderen Worten: Der Abschaltpunkt 109 für die Steuerspannung liegt etwa 150° hinter dem Nulldurchgang. Bei der Grundschaltung zündet der Unijunction-Transistor 60 nicht mehr zu einem Zeitpunkt, wenn die Reaktanzspannung (an der Drossel 14) und der hindurchfließende Strom (Lampenstrom) durch die Begrenzungswirkung der Zenerdioden 54 und 56 entgegengesetzt gepolt sind.FIGS. 5 to 7 show modified embodiments for controlling the basic circuit shown in FIG. For a better understanding of the timing required to control the circuit, let us repeat see the waveforms in FIG. The switch-off point 109 for the control voltage is set so that it is about 30 ° before the zero crossing the mains voltage is present. In other words: the switch-off point 109 for the control voltage is approximately 150 ° after the zero crossing. In the basic circuit, the unijunction transistor 60 no longer ignites at a point in time when the reactance voltage (at the Choke 14) and the current flowing through it (lamp current) through the The limiting effect of the Zener diodes 54 and 56 are polarized in opposite directions.
Bei Fehlen der Zenerdioden 54 und 56 kann auch auf andere Weise erreicht werden, daß der Unijunction-Transistor 60 nicht später- als 150°, nachdem die Netzspannung die Polarität umkehrt, zündet (Fig. 5).In the absence of the Zener diodes 54 and 56, it can also be achieved in other ways be that the unijunction transistor 60 ignites not later than 150 ° after the mains voltage reverses the polarity (Fig. 5).
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Bei dieser Ausführungsform wird die Netzspannung an den Netzleitungen 16 und 18 von einem Nulldurchgangsdetektor 94 erfaßt und liefert ein Ausgangssignal, wenn die Netzspannung die Polarität umkehrt. Das Ausgangssignal des Nulldurchgang-Detektors 94 wird an einen Monovibrator 9-6 gelegt, der einen Impuls vorgewählter Dauer liefert. Dieser Impuls kann so eingestellt werden, daß er 150° der Netzspannungsperiode nicht überschreitet, denn diese Netzfreguenz und damit' die Periodendauer sind wohl bekannt. Diese Einstellung kann auch variabel gemacht werden.In this embodiment, the line voltage is applied to the power lines 16 and 18 are detected by a zero crossing detector 94 and provide an output signal when the mains voltage reverses polarity. That The output of the zero crossing detector 94 is sent to a monovibrator 9-6, which delivers a pulse of a preselected duration. This pulse can be set so that it is 150 ° of the mains voltage period does not exceed, because this mains frequency and thus' the period are well known. This setting can also be made variable.
Der Ausgang des Monovibrators 96 ist mit einem Transistorschalter 98 verbunden, welcher am Ende des Impulses aus dem Monovibrator die Anode des Unijunction-Transistors 70 nach Erde nebenschließt. Diese Verbindung macht es dem Unijunction-Transistor 60 unmöglich, noch zu leiten, nachdem der Schalter durch den Monovibrator geschlossen ist. Beim folgenden Nulldurchgang der Netzspannung wird der Monovibrator wieder dazu gebracht, eine gleiche Schalttätigkeit zu erzeugen. Wie zu sehen ist, erfolgt dieser Schaltvorgang in jeder Halbperiode.The output of the monovibrator 96 is a transistor switch 98 connected, which at the end of the pulse from the monovibrator the anode of the unijunction transistor 70 shunts to ground. This connection makes it impossible for the unijunction transistor 60 to continue conducting after the switch is closed by the monovibrator. With the following Zero crossing of the mains voltage causes the monovibrator to generate the same switching activity again. How to see is, this switching process takes place in every half cycle.
Fig. 6 zeigt eine der Fig. 5 gleichende Schaltung mit der Ausnahme, daß hier statt eines Nulldurchgang-Detektors 94 ein Spitzenwertdetektor 100 vorgesehen ist. Dieser Detektor wird bei der-Änderung der Anstiegsrichtung der Netzspannung aktiviert und erzeugt innerhalb eines Zeitraumes von 60° nach der Spxtzenwertanzeige ein Ausgangssignal an dem Monovibrator. Auch diese Impulsdauer kann auf Wunsch auf weniger als 60° vorgewählt werden. Die Spitzenwertanzeige erfolgt offensichtlich 90° nach der Nulldurchgangsanzeige, und folglich ist der 60"-Impuls von dem Monovibrator gleich dem 150"-Impuls, der bei der Ausführungsform nach Fig. 5 beschrieben wurde.FIG. 6 shows a circuit similar to FIG. 5 with the exception that here, instead of a zero crossing detector 94, a peak value detector 100 is provided. This detector is used when changing the direction of rise activated by the mains voltage and generates an output signal within a period of 60 ° after the value display on the monovibrator. This pulse duration can also be preselected to less than 60 ° if required. The peak value is obviously displayed 90 ° after the zero crossing indication, and consequently the 60 "pulse from the monovibrator is equal to the 150" pulse received at the Embodiment according to FIG. 5 has been described.
Fig. 7 zeigt noch eine andere Schaltung zur Gewährleistung der richtigen Zündung der Triac-Baugruppe 15. Hierzu ist ein Strommeßelement in Form eines Widerstandes 120, einer Induktivität oder dgl. mit der als Vorwiderstand wirkenden Drossel 14 in Reihe geschaltet. ZumFig. 7 shows yet another circuit for ensuring the correct one Ignition of the triac assembly 15. For this purpose, a current measuring element in the form of a resistor 120, an inductance or the like. With the acting as a series resistor throttle 14 connected in series. To the
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Ertasten der Spannung ist eine Verbindung zur Drossel 14 hergestellt. Das Strommeßelement und die Leitung zur Drossel sind mit einer Strom- und Spannungstasteinrichtung 122 verbunden, etwa einem getrennten Stromsensor 124 und einem Spannungssensor 126. Die Ausgangssignale, die die Anwesenheit einer bestimmten Polarität des Stromes durch und der Spannung an der Drossel anzeigen, werden an eine Sperrschaltung 128 gelegt. Die Sperrschaltung 128 ist auch mit der Steuerschaltung 104 verbunden, zu welcher alle elektronischen Bauteile der Steuerschaltung nach Fig. mit Ausnahme der Zenerdioden 54 und 56 gehören können.Sensing the voltage, a connection to the throttle 14 is established. The current measuring element and the line to the choke are connected to a current and voltage sensing device 122, such as a separate current sensor 124 and a voltage sensor 126. The output signals that the The presence of a certain polarity of the current through and the voltage across the choke are applied to a blocking circuit 128. The lock circuit 128 is also connected to the control circuit 104, to which all electronic components of the control circuit according to FIG. With the exception of the Zener diodes 54 and 56 can belong.
Wenn an die Sperrschaltung 128 ein Ausgangssignal von der Steuerschaltung 104 und auch ein Ausgangssignal von den Strom- und Spannungssensoren gelegt wird, entsteht ein Steuersignal, das den Triac 2 0 in der Triac-Baugruppe 15 zum Leiten bringt. Die Zündung des Triacs hat die vorstehend in Bezug auf die als induktive Vorwiderstände wirkenden Drosseln 12 und 14 und die Lampe 10 beschriebenen Wirkungen.When the lock circuit 128 receives an output from the control circuit 104 and an output signal from the current and voltage sensors is applied, a control signal is generated that the triac 2 0 in the Triac assembly 15 brings to conduct. The ignition of the triac has the Effects described above in relation to the chokes 12 and 14 acting as inductive series resistors and the lamp 10.
Anstatt die Schaltung 128 als Sperrschaltung auszubilden, ist es doch auch möglich, die obige Wirkung durch eine Freigabeschaltung zu erzielen. Instead of forming the circuit 128 as a blocking circuit, it is it is also possible to achieve the above effect by means of a release circuit.
Fig. 8 zeigt ein schematisches Teil-Schaltbild einer anderen Steuerschaltung. Hierin sind alle Bestandteile identisch mit der in Fig. 1 gezeigten Schaltung. Die Diode 82 ist jedoch mit einer variablen Gleichstromquelle 112 verbunden. Da der Unijunction-Transistor 60 aufgrund von Spannungsdifferenz arbeitet, steuert letztlich die Höhe der von der Gleichstromquelle 112 gelieferten Spannung die Leitfähigkeit des Unijunction-Transistors 60 und damit die Helligkeit der Lampe 10. Ein Beispiel einer Gleichstromquelle 112 ist eine Gleichstromsteuerschaltung, die eine Photozelle verwendet, welche das umgebende Licht überwacht. Bei zu geringer Helligkeit der Lampe 10 bewirkt die Photozelle, daß ein Verstärker in der Gleichstromsteuerschaltung die Spannung an der Diode 82 erhöht, welche ihrerseits einen früheren Leitbeginn des Unijunction-Transistors 60 bewirkt, wie vorstehend beschrieben8 shows a schematic partial circuit diagram of another control circuit. In this case, all components are identical to the circuit shown in FIG. 1. The diode 82, however, is variable DC power source 112 connected. Since the unijunction transistor 60 works due to voltage difference, ultimately controls the height of the voltage supplied by the direct current source 112, the conductivity of the unijunction transistor 60 and thus the brightness of the lamp 10. An example of a direct current source 112 is a direct current control circuit, which uses a photocell that monitors the surrounding light. If the brightness of the lamp 10 is too low, the photocell causes that an amplifier in the DC control circuit controls the voltage at the diode 82, which in turn causes an earlier start of conduction of the unijunction transistor 60, as described above
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ist. Somit wird von der Lampe 10 eine größere Lichtmenge geliefert.is. Thus, a larger amount of light is supplied from the lamp 10.
Die Diode 84 und der Kondensator 86 dienen zum Abschalten (Fig. 8). Fig. 5 und 6 zeigen zwischen der Anode des Unijunction-Transistors' 60 und Erde liegende Abschaltelemente. Es können .zusätzlich noch getrennte Spannungsquellen anstelle einer Transformatorwicklung 66 und eines Brückengleichrichters 64 verwendet werden, die synchron zu der Netzleitung sein müssen und teilweise als Abschalteinrichtung für den Unijunction-Transistor 60 dienen. .The diode 84 and the capacitor 86 are used to switch off (FIG. 8). 5 and 6 show between the anode of the unijunction transistor 60 and earth-lying disconnection elements. It can also separate voltage sources instead of transformer winding 66 and a bridge rectifier 64 can be used, which must be synchronous with the power line and partly as a cut-off device serve for the unijunction transistor 60. .
Fig. 9 und 10 veranschaulichen andere Schaltmöglichkeiten für die · Schaltung nach Fig. 1. Es sei noch einmal erwähnt/ daß die Triac-Baugruppe 15 vier Anschlüsse hat: zwei Elektroden zu dem Transformator 42 und dem zugehörigen Lastwiderstand 52 und zwei Hauptelektroden zur Herstellung einer Serienverbindung mit der Lampe 10 und der Drossel 12 zwischen den Netzleitungen 16 und 18. Fig. 1 zeigt eine derartige Schaltung, wo die Drossel 14 an die obere Netζleitung angeschlossen ist, Wahlweise kann die Drossel 14 der Baugruppe 15 zwischen Drossel 12 und Lampe 10 (Fig. 9) oder an die untere Netzleitung (Fig. 10) angeschlossen sein.9 and 10 illustrate other switching options for the Circuit according to FIG. 1. It should be mentioned again / that the triac assembly 15 has four connections: two electrodes to the transformer 42 and the associated load resistor 52 and two main electrodes for establishing a series connection with the lamp 10 and the choke 12 between the power lines 16 and 18. FIG. 1 shows such a connection Circuit where the choke 14 is connected to the upper Netζleitung, optionally the choke 14 of the assembly 15 between Choke 12 and lamp 10 (Fig. 9) or be connected to the lower power line (Fig. 10).
Fig. 11 bis 14 zeigen verschiedene Autotransformatorschaltungen. Fig. 11 zeigt einen Autotransformator 17 hoher Reaktanz, der mit den Netzleitungen 16 und 18 verbunden ist, wobei der innerhalb der Triac-Baugruppe 15·gelegene induktive Vorwiderstand zwischen den Hälften des Autotransformators 17 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung dieses Autotransformators ist, wie dargestellt, lose mit der Primärwicklung gekoppelt. Die Impedanz dieser Sekundärwicklung ist derart, daß bei einer Autotransformatorschaltung hoher Reaktanz viele der Wirkungseigenschaften der Drossel 12 in der Schaltung nach Fig. 1 vorhanden sind.Figures 11-14 show various autotransformer circuits. Fig. 11 shows an autotransformer 17 high reactance, which with the power lines 16 and 18 is connected, the inside the triac assembly 15 · located inductive series resistor between the Halves of the autotransformer 17 is connected. The secondary winding of this autotransformer is, as shown, loose with coupled to the primary winding. The impedance of this secondary winding is such that in an autotransformer circuit, high reactance many of the functional properties of the choke 12 are present in the circuit of FIG. 1.
Fig. 12 zeigt eine andere Schaltung einer Triac-Baugruppe 15 bei einer Schaltung unter Verwendung eines Autotransformators 17FIG. 12 shows another circuit of a triac assembly 15 in a circuit using an autotransformer 17
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hoher Reaktanz. Bei dieser Ausführungsform sind die Triac-Baugruppe 15 und die Lampe 10 in Reihe geschaltet, und die Wicklungen des Autotransformators sind miteinander verbunden. Auf Wunsch können Lampe und Triac-Baugruppe vertauscht werden.high reactance. In this embodiment, the triac assembly 15 and the lamp 10 connected in series, and the windings of the autotransformer are connected to each other. If desired, the lamp and triac assembly can be swapped.
In Fig. 13 und 14 ist ein herkömmlicher Autotransformator 19 mit wahlweisen Anordnungen der Lampe 10, der Drossel 12 und der Triac-Baugruppe 15 verbunden. Jede vorstehend erwähnte Anordnung kann verwendet werden.In Fig. 13 and 14, a conventional autotransformer 19 is with optional arrangements of the lamp 10, the choke 12 and the triac assembly 15 connected. Any arrangement mentioned above can be used.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführ ungs formen beschränkt, vielmehr sind Änderungen und Ergänzungen denkbar, ohne daß dadurch vom Erfindungsgedanken abgewichen wird.The invention is not limited to the illustrated and described embodiment ungsforms limited, rather changes and additions are conceivable without deviating from the inventive concept.
So kann beispielsweise, obwohl in Fig. 1 ein Transformator als Trenneinrichtung zwischen der Steuerschaltung und der Triac-Baugruppe dargestellt ist, jede beliebige andere Trenneinrichtung verwendet werden, beispielsweise eine magnetische, -optische oder akustische Trenneinrichtung. Bei einer Schaltung, die eine optische Trenneinrichtung verwendet, kann etwa ein Photoemitter verwendet werden in einem Netzwerk zum Erzeugen der Steuerspannung und ein Photodetektor als davon angetriebene Steuertrenneinrichtung.For example, although in FIG. 1, a transformer can be used as the isolating device is shown between the control circuit and the triac assembly, any other disconnecting device can be used, for example a magnetic, optical or acoustic separating device. In a circuit using an optical isolator, such as a photoemitter can be used in a network for generating the control voltage and a photodetector as a control separation device driven by it.
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