DE2616138A1 - Gleichspannungs-wechselspannungswandler mit automatischer start-stopp- steuerung - Google Patents

Description

Patentanwäl ce Dipl.-lng. C u rt Wallach

Dipl.-lng. Günther Koch

2616138 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

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Unser Zeichen: 15 480 - Fk/Nβ

Applied Motors, Ino. Rockford, Illinois, USA

Gleichspannungs-Wechselspannungswandler mit automatischer

S tart-S topp-S teuerung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungs-Wechselspannungswandler mit automatischer Start-Stopp-Steuerung, mit einem Gleichstrommotor-Weohselstromgenerator-Satz, dessen Wechselstromgenerator an eine Lasteinheit mit einem Serien-Ein-Aus-Schalter anschaltbar ist.

Ein derartiger Glelchspannungs-Wechse!spannungswandler mit automatischer Start-Stopp-Steuerung ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 665 502 bekannt. Eines der in dieser Patentschrift beschriebenen AusfUhrungsbeispiele umfaßt einen Motor-Wechselstromgenerator-Satz mit einem Gleichstrommotor, der aus einer Batterie gespeist wird, und mit einem Wechselstromgenerator, der eine Wechselspannung an seinem Ausgang erzeugt. Durch Verbinden einer Wechselstromlast, wie z.B. eines Werkzeuges mit einem Induktionsmotor mit dem Ausgang des Wandlers kann diese Last aus der Batterie mit Energie versorgt werden.

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In vielen Fällen wird ein derartiger Motor-Generator-Wandler in einem Personenwagen, Lastwagen oder Boot angeordnet und mit der Batterie dieses Fahrzeuges verbunden, so daß der Benutzer eine elektrische Energiequelle zum Betrieb von eine Nenn-Betriebsspannung von 120 oder 240 Volt Wechselspannung oder von anderen Wechselspannungen aufweisenden elektrischen Geräten an den Stellen zur Verfügung hat, an denen kein Stromvecsorgungsnetz zur Verfügung steht. Um eine unnötige Entladung der Batterie zu vermeiden, ist es wünschenswert, den Wandler abzuschalten, wenn das die Last darstellende Gerät nicht betrieben wird. In dem in der US-Patentschrift J5 665 502 beschriebenen System wird der Wandler automatisch ein- und ausgeschaltet, wenn das die Last bildende Gerät durch einen mit diesem Gerät verbundenen Schalter ein- bzw. ausgeschaltet wird. Bei diesem bekannten Wandler waren nicht nur Relaiskontakte in dem Wechselstromweg angeordnet, so daß sich Lichtbögen und Kontaktabnutzungen ergaben, sondern es war weiterhin erforderlich, daß ein anfänglicher Gleichstrom in Serie sowohl durch den Gleichstrommotor als auch durch die Last und den Wechselstromgenerator fließt, um ein Startsignal für die Motorsteuerung zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichspannungs-Wechse!spannungswandler der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit billigeren und zuverlässigeren Bauteilen aufgebaut ist, so daß ein vergleichsweise wenig aufwendiges und betriebssicheres Relais mit einem einzigen Kontaktsatz verwendet werden kann, dessen Kontakte lediglich den Batteriestrom führen und bei dem Störungen der Betriebsweise der Start-Stopp-Steuerung auf Grund von Last- oder Leitungskapazitäten und dergleichen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Gleichspannungs-Wechselspannungswandlers wird der Gleichstrommotor in Abhängigkeit von einem Strom eingeschaltet, der durch ein leitendes Abgriffelement fließt, wobei ein Spannungsteiler und eine Diodenanordnung vorgesehen sind, um den Strom durch das Abgriffelement während des Betriebs des Wechselstromgenerators auf einen niedrigen Wert zu begrenzen.

Erfindungsgemäß wird weiterhin eine automatische Start-Stopp-Steuerung geschaffen, bei der ein kleiner Leckstrom der Batterie oder Gleichstromquelle über eine Halbleitergrenzschicht entnommen wird, wobei dieser Leckstrom es ermöglicht, daß das Schließen des Schalters des die Last bildenden Gerätes eine Signaländerung hervorruft, die den Gleichstrommotor einschaltet.

Bei dem erfindungsgemäßen Gleichspannungs-Wechselspannungswandler wird der bei Betrieb des Gleichstrommotors in dem Wechselstromgenerator erzeugte Wechselstrom während abwechselnder Halbperioden jeweils durch zumindest erste und zweite Halbleiterdioden geleitet, die dauernd in die Schaltung eingeschaltet sind und es wird die entlang zumindest einer dieser Dioden auf Grund dieses Stromflusses erzeugte pulsierende Spannung dazu verwendet, den Gleichstrommotor eingeschaltet zu halten, bis der Stromfluß durch öffnen des Schalters an dem die Last darstellenden Gerät beendet wird.

Da bei vielen Geräten und Installationen eine Streukapazität zwischen den Leitern einer langen Verlängerungsschnur (die von dem Wechselstromgenerator zur Last führt) oder eine nicht geschaltete Lastkapazität vorhanden ist (beispielsweise die Lastkapazität eines Hochfrequenzfilters) ergibt sich eine einen Strom führende Impedanz an dem noch arbeitenden Wechselstromgenerator, selbst wenn der Schalter des die Last darstellenden Gerätes geöffnet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Start-Stopp-Steuerung wird eine derartige fehlerhafte Nicht-Abschaltung sicher vermieden.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert..

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Gleichspannungs-WechseIspannungswandIers;

Fig. IA, IB, IC bruchstückhafte Schaltbilder von Teilen der Fig. 1, die jedoch in unterschiedlicher Anordnung gezeichnet sind, um das Verständnis der Betriebsweise des Wandlers unter verschiedenen Bedingungen zu erleichtern;

Fig. 2, 2A, 2B und 2C den Figg. 1 und IA bis IC ähnliche Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 und 3A, 3B, 3C den Figg. 2 und 2A bis 2C ähnliche Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels;

Fig. 4 und 4A, 4B, 4C den Figg. 5 und 3A bis 3C ähnliche Darstellungen eines vierten Ausfuhrungsbeispiels;

Fig. ID, IE, IF Teilschaltbilder eines Wandlers ähnlich dem

nach Fig. 1, die jedoch zeigen, wie ein fehlerhaftes Nichtabschalten auftreten kann, wenn eine ungeschaltete Lastkapazität gegeben ist und die weiterhin Einrichtungen zur Verhinderung eines derartigen Nichtabschaltens zeigen.

Fig. 2D, 2E, 2F den Figg. ID, IE, IF ähnliche Darstellungen, die die Einfügung einer Einrichtung zur Verhinderung eines Nichtabschaltens in das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigen;

Fig. JD, JE, JF den Figg. 2D, 2E, 2F ähnliche Darstellungen, die die Einfügung von Einrichtungen zur Verhin-

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derung des Nicht-AbschaItens bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigen;

Fig. 4D ein bruchstUckhaftes Schaltbild, das der Fig. 4 entspricht, jedoch die Einfügung von Einrichtungen zum Verhindern des Nicht-Abschaltens bei dem vierten AusfUhrungsbeispiel zeigt;

Fig. IG und IH eine abgeänderte AusfUhrungsform der Einrichtungen zum Verhindern eines Nicht-Abschaltens bei dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 1;

Fig. 2G und 2H den Figg. IG und IH ähnliche Darstellungen einer abgeänderten Einrichtung zur Verhinderung des Niohtabschaltens bei dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 2;

Fig. 3G und 3H den Figg. 2G und 2H ähnliche Ansichten einer

Ausführungsform einer Einrichtung zum Verhindern eines Nicht-Abschaltens bei dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine erste AusfUhrungsform des Gleichspannungs-Wechselspannungswandlers 10 dargestellt, der EingangsanschlUsse 11a, 11b aufweist, die lösbar mit irgendeiner geeigneten Gleichspannungsquelle wie z.B. einer Batterie 13 verbunden sind. Die Batterie kann typischerweise oder beispielsweise eine übliche Fahrzeug- oder Lastwagenbatterie sein, die eine Ausgangsspannung von 12 Volt liefert und eine Speicherkapazität von einigen 6o bis 200 Amperestunden aufweist.

Der Wandler 10 schließt weiterhin Ausgangsanschlüsse I4a und 14b ein, die mit einem elektrischen, die Last darstellenden Gerät 15 verbindbar sind, das einen in Reihe geschalteten Ein-Aus-Schalter 16 und einen Motor, Transformator oder eine andere Last 17 einschließt, die mit einer Wechselspannung gespeist wird,

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Als konkretes Beispiel kann dieses Gerät 15 beispielsweise ein elektrisch betriebenes Werkzeug sein, wobei die Last 17 ein Induktionsmotor ist, der für einen Betrieb mit einer Nennspannung von 120 Volt Wechselspannung ausgelegt ist. Das elektrische Gerät kann mit den Ausgangsanschlüssen l4a und 14b durch eine übliche Steckverbindung und eine relativ lange Verlängerungsschnur verbunden sein, so daß es möglich ist, das Elektrogerät in einer beträchtlichen Entfernung von dem Wandler 10 zu betreiben. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Last so dargestellt, als ob sie direkt in die Ausgangsanschlüsse I4a und 14b angesteckt ist, die zu einer Steckdose geführt sind.

In Fig. 1 ist der GIeichspannungs-Wechse!spannungswandler so dargestellt, als ob er aus (a) einem Gleichstrommotor 19, dessen

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Eingangsleitungen 19a, 19b über RelaiskontakteCR]/mit den Eingangsanschlüssen 11a, 11b verbindbar sind und (b) einem Wechselstromgenerator 20 besteht, der Ausgangsleitungen 20a, 20b aufweist, die über (noch zu beschreibende Bauteile) mit den Ausgangsanschlüssen 14a, 14b verbunden sind. Der Motor und der Wechselstromgenerator können mechanisch getrennte Einheiten von üblichem Aufbau sein, deren Anker mechanisch über eine Welle 21 miteinander verbunden sind oder sie können Rotorwindungen aufweisen, die auf einem gemeinsamen Rotor angebracht sind, der in einem gemeinsamen Stator drehbar gelagert ist. Der Motor ist für einen Betrieb an der von der Batterie 13 gelieferten Spannung (beispielsweise 12 Volt Gleichspannung) bemessen, während der Wechselstromgenerator so ausgelegt und bemessen isb, daß er (bei Nenndrehzahl) eine Ausgangsspannung liefert, die im wesentlichen der Nenn-Betriebsspannung (beispielsweise 120 Volt Wechselstrom bei ungefähr 6o Hertz) des Elektrogerätes 17 entspricht.

Der Gleichspannungs-Wechselspannungswandler 10 weist eine Start-Stopp-Steuerung auf, die das Einschalten und Abschalten des Motors 19 bewirkt, wenn der Ein-Aus-Schalter l6 geschlossen bzw. geöffnet wird, um das Elektrogerät 17 in Betrieb zu setzen,

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bzw. abzuschalten. In dieser Hinsicht weist die Steuerung normalerweise nichtleitende Schalteinrichtungen auf, die zwischen den ersten und zweiten Leitungen Ll und L2 in einer Serienschaltung eingeschaltet sind, die sich zwischen den Eingangsanschlüssen 11a, 11b durch den Motor 19 hindurch erstreckt, so daß die Batterie 13 (bei Anschluß in der dargestellten Weise) in Serienschaltung zwischen den Schalteinrichtungen und dem Motor liegt. Weil der negative Anschluß der Batterie 13 mit der Leitung L2 verbunden ist, wird diese Leitung zweckmäßigerweise so betrachtet, als ob sie ein Bezugs- oder Erdpotential führt. Genauer gesagt erstreckt sich.die oben erwähnte Serienschaltung von dem positiven Anschluß oder der positiven Klemme der Batterie über den Anschluß 11a und die Leitung Ll, die normalerweise offenen Schaltkontakte CRl-a, die durch eine Relaisspule CRl gesteuert werden, den Motor 19* die Leitung L2 und schließlich über den Eingangsanschluß 11b zurück zum negativen Anschluß oder zur negativen Klemme der Batterie. Wenn die Kontakte CRl-a geöffnet oder geschlossen sind, ist der Gleichstrommotor von der Batterie 12 getrennt bzw. an diese angeschaltet und er wird durch den Stromfluß aus der Batterie im eingeschalteten Zustand dieser Kontakte gespeist. Selbstverständlich kann ein in Halbleiter te chnik ausgeführtes .Relais als Motor-Schalteinrichtung anstelle des elektromagnetischen Relais CRl verwendet werden, wie dies gut bekannt ist.

Die Relaisspule CRl ist zwischen den Leitungen Ll und L2 derart eingeschaltet, daß sie selektiv eingeschaltet oder abgeschaltet werden kann. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Relaisspule durch einen MPN-Transistor Ql gesteuert, dessen Kollektor- und Emitter-Anschlüsse mit den Leitungen Ll bzw. L2 verbunden sind. Wenn ein Plus-Minus-Spannungsabfall Vc gemäß Pig. 1 mit ausreichender Größe von einem leitenden Widerstandselement Rl auf Grund eines Plus-Minus-Stromflusses durch dieses Element erzeugt wird, fließt der Strom durch einen Strombegrenzungswiderstand R2 und durch die Basis-Emitter-Grenzschicht dieses Transistors, um ihn einzuschalten (d^h.

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leitend zu machen), so daß aus der Batterie 1J> ein Kollektorstrom in den Kollektor-Emitterkreis durch die Serienwiderstände RJ und R4 fließen kann. Wenn die Steuerspannung Vc an dem Widerstand Rl unter einen vorgegebenen Wert fällt oder sogar 0 wird oder in den negativen Bereich überwechselt, wird der Transistor abgeschaltet, so daß kein Strom in dem Kollektor-Emitter-Kreis fließt. Zu Erläuterungszwecken und zur Erleichterung der folgenden Beschreibung sei angenommen, daß 0,4 Volt der Schwellwert der Sapnnung Vc ist, der erforderlich ist, um den Transistor Ql einzuschalten.

Obwohl die Relaisspule CRl in Serie in den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors Ql eingeschaltet und durch einen Strom in diesem Kreis erregt werden könnte, ist im vorliegenden Fall die Relaisspule in Serie in den Emitter-Kollektor-Kreis eines PNP-Transistors Q2 eingeschaltet, der mit einem weiteren PNP-Transistor Q3 zur Bildung eines Darlington-Paares gekoppelt 3sb, so daß sich eine zusätzliche Stromverstärkung ergibt. Die Basis des Transistors Q2 ist mit dem Emitter des Transistors Q3 verbunden, während die Basis dieses Transistors mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen RJ und R4 verbunden ist. Der Kollektoranschluß des Transistors Qj5 ist mit der Leitung L2 über einen Widerstand R5 verbunden.

Wenn der Transistor Ql eingeschaltet wird, erzeugt der in dem Kollektor-Emitter-Kreis dieses Transistors fließende Strom einen Spannungsabfall an dem Widerstand RJ, so daß ein Strom durch die Emitter-Basis-Grenzschichten der Transistoren Q2 und QJ fließt, um diese Transistoren einzuschalten. Wenn der Transistor QJ eingeschaltet wird, fließt ein Strom über die Basis des Transistors Q2 durch den Widerstand R5, so daß der Transistor Q2 noch stärker leitend gemacht wird, so daß ein Strom mit relativ hoher Stärke in dem Emitter-Kollektor-Kreis dieses Transistors fließt und die Relaisspule CRl speist, so daß die Relaiskontakte CRl-a geschlossen werden.

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Wie es weiter unten ausführlicher erläutert wird, wird der Transistor Ql während des Betriebes des Wechselstromgenerators 20 wiederholt ein- und ausgeschaltet, doch bleibt er in einem vorgegebenen Ein- oder Auszustand lediglich für ein sehr kurzes Intervall. Um zu verhindern, daß das Relais GRl abfällt, wenn der Transistor Ql momentan abgeschaltet wird, ist ein Kondensator Cl parallel zu den Widerständen Rj5 und R4 angeschaltet und dieser Kondensator wird durch den Kollektor-Emitter-Strom des Transistors Ql jedesmal dann geladen, wenn dieser eingeschaltet ist. Wenn der Transistor Ql momentan abgeschaltet ist, entlädt sich der Kondensator durch die Widerstände R3 und R4, so daß der Spannungsabfall längs des Widerstandes R? aufrechterhalten wird. Auf diese Weise werden die Transistoren Q2 und Q3 eingeschaltet gehalten und die Relaisspule CRl bleibt gespeist, selbst wenn <3er Transistor Ql momentan keinenStrom in seinem Kollektotf-Emitter-Kreis führt. Wenn der Transistor Ql für mehr als ein kurzes Zeitintervall abgeschaltet bleibt, wird der Kondensator nicht unmittelbar wieder aufgeladen, so daß die Transistoren Q2 und Q3 abgeschaltet werden, so daß die Relaisspule CRl abgeschaltet wird, sobald die zuletzt zugeführte Kondensatorladung verbraucht ist. Wenn der Stromfluß durch die Relaisspule CRl abrupt durch das Abschalten des Transistors Q2 unterbrochen wird, leitet eine parallel zu dieser Spule geschaltete Diode D5 um die in der Spule induzierte Rückschlagspannung zu absorbieren.

Ein Strom von geringer Stärke fließt von Plus nach Minus durch den Widerstand Rl, um den Transistor Ql einzuschalten und ein Inbetriebsetzen des Motors 19 zu bewirken, wenn der Ein-Aus-Schalter 16 des Elektrogerätes 15 zu Anfang geschlossen wird. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird ein pulsierender Stromfluß von vergleichsweise geringer Größe in dem Widerstand Rl aufrechterhalten, nachdem der Wechselstromgenerator angelaufen ist, und einen Wechselstrom durch die Last fließen läßt.

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Erfindungsgemäß sind Einrichtungen vorgesehen, um einen Ruhe-Gleichstrom aus der Batterie Y*> zu entnehmen, wenn der Motor-Wechselstromgeneratorsatz nicht belastet ist, d.h. wenn der Schalter 16 geöffnet ist und der Motor 19 nicht läuft, so daß die Wechselstromgenerator-Ausgangsspannung und der Strom gleich 0 sind. Diese Einrichtungen schließen einen Strombegrenzungswiderstand und eine in Durchlaßrichtung gepolte Halbleitergrenzschicht ein, die dauernd an die Leitungen Ll und L2 und damit längs der Batterie 13 angeschaltet sind. Der sich ergebende Vorwärts-Spannungsabfall an der Halbleitergrenzschicht ist relativ niedrig (beispielsweise ungefähr 0,5 bis 0,7 V) und dieser Spannungsabfall kann dauernd für die Erzeugung Vc zur Steuerung des Motors 19 verwendet werden.

Weiterhin sind Einrichtungen mit der Halbleitergrenzschicht verbunden, um einen anfänglichen Gleichstrom durch den Wechselstromgenerator 20, die Last YJ und den Schalter 16 zu erzeugen, wenn dieser zuerst geschlossen wird. (Und bevor der Motor 19 auf die normale Nenndrehzahl beschleunigt wird). Die auf diesen Anfangsstrom ansprechenden Einrichtungen bewirken ein Speisen des Motors 19 aus der Batterie I^, Im einzelnen wird dieser anfängliche Gleichstrom durch das leitende Abgriffelernent geleitet, das durch den Signalwiderstand Rl gebildet ist, so daß die Steuerspannung Vc ausreichend groß und positiv gemacht wird, damit der Transistor Ql eingeschaltet wird (worauf die Relaiskontakte CRl-a geschlossen werden und den Motor in der vorstehend beschriebenen Weise speisen).

In dem Ausführungsbeispiel nach Pig. I wird dies durch einen Spannungsteiler erreicht, der zwischen den Leitungen Ll und L2 angeschaltet ist und die Serienkombination eines strombegrenzenden Widerstandes R6 und zweier Halbleiterdioden Dl und D2 umfaßt. Jede der Dioden Dl und D2 ist in Durchlaßrichtung gepolt, so daß ein Strom von der Leitung Ll zur Leitung L2 geleitet wird. Der Verbindungspunkt Pl zwischen den Dioden liegt daher auf einem Potential von einer Diodendurchlaßspannung

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oberhalb des Potentials der Leitung L2; Das heißt, daß die Diode D2, die die oben erwähnte Halbleitergrenzsohicht bildet, einen vorgegebenen Spannungsabfall erfordert und erzeugt, damit Strom in Durchlaßrichtung geleitet wird und diese Spannung wird als ein "Diodendurchlaßspannungsabfall¹¹ betrachtet. Lediglich als Beispiel und zur Erleichterung der folgenden Erläuterungen sei angenommen, daß ein Diodendurchlaßspannungsabfall 0,5 V beträgt, obwohl sich der genaue Wert mit verschiedenen Arten von Dioden ändert und für irgendeine spezielle Art innerhalb eines Herstellungstoleranzbereiehes liegt. Es sei daran erinnert, daß eine Halbleitergrenzschicht oder eine Diode bei Betrieb in Durchlaßrichtung einen Spannungsabfall aufweist, der im wesentlichen konstant bleibt, selbst wenn die Größe des durch die Diode fließenden Stroms sich Über einen weiten Bereich ändert.

Um einen Anfangsstromfluß hervorzurufen, ist eine erste Serienschaltung vom Punkt Pl durch die Wechselstromgeneratorleitung 20a, den Wechselstromgenerator 20, die Wechselstromgeneratorleitung 20b und dann durch den Ausgangsanschluß l4b, den Ein-Aus-Schalter 16 und die Last 1? des Gerätes 15 gebildet. Die erste Serienschaltung wird zur Leitung L2 über den Ausgangsanschluß l4a, eine Leitung 20a', den Verbindungspunkt P3 und den Signalwiderstand Rl und dann zur Leitung L2 zurückgeführt (wobei diese Leitung der Erde sowie dem Verbindungspunkt P4 entspricht.) Es ist zu erkennen, daß die Diode Dj5 parallel zum Widerstand Rl zwischen den Verbindungspunkten P5 und P4 liegt, daß diese Diode Jedoch in Sperriehtung gegenüber einem Stromfluß von P3 nach P4 gepolt ist.

Zur Vervollständigung des Steuersystems sind Einrichtungen zur Weiterleitung eines von dem Wechselstromgenerator 20 (bei dessen Betrieb und bei geschlossenem Schalter 16) erzeugten Wechselstromes durch die Lasteinheit 17, den Schalter 16 und zumindest zwei Halbleiterdioden vorgesehen, die jeweils die positiven bzw. negativen Halbperioden dieses Stromes durch-

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lassen. Weiterhin .sind auf den pulsierenden Durchlaßspannungsabfall längs zumindest einer dieser Dioden ansprechende Einrichtungen vorgesehen, die den Motor 19 an die Batterie 13 angeschaltet halten, so lange der Schalter 16 geschlossen ist.

Wie dies insbesondere bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zu erkennen ist, ist eine zweite Serienschaltung vom Punkt Pl durch den Wechselstromgenerator 20, den Schalter 16 und die Lasteinheit 17 und dann über eine in Durchlaßrichtung gepolte Halbleiterdiode D4 zwischen den Punkten PJ und P2 und dann über die Diode Dl zum Punkt Pl und zur Wechselstromgeneratorleitung 20a gebildet, die Dioden D4 und Dl leiten daher in Durchlaßrichtung während der Halbperioden des erzeugten Wechselstroms, bei denen die Wechselstromgeneratorleitung 20b positiv gegenüber einer Leitung 20a ist (nicht eingekreiste Polaritätssymbole in Fig. l). Andererseits wird eine dritte Serienschal-

die

tung durch Dioden D2 und DJ gebildet,(einen Strom in Durchlaßrichtung bei den entgegengesetzten Halbperioden durchlassen. (Wenn die Wechselstromgeneratorspannung die Polarität aufweist, die eingekreist in Fig. 1 angegeben ist.) Diese letztere Serienschaltung erstreckt sich von der Leitung 20a über den Punkt Pl, D2, P4, DJ, PJ, 20a^!, 17, 16 und 20b zurück zum Wechselstromgenerator. Es ist zu erkennen, daß die Schaltungsbauteile zur Weiterleitung positiver und negativer Halbperioden des Wechselstromes dauernd eingeschaltet sind, d.h. daß keine Schaltkontakte oder gesteuerte Transistoren vorgesehen sind. Die Dioden Dl und d4 leiten positive Halbperioden des Wechselstromes während die Dioden D2 und DJ die negativen Halbperioden des Wechselstromes weiterleiten.

Der Widerstand Rl erstreckt sich zwfehen der Leitung L2 und dem Punkt PJ, d.h. parallel zur Diode DJ zwischen den Punkten P3 und P4. Daher ist die längs des Signalwiderstandes Rl auftretende Steuerspannung Vc während des Betriebes des Wechselstromgenerators 20 durch die pulsierenden Spannungsabfälle längs

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der Dioden Dl, D2, DJ, D4 in noch zu erläuternder Weise bestimmt und derart, daß der Transistor Ql periodisch eingeschaltet wird, damit das Relais CRl dauernd gespeist ist.

Die Betriebsweise des vorstehenden Ausführungsbeispiels dürfte nunmehr verständlich sein, soll aber noch weiter anhand der Figg. IA, IB und IC erläutert werden. Es sei zuerst angenommen, daß sich der Wandler in Betriebsbereitschaft befindet. Wenn die Batterie IJ in der dargestellten Weise angeschaltet ist, fließt ein Gleichspannungsleckstrom il (der auch mit Is) bezeichnet ist, von der Leitung Ll über den Widerstand R6 durch die Dioden Dl und D2 zur Leitung L2. Pig. IA zeigt die dann wirksamen Teile der Schaltung, wobei zu erkennen ist, daß der Bereitschaftsstrom in Durchlaßrichtung durch die Dioden Dl und D2 fließt, wobei die letzteren durch 'eine Halbleitergrenzschicht oder eine äquivalente Schottky-Sperrschicht gebildet sind. Der Widerstand Rö weist vorzugsweise einen hohen Widerstandswert auf (beispielsweise 330 Ohm, wenn die Batterie 13 12 Volt liefert), so daß der Leckoder Ruhestrom Is in der Größenordnung von 35 Milliampere liegt undjdie Batterie nicht wesentlich entlädt, selbst wenn dieser Strom für viele Stunden zwischen aufeinanderfolgenden Aufladungen der Batterie fließt. Dieser Ruhestrom erzeugt jedoch einen "Dlodendurchlaßspannungsabfall" mit der angedeuteten Polarität längs jeder der Dioden Dl und D2, wobei die Größe eines Diodendur chlaßspannungsabf al Is als 0,5 V angenommen wird, um die Erläuterung zu vereinfachen. Dies bedeutet, daß der Punkt Pl ein Potential von 0,5 V gegenüber Erde (Leitung L2) aufweist und daß die Diode D2 eine Spannung erzeugt, die einen Anfangsstrom durch den Signalwiderstand Rl hervorrufen kann wenn der Schalter 16 geschlossen ist. In dem in Fig. IA gezeigten Betriebsbereitschafts zustand ist jedoch der Schalter 16 geöffnet und es fließt kein Strom durch üen Widerstand Rl, so daß die Spannung Vc Null ist, der Transistor Ql abgeschaltet ist und der Motor 19 nicht gespeist wird. Es ist aus Fig. 1 zu erkennen, daß unter diesen Bedingungen die Dioden D4 und D3 in Sperrichtung vorgespannt

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und nichtleitend sind, so daß sie in Pig. IA nicht gezeigt sind.

Wenn der Schalter 16 zuerst geschlossen wird, fließt der Betriebsbereitschaftsstrom Is weiterhin durch die Dioden Dl und D2. Der geschlossene Serienkreis, der den Schalter 16 einschließt, weist jedoch einen Durchlaßspannungsabfall längs der Diode D2 als aktiver Spannungsquelle auf, so daß ein anfänglicher Gleichstrom Ii nunmehr entlang des Pfades i2 (Fig. 2) von Pl über 20a, 20, 16, 17, 20a' und Rl zur P4 fließt. Dieser Zustand ist in Pig. IB dargestellt. Die 0,5 V längs der Diode D2 wirken als imaginäre Batterie, die einen Strom Ii durch den Wechselstromgenerator 20, den Schalter 16, die Lasteinheit 17 und den Widerstand Rl gegen Erde (P4) hervorruft. Der Gleichstromwiderstand des Wechselstromgenerators ist äußerst niedrig, der Gleichstromwiderstand der meisten verwendeten Lasteinheiten 17 ist sehr niedrig (von 0,1 0hm bis ungefähr 200 0hm) und der Widerstand des Widerstands Rl ist so gewählt, daß er relativ hoch ist (beispielsweise lOOOOhm). Somit bewirkt der Anfangsstrom Is durch den Widerstand Rl, daß die Steuerspannung Vc einen beträchtlichen Bruchteil (beispielsweise ungefähr 0,4 V oder mehr)von "einem Diodendurchlaßspannungsanfall" beispielsweise 0,5 V darstellt, der längs der Diode D2 gegeben ist. Dieser Wert überschreitet das Basis-Einschalt-Schwellwertpotential für den Transistor Ql, der dann einen Kollektorstrom leitet, der ausreicht, um einen Strom durch RJ und R4 zu erzeugen, wodurch die Transistoren QJ5, Q2, eingeschaltet werden, so daß das Relais CRl betätigt wird und die Kontakte CRl-a geschlossen werden, um den Motor 19 anlaufen zu lassen.

Wenn der Motor auf die Nenndrehzahl beschleunigt (die z.B. so gewählt ist, daß die Ausgangsfrequenz des Wechselstromgenerators 20 nominell 60 Hz ist), wird ein Wechselstrom von dem Wechselstromgenerator über die Lasteinheit 17 und den geschlossenen Schalter 16 geliefert. Während positiver Halbperioden (willkürlich bei positiver Leitung 20b gegenüber der Leitung 20a gewählt) fließt der (durch i4 in den Figg_o I und IC bezeichnete)

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Wechselstrom in Durchlaßrichtung durch die Dioden D4 und Dl. Hierdurch ergibt sich lediglich ein Durchlaßspannungsabfall (beispielsweise ungefähr 0,5 V) längs jeder derartigen Diode unabhängig von der Größe des Laststromes (selbst wenn dieser beispielsweise 10 oder 20 Ampere beträgt), so daß die Wechselspannungsgeneratorspannung, die der Lasteinheit 17 zugeführt wird, nur unwesentlich verringert wird. Die pulsierenden Durchlaßspannungsabfälle längs der Dioden D4 und Dl während derartiger positiver Halbperioden steuern die Spannung Vc periodisch über den Schwellwert, der erforderlich ist, um den Transistor Ql einzuschalten.

Wie es in Fig. IC gezeigt ist, wird, wenn eine positive Halbperiode des Wechselstromes i4 fließt, ein Diodendurchlaßspannungsabfall an der Diode D4 (sowie an der Diode Dl) hervorgerufen. Die Diode D2 bleibt auf Grund des Betriebsbereitschafts-Leckstromes Is in Durchlaßrichtung vorgespannt. Daher ist die Spannung Vc längs des Signalwiderstandes Rl die Summe von drei Durchlaßspannungsabfällen, so daß sich in dem angenommenen BeJs piel ein Wert von +1,5 V ergibt. Unter den in Fig. IC dargestellten Bedingungen ist daher der Transistor Ql eingeschaltet und der Kondensator Cl (Fig. 1) wird geladen, um das Relais CRl und den Motor 19 eingeschaltet zu halten. Es sei in diesem Zusammenhang zweckmäßigerweise darauf hingewiesen, daß die Diode D3 während positiver Halbperioden des Wechselstromes in Sperrichtung um 1,5 V vorgespannt ist, so daß sie mit Recht in der Schaltung nach Fig. IC fortgelassen ist.

Während negativer Halbperioden des von dem Wechselstromgenerator 20 durch die Lasteinheit 17 gelieferten Wechselstromes (wenn die Leitung 20b negativ gegenüber der Leitung 20a ist) fließt der Wechselstrom ±3 in Durchlaßrichtung durch die Dioden D2 und D3 und dann durch die Iasteinheit 17 und den Schalter 16 zurück zum Wechselstromgenerator. Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Wechselstromgenerator-Spannung die Diode D4 in Sperrichtung vorspannt, so daß diese nichtleitend wird. Weiter-

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hin wird der einzelne Durchlaßspannungsabfall längs der Diode Dj5 dem Widerstand Rl zugeführt, so daß dieSteuerspannung Vc negativ wird (beispielsweise -0,5 V). Hierdurch wird der Transistor Ql während dieser negativen Halbperioden des Wechselstromes gesperrt. Es sei jedoch daran erinnert, daß die Entladung des vorher geladenen Kondensators Cl die Basis des Transistors Q3 gegenüber dem Emitter des Transistors Q2 negativ hält, so daß diese Transistoren leitend bleiben und das Relais GRl nicht abfällt .

Damit ist zu erkennen, daß die Diode D4 auf Grund ihres pulsierenden Spannungsabfalles während positiver Halbperioden des Laststroms dazu beiträgt, daß die Spannung Vc über die positive Einschaltschwelle des Transistors Ql ansteigt und daß dieser Durchlaßspannungsabfall zu den beiden Durchlaßspannungsabfällen hinzuaddiert wird, die längs der Dioden Dl und D2 auftreten. Es sei angenommen, daß der Motor 19 den Wechselstromgenerator 20 mit einer Drehzahl antreibt, die eine Wechselstromgeneratorfrequenz von 60 Hz ergibt und in diesem Fall spriüht der Transistor Ql auf den pulsierenden Spannungsabfall längs der Diode D4 so an, daß er 6o mal pro Sekunde eingeschaltet wird, so daß der Kondensator Cl wiederholt aufgeladen wird, bevor das Relais CRl abfallen kann.

Wenn der Ein-Aus-Schalter 16 geöffnet wird, um die Lasteinheit 17 abzuschalten, werden die drei Serienkreise für die Ströme Ii, 13 und i4 unterbrochen. Die volle Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 20 erscheint momentan längs des offenen Schalters 16, doch können die Ströme 12, I^ und 14 nicht fließen. Daher fällt der Spannungsabfall Vc längs des Widerstandes Rl auf den Wert von 0 ab und der Transsistor Ql wird abgeschaltet. Nach sehr kurzer Zeit für die Entladung des Kondensators Cl schalten die Transistoren Q2 und Q3 ab und schalten die Relaisspule CRl ab, damit die Kontakte CRl-a geöffnet werden und der Motor 19 abgeschaltet wird. Sowohl der Motor als auch der Wechselstromgenerator stoppen und das System kehrt in den Beiriebs-

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bereitschaftszustand zurück, in dem es für ein erneutes Einschalten beim nächsten Schließen des Schalters 16 bereit ist.

Die vorstehend beschriebene Anordnung ermöglicht es, daß der Motor 19 automatisch gestartet und gestoppt wird wenn der Schalter l6 der Lasteinheit 17 geschlossen bzw. geöffnet wird. Der Benutzer des die Lasteinheit 17 bildenden Gerätes (am Ende einer langen Verlängerungsschnur) muß nicht zum Motor-Wechselstromgenerator-Satz zurückgehen und von diesem fortgehen, um diesen Satz ein- bzw. auszuschalten und der Motor läuft trotzdem nicht leer, so daß die Batterie während langer oder kurzer

wird Perioden nicht unnötig entladen γ wenn der Benutzer

das die Lasteinheit 17 bildende Gerät nidit tatsächlich benutzt. Der Widerstand Rl bildet ein Signal-Abgriff-Element, das ein stetiges positives Steuersignal Vc aus dem Anfangsstrom Ii auf Grund des Durchlaßspannungsabfalls längs der Diode D2 unmittelbar dann erzeugt, wenn der Schalter 16 zuerst geschlossen wird, worauf dieser Widerstand Rl ein pulsierendes positives Steuersignal Vc von drei Durchlaßspannungsabfällen längs der Dioden D4, Dl, D2 während abwechselnder Halbperioden des von dem Wechselstromgenerator erzeugten Stroms so lange erzeugt, wie der Schalter l6 geschlossen bleibt. Einrichtungen in Form der Transistoren Ql, Q2, QjJ und des Kondensators Cl sprechen sowohl auf die stetige als auch auf die pulsierende positive Spannung Vc lMngs des Widerstandes Rl an, um ein Schließen der Relaiskontakte CRl-a hervorzurufen, wodurch der Motor I9 anläuft und in Betrieb gehalten wird, bis der Schalter l6 geöffnet wird.

Es ist zu erkennen, daß der relativ hohe Strom (beispielsweise 10 Ampere) der dem Wechselstromgenerator 20 von dem eingeschalteten Nutzgerät 15 entnommen wird, nicht durch den Signa!widerstand Rl fließt. Stattdessen ist der Strom duroh diesen Widerstand Rl auf den Strom begrenzt, der sich auf Grund des eines Diodendurchlaßspannungsabfalls (d.h. des Spannungsabfalls längs der Diode Dj5) während negativer Halbperioden des Wechselstrom-

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Laststromes und aus drei Diodendurohlaßspannungsabfallen (d.h. der Summe der Spannungsabfälle längs der Dioden D4, D2-und Dl) während positiver Halbperioden dieses Stromes ergibt. Typischerweise ist der Durchlaßwideretand jeder Diode sehr niedrig und sobald die Diode zu leiten beginnt, ist der Durchlaßspannungsabfall sehr niedrig und konstant, und zwar unabhängig von der Größe des Durchlaßstromes. Wenn angenommen wird, daß der Durchlaßspannungsabfall längs jeder Diode in der Größenordnung von 0,5 V liegt und der Widerstand Rl einen hohen Widerstandswert aufweist, so ist der Strom durch den Widerstand Rl fast vernachlässigbar weil die maximale an diesen Widerstand angelegte Spannung 1,5 V,beträgt.

Dies ist wesentlich, da kein Gleichstrom von irgendeiner erheblichen Größe durch die Lasteinheit 17 fließt, weil der Anfangsstrom Ii auf einen niedrigen Wert dadurch begrenzt ist, daß maximal ein Durchlaßspannungsabfall (längs D2) an die Serienkombination des Wechselstromgenerators 20, der Lasteinheit 17 und des Widerstandes Rl angelegt ist. Wenn daher die Lasteinheit 17 einen Eisenkern aufweisende induktive Elemente einschließt, wird eine Gleichstromsättigung dieser Elemente vermieden und der dem Last-Wechselstrom überlagerte Gleichstrom ist praktisch vernachlässigbar. Die Anordnung der Dioden Dl bis d4 verhindert trotz ihrer dauernden Anschaltung, daß ein Wechselstrom von irgendeiner beträchtlichen Größe durch die Batterie 13 fließt und hierin eine störende Erhitzung hervorruft. Diese Trennung des Wechselstromes von der Batterie ergibt sich daraus, daß die Wechselspannung in den die Leitungen Ll und L2 einschließenden Kreisen maximal 1,5 V bzw. 0,5 V bei positiven bzw. negativen Halbperioden beträgt und daß der einen hohen Widerstandswert aufweisende Widerstand R6 nur einen vernachlässigbaren pulsierenden Strom in der Batterie 1? ermöglicht.

Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 2 beschrieben. In Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1

mit den gleichen Bezugsziffern beschrieben, so daß lediglich die Unterschiede zwischen den Figg. 1 und 2 zu besehreiben sind.

In Fig. 2 erscheint die S teuer spannung. Vc längs eines Signalwiderstandes Rl, der in den Basis-Emitterkreis eines Transistors Q4 eingeschaltet ist. Die Widerstände R7, R2 und Rl bilden einen Spannungsteiler zwischen den Leitungen Ll und L2, um die Basis des Transistors Q4 auf ein etwas positives Potential von ungefähr 0,2 Volt vorzuspannen, was Jedoch unzureichend ist, um den- Kollektorkreis dieses Transistors im Betriebsbereitschaftszustand leitend zu machen. Wenn (wie dies weiter unten erläutert wird) die Steuerspannung Vc über einen Schwellwert von ungefähr +0,4 V ansteigt, so schaltet Q4 ein, so daß die Emitter-Basisßrenzschicht e ines Transistors Q4 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird und sich ein Kollektorstrom durch den Widerstand R5 und durch die Basis-Emitter-Grenzschicht eines Transistors q6 ergibt, so daß der Kollektorstrom durch das Relais CRl fließen kann. Dieses Relais schließt die Kontakte CRl-a und schaltet den Motor 19 ein.

Um einen Ruhestrom Is aus der Batterie 13 während der Betriebsbereitxschaft gemäß Fig. 2 zu entnehmen, ist ein Spannungsteiler durch den Strombegrenzungswiderstand R6 und eine in Durchlaßrichtung gepolte Halbleitergrenzschicht in Form einer Diode DIa gebildet, die in Reihe zwischen den Leitungen Ll und L2 eingeschalt« sind. Obwohl eine zweite Diode D2a parallel zur Diode DIa angeschaltet ist, ist die erstere entgegengesetzt gepolt und nichtleitend, wenn der Betriebsbereitschaftsstrom Is durch Ή.6 und DIa fließt, um längs dieser Diode einen Durchlaßspannungsabfall Ef zu erzeugen, wodurch der Verbindungspunkt P5 gegenüber dem Erdpotential der Leitung L2 positiv wird. Fig. 2a zeigt die im Betriebsbereitschaftszustand wirksamen Bauteile gemäß Fig. 2 und bestätigt, daß wenn der Schalter 16 geöffnet ist, der Betriebsbereitschaftstrom Is durch die Diode DIa bewirkt, daß der Punkt P ein Potential von einem Diodendurchlaßspannungsabfall (beispielsweise 0,5 V) in positiver Richtung aufweist.

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- 20 - 261613b

Die Leitungen 20a,. 20b des Wechselstromgenerators 20 sind über die Ausgangsanschlüsse I4a, I4b mit dem Elektrogerät 15 verbunden und leiten einen Anfangs-Gleichstrom durch den Wechselstromgenerator 20, die Lasteinheit 17 und den Schalter 16, wenn dieser geschlossen wird. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ergibt sich ein Serienkreis vom Punkt P5 (Anode von DIa) über den Wechselstromgenerator 20, den Schalter 16, die Lasteinheit IJ, die Leitung 20a', den Punkt P6 und den Widerstand Rl zur Leitung L2 (Kathode von DIa). Wenn daher der Schalter 16 geschlossen wird, fließt ein Anfangsstrom, der mit Ii bezeichnet ist, durch diesen Serienkreis auf Grund der Spannung Ef. Hierdurch wird die Steuerspannung Vc von dem Vorspannungswert von ungefähr +0,2 V auf ungefähr +0,4 V vergrößert, so daß das Potential an der Basis des Transistors Q4 ausreichend angehoben wird, damit dieser einschaltet - wodurch der Motor 19 gestartet wird. Der Weg des Anfangsstromes Is ist leichter aus Fig. 2B zu erkennen, die den Serienkreis hierfür unmittelbar nach dem Schließen des Schalters 16 zeigt. Es ist zu erkennen, daß der Widerstand Rl, die Transistoren Q4, Q5, q6 und das Relais CRl alle Bauteile bilden, die auf den Anfangsstrom Is zum Einschalten des Motors ansprechen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 schließt weiterhin dauernd angeschaltete Einrichtungen zum Weiterleiten eines von dem Wechselstromgenerator 20 erzeugten Stromes bei geschlossenem Schalter l6 ein. Diese Einrichtungen sind hier durch die Dioden D4a und D2a, die während positiver Halbperioden des Wechselstromes i4 leiten, und durch die Dioden DIa und D^a gebildet, die in Durchlaßrichtung während negativer Halbperioden des Stromes 13 leiten. Die Dioden DIa und D2a sind mit entgegengesetzter Polung zwischen dem Punkt P5 und der Leitung L2 eingeschaltet, während die Dioden D4a und D^a mit entgegengesetzter Polung zwischen dem Punkt P6 und der Leitung L2 eingeschaltet sind. Der Wechselstromgenerator 20 und das Elektrogerät 15 sind in Serie zwischen den Punkten P5 und P6 eingeschaltet und es ist zu erkennen, daß die Diode D4a parallel zum Signalwiderstand Rl liegt.

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Im Betrieb fließt daher, wenn die Wechselstromgeneratorleitung 20b gegenüber der Leitung 20a positiv ist, die positive Halbperiode eines Wechselstromes auf dem mit i4 bezeichneten Pfad. Die Dioden D^a und DIa sind nichtleitend und sind daher in dem vereinfachten Schaltbild nach Pig. 2C fortgelassen, das die positive Halbperiode des Wechselstromgenerators 20 darstellt. Die Dioden D4a und D2a leiten einen Wechselstrom in Durchlaßrichtung, so daß der vollständige Durchlaßspannungsabfall (+0,5 V) längs dieser Dioden als positive Steuerspannung Vc auftritt, die ein Einschalten des Transistors Q4 und ein Laden des Kondensators Cl bewirkt. Der pulsierende Durchlaßspannungsabfall längs der Diode D4a wirkt während positiver Halbperiode des Wechselstromes über Q4, Q5, q6 und CRl, um den Motor 19 an die Batterie 13 angeschaltet zu halten.

Bei negativen Halbperioden des Wechselstromes von dem Wechselstromgenerator sind die Dioden D4a und D2a in Sperrichtung vorgespannt und nichtleitend. Die Dioden DIa und Dj5a leiten jedoch die negativen Halbperioden des mit 15 bezeichneten Wechselstromes in Durchlaßrichtung. Der Durchlaßspannungsabfall von 0,5 V längs der Diode D3a ruft eine negative Steuerspannung Vc hervor und schaltet den Transistor Q4 ab. Während dieser Intervalle entlädt sich der Kondensator Cl, um die Transistoren Q5 und Q6 eingeschaltet zu halten, so daß das Relais CRl nicht abfällt.

Wenn der Schalter 16 geöffnet wird, wird Jedoch der Wechselstrom unterbrochen und der Anfangsstrom Ii kann nicht fließen. Der Kondensator Cl entlädt sich und wird nicht mehr aufgeladen weil q4 nicht dauernd oder periodisch leitend ist. Daher schalten die Transistoren Q,5 und Q6 ab und die Relaiskontakte CRl-a Öffnen sich, um den Motor 19 abzuschalten.

Die Anordnung nach Fig. 2 dient zum Starten oder Stoppen des Motors 19, wenn der Lastschalter geschlossen bzw. geöffnet wird. Wie in Fig. 1 fließt lediglich ein sehr geringer Gleichstrom Il

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durch das Elektrogerät 15 und es tritt keine wahrnehmbare Sättigung der Eisenkernelemente (beispielsweise Transformatoren oder Induktionsmotoren) auf. Diese geringe Kopplung des Wechselstromes in den Kreis der Gleichstrombatterie erfolgt über eine Spannung, die dem Signalwiderstand Rl zugeführt wird und diese Spannung wechselt zwischen den sehr niedrigen Werten von plus und minus einem Diodendurchlaßspannungsabfall (-0,5 V), wenn der Wechselstromgenerator arbeitet. Es fließt kein Wechselstrom-Laststrom direkt durch die Batterie. Diese sehr geringe gegenseitige Kopplung zwischen den Wechselstrom- und den Gleichstromkreisen macht das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zu einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gegenüber dem nach Fig. 1.

Im folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 3 beschrieben. Das in dieser Figur dargestellte dritte Ausführungsbeispiel weist einen der Fig. 2 ähnlichen Aufbau und eine ähnliche Betriebsweise auf und es werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile verwendet. Das dritte Ausführungsbeispiel weicht von dem nach Fig. 2 dadurch ab, daß es lediglich drei Dioden DIb, D2b, D3b anstelle der vier Dioden DIa, D2a, D3a, D4a verwendet.

In Dig. 3 bilden der Widerstand R6 und die Diode DIb, die in Reihe über die Leitungen Ll, L2 an die Batterie 13 angeschaltet sind, einen Spannungsteiler, bei dem sich im Betriebsbereitschafts zustand ein Durchlaßspannungsabfall längs der in Durchlaßrichtung gepolten Halbleitergrenzschicht dieser Diode ergibt, durch die ein Betriebsbereitschafts-Ruhestrom Is hindurchfließt. Hierdurch wird ein Durchlaßspannungsabfall Ef längs der Diode DIb nach Fig. 3A erzeugt.

Um die Diode DIb so zu schalten, daß die Spannung an dieser Diode das Fließen eines Anfangsstromes Ii bewirkt, wenn der Schalter 16 geschlossen wird, ist die Serienkombination des Wechselstromgenerators 20, des Schalters 16 und der Lastein-

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heit 17 (über die AusgangsanschlUsse 14a, 14b) zwischen den Punkten P5 und P7 angeschaltet. Der Signalwiderstand Rl ist zwischen den Punkten P7 und der Leitung L angeschaltet, so daß, wenn der Schalter 16 zu Anfang geschlossen wird, der Gleichstrom Ii (siehe auch Fig. 3B) durch 20, 16, 17 und Rl fließt, so daß Vc positiv und größer als der Basis-Einschaltschwellwert des Transistors q4 gemacht wird. Der Motor I9 wird daher automatisch gestartet, wenn der Schalter l6 geschlossen wird.

Die dauerna angeschalteten Einrichtungen zur Weiterleitung des Last-Wechselstromes bei arbeitendem Wechselstromgenerator sind durch die Dioden DIb, D2b, Dj5b gebildet. Zumindest eine Diode leitet die abwechselnden Halbperioden des Wechselstromes in Durchlaßrichtung. Es ist aus Pig. 3C zu erkennen, daß bei positiven Halbperioden der Wechselstromgenerator-Strom i4 durch den Schalter 16, die Lasteinheit 17* die Leitung 20a¹ und die Diode Dj5b zurück zur Wechselstromgenerator-Leitung 2a fließt. Die Diode D2b ist in Sperrlchtung vorgespannt und nichtleitend (so daß die in dem vereinfachten Schaltbild nach Fig. 3C fortgelassen ist) doch leitet die Diode DIb weiterhin den Gleichstrom-Betriebsbereitschaftsstrom Is, so daß sie in Durchlaßrichtung leitend bleibt und einen DurchlaßSpannungsabfall längs ihrer Klemmen aufweist. Der Strom i4 auf Grund der positiven Halbperioden fließt,vwie dies in den Figg. 3 und 3C bezeichnet ist, mit dem Ergebnis, daß die Steuerspannung (längs des Widerstandes Rl und zwischen Punkt P7 und Leitung L2) positiv und gleich zwei Durchlaßspannungsabfällen ist, d.h. gleich der Summe des Durchlaßspannungsabfalls Ef längs der Diode DIb und des Durchlaßspannungsabfalls längs der Diode D3b. Die Spannung längs des Widerstandes Rl ist somit 2Ef, wie dies in Fig. 3c angegeben ist. Diese Spannung (ungefähr 1,0 V) überschreitet den Einschaltschwellwert des Transistors Q4, so daß der Motor 19 im eingeschalteten Zustand gehalten wird.

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Negative Halbperioden des Wechselstromes i^ fließen in Durchlaßrichtung durch die in Reihe geschalteten Dioden DIb und D2b. Der gesamte Pfad erstreckt sich von dem Wechselstromgenerator 20, der Leitung 20a, P5, DIb, D2b, P7, 20a, 17, 16 und 20b zurück zum Wechselstromgenerator. Weil der Widerstand Rl parallel zur Diode D2b liegt, wird die Spannung Vc negativ und gleich einem Diodendurchlaßspannungsabfall. Hierdurch wird der Transistor Q4 während derartiger negativer Halbperioden abgeschaltet, doch hält die Ladung des Kondensators Cl das Relais CRl im angezogenen Zustand, wie dies vorher erläutert wurde.

Wenn der Schalter 16 später geöffnet wird, so werden i3* i4 und Ii alle unterbrochen, so daß der Motor 19 abgeschaltet wird. Daher arbeitet die Anordnung nach Fig. 5 mit den Vorteilen nach Fig. 2 benötigt jedoch eine Diode weniger, um den Lastwechselstrom zu leiten und zwar mit einer vernachlässigbaren Einkopplung des Wechselstromes in den Gleichstromkreis.

Im folgenden wird anhand von Fig. 4 ein viertes AusfUhrungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein normalerweise eingeschalteter, selektiv abgeschalteter Transistorverstärker verwendet, um den Motor 19 zu steuern. Soweit wie möglich werden die gleichen Bezugsziffern für das vierte AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 4 verwendet, um gleiche Teile wie in den Figg. 1 bis 3 zu bezeichnen.

Wie dies aus Fig. 4 zu erkennen ist, sind ein Strombegrenzungswiderstand und eine in Durchlaßrichtung gepolte Halbleitergrenzschicht zwischen den Leitungen Ll und L2 und damit längs der Batterie 13 angeschaltet, um einen Betriebsbereitschafts-Ruhestrom mit geringer Stärke zu nehmen. In diesem Fall wird diese Halbleitergrenzschicht jedoch durch die Basis-Emittergrenzschicht eines Transistors Q7 in Serie mit dem Strombegrenzungswiderstand r6 gebildet, wobei der Betriebsbereitschaftsstrom durch diesen Widerstand und die Grenzschicht fIi :5t. und

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den Kollektorkreis des Transistors Q7 normalerweise durchschaltet. Solange wie Kollektorstrom durch den Transistor Q7 fließt, wird ein Spannungsabfall längs eines Kollektor-Lastwifderstandes R9 erzeugt, wodurch die Spannung Vc längs der Basis-Emittergrenzschicht des Transistors Q4 verringert wird und dieser im nichtleitenden Zustand gehalten wird. Hierdurch wird andererseits ein PNP-Transistor Q9 gesperrt, so daß die Relaisspule CRl abgeschaltet bleibt und die Kontakte CRl-a offen sind und daß der Motor 19 abgeschaltet ist. Wenn der Betriebsbereitschaftsstrom Is fließt, ist daher der Transistor Q7 durchgeschaltet, doch sind die Transistoren Q4, Q9 und der Motor 19 abgeschaltet. Die Transistoren Q4 und Q9 bilden zusammen mit den Widerständen R^ und R4 und dem Kondensator Cl Einrichtungen, die auf ein stetiges oder pulsierendes Abschalten des Transistors Q7 ansprechen, um den Motor 19 einzuschalten. Wenn der Basis-Emitter-Strom Is durch Q7 beendet wird (weil die Steuerspannung Vc¹ unter den Schwellwert der Basisemittergrenzschicht verringert wird), so vergrößert die Verringerung des Stromflusses durch den Widerstand R9 die Basisspannung Vc für den Transistor Q4 und der Kollektor dieses Transistors leitet einen Strom durch die Widerstände R3 und R4 (wodurch der Kondensator Cl geladen wird. Hierdurch wird andererseits der Transistor Q9 leitend gemacht, so daß das Relais CRl anzieht und die Kontakte CRl-a geschlossen werden, um den Motor 19 einzuschalten.

Wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind Einrichtungen in Fig. 4 vorgesehen, um den Wechselstromgenerator 20, die Lasteinheit 17 und den Schalter l6 derart mit der Halbleitergrenzschicht zu verbinden, daß ein anfänglicher Gleichstrom fließt, wenn der Schalter geschlossen wird. Wie es in Fig. 4 gezeigt 3st, ist die Leitung 20b mit dem Ausgangsanschluß 14a verbunden und der Kreis wird über den Schalter 16 und die Lasteinheit 17 zur Erdleitung L2 fortgesetzt. Die Leitung 20a ist mit einem Verbindungspunkt P8 verbunden, der seinerseits über einen Widerstand R8 mit dem Verbindungspunkt P9

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zwischen der Basis von Q7 und dem strombegrenzenden Widerstand Ro verbunden ist. Wenn der Schalter 16 geschlossen wird, ruft die Spannung am Punkt P9 einen Anfangsstrom Ii durch R8, 20, 16, 17 zur Erdleitung an L2 hervor, die in diesem Fall mit dem zweiten Ausgangsanschluß 14 b verbunden ist.

Schließlich weist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 Einrichtungen zur Weiterleitung des von dem Wechselstromgenerator 20 erzeugten Wechselstromes durch die Last auf, wobei abwechselnde Halbperioden dieses Stromes in Durchlaßrichtung durch zwei jeweilige Halbleiterdioden fließen. Wie es gezeigt ist, sind erste und zweite entgegengesetzt gepolte Dioden Die und D2c parallel zwischen dem Verbindungspunkt P8 (per'Ausgangsleitung 20a) und dem Ausgangsanschluß 14b (d.h. der Leitung L2) angeschaltet. Wenn der Wechselstromgenerator 20 arbeitet, werden positive und negative Halbperioden des Laststromes von dem Wechselstromgenerator in Durchlaßrichtung durch die Diode D2c bzw. Die geleitet. Diese Halbperioden des Laststromes sind jeweils mit i4 und i3 in Fig. 4 bezeichnet.

Im Betrieb nimmt das System nach Fig. 4 im Betriebsbereitschafts· zustand den Zustand ein, der in der bruchstückhaften Schaltung nach Fig. 4A dargestellt 1st. Das heißt, die Basis-Emittergrenzschicht des Transistors Q7 führt einen Betriebsbereitschaftsstrom Is, der einen Spannungsabfall längs des Widerstandes R6 derart hervorruft, daß die Spannung Vc' gleich einem Diodendurchlaßspannungsabfall (beispielsweise 0,5 V) längs dieser Basis-Emittergrenzschicht ist. Dadurch, daß R6 relativ groß gemacht wird (beispielsweise 100 Kiloohm) ist der Ruhestrom Is lediglich ein Leckstrom. Wenn jedoch QJ eingeschaltet ist,'so leitet sein Kollektor einen zweiten Betriebsbereitschaftsstrom Is¹ durch den Widerstand R9 (der beispielsweise einen Wert von 10 Kiloohm aufweist), so daß die Transistoren Q4 und Q9 abgeschaltet sind, wie dies weiter oben erläutert wurde. Die Summe der beiden Betriebsbereitschaftsströme Is und Is¹ ist

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so klein, daß sich eine unbedeutende Belastung der Batterie selbst bei einer Betriebszeit von vielen Stunden ergibt.

Weil der Schalter 16 im Betriebsbereitschaftszustand offen ist und die Spannung Vc' (ein Durchlaßspannungsabfall) nicht 0,5 V überschreiten kann, fließt kein Strom durch den Widerstand R8 und die Diode Die. Dies ergibt sich daraus, daß die Diode Die im wesentlichen als Unterbrechung erscheint, bis die ihr zugeführte Durchlaßspannung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und zu dem Zeitpunkt, zu dem ein derartiger Strom zu fließen versucht, verringert der Spannungsabfall an dem Widerstand R8 das Potential am Verbindungspunkt P8 unter den Pegel, bei dem die Diode Die einen Durchlaßstrom führt. Daher fließt im Betriebsbereitschaftszustand gemäß Pig. 4A ein Betriebsbereitschaftsstrom Is durch die Basis-Emitterstreeke des Transistors Q7 und die Schaltung erscheint so, als ob die Diode D2c, die Lasteinheit 15 und der Gleichstromgenerator (sowie der Widerstand R8 und Die) nicht vorhanden wären.

Wenn der Schalter 16 zuerst geschlossen wird, und bevor der Motor 19 den Wechselstromgenerator auf Drehzahl bringt, wird ein zweiter Pfad für einen Anfangsstrom Ii geschaffen, Ein derartiger Gleichstrom fließt, wie dies in der bruchstückhaften Schaltung nach Fig. 4B dargestellt ist, durch den Widerstand R6, den Widerstand R8, den Wechselstromgenerator 20, den Schalter l6 und die Lasteinheit 17 zur Leitung L2 (und damit zurück zum negativen Pol der Batterie lj5).Der Wechselstromgenerator 20, die Lasteinheit 17 und der Schalter l6 weisen einen relativ niedrigen Gleichstromwiderstand auf. Entsprechend ist der Strom Ii größer als der Betriebsbereitschaftsstrom Is und der vergrößerte Spannungsabfall längs des Widerstandes R6 bringt das Potential des Punktes P9 (die Spannung Vc') unter ungefähr 0,4 V. Dieser Wert liegt unter dem Leitfähigkeitsschwellwert der Basis-Emitter-Grenzschicht des Transistors Q7# so daß der Basis-Emitterstrom beendet wird und der Kollektorkreis nicht leitend gemacht wird. Der Spannungsabfall längs des Widerstandes

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R9 wird daher verringert und die Steuerspannung Vc wird vergrößert, so daß die Transistoren Q4 und Q9 in bereits erläuterter Weise eingeschaltet werden. Die Relaiskontakte CRl-a werden daher geschlossen und der Motor 19 läuft an. Während des anfänglichen Startzustandes des Systems sind beide Dioden Die und D2c nichtleitend. Das positive Potential am Punkt P9 versucht die Diode D2c in Sperrichtung vorzuspannen, so daß sie nicht leiten kann und die verringerte Spannung Vc^f am Punkt P9 ist zusammen mit dem Spannungsabfall durch den Widerstand R8 auf Grund des Stromes Ii kleiner als der Durchlaßschwellwert der Diode Die. Daher zeigt Fig. 4B in zutreffender Weise, daß das System ein Verhalten zeigt, als ob die Dioden Die und D2c nicht vorhanden sind. Der Transistor Q7 ist abgeschaltet, weil seine Basis-Emitterspannung Vc' auf unter 0,4 V verringert wurde.

Wenn der Wechselstromgenerator 20 beschleunigt wird und eine Wechselspannung zu erzeugen beginnt, fließt ein Strom durch die Lasteinheit 17. Bei positiven Halbperioden (siehe Pig. 4C) läuft dieser Strom i4 in Vorwärtsrichtung durch die Diode D2c und das System erscheint so, als ob die in Sperrichtung vorgespannte Diode Die nicht vorhanden wäre. Der Durchlaßstrom durch die Diode D2c erzeugt jedoch einen Durchlaßspannungsabfall (0,5 V) längs dieser Diode, so daß der Punkt P8 gegenüber der Leitung L2 negativ wird. Entsprechend wird der Strom durch die Widerstände R6 und R8 über den Wert von Ii vergrößert und das Potential (Vc¹) am Verbindungspunkt P9 geht tatsächlich zu einem etwas negativen Wert über, d.h. beispielsweise -0,2 V. Dieser pulsierende Durchlaßspannungsabfall längs der Diode D2c bewirkt auf diese Weise eindeutig eine periodmische Abschaltung des Transistors Q7i wodurch periodisch der Transistor Q4 eingeschaltet wird, um den Kondensator Cl zu laden und um den Motor 19 eingeschaltet zu halten. Weil die Diode Die zu diesem Zeitpunkt in Sperrichtung vorgespannt ist, ist sie in richtiger Weise aus der Erläuterungszwecken dienenden bruchstückhaften Fig. 4C fortgelassen.

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Bei negativen Halbperioden der Weohselstromgeneratorspannung und des Laststromes fließt dieser Strom jedoch in Durchlaßrichtung durch die Diode Die (Fig. 4) und die Diode D2c ist abgeschaltet. Der Durchlaßspannungsabfall an der Diode Die hebt den Spannungspegel an P8 und P9 an und Vc¹ wird ausreichend positiv, so daß der Transistor 0,7 eingeschaltet wird, so daß die Spannung Vc fast vollständig auf 0 fällt und den Transistor Q.4 abschaltet. Der Transistor 09 und der Motor 19 bleiben jedoch eingeschaltet,weil der Kondensator Cl vorher aufgeladen wurde, wie dies weiter oben erläutert wurde. Das heißt,fobwohl der Transistor Q7 während des Betriebs des Wechselstromgenerators ein- und ausgeschaltet wird, der pulsierende Vorwärtsspannungsabfall längs der Diode D2c sicherstellt, daß dieser Transistor abwechselnd abgeschaltet wird, so daß der Kondensator Cl das Relais CRl und den Motor 19 dauernd eingeschaltet hält.

Wenn der Benutzer des Elektrogeräts 15 den Schalter 16 öffnet, so werden die Pfade für die Ströme i4, ij5 und Ii unterbrochen. Der Transistor Q.7 wird dauernd eingeschaltet (Betriebsbereitschaf tszustand) und die Transistoren Q4 und Q9 werden abgeschaltet, so daß der Motor 19 gestoppt wird.

Im folgenden werden Maßnahmen beschrieben, die verhindern, daß ungeschaltete Kapazitäten eine Abschaltung des Motors 19 verhindern.

Das in den Ausführungsformen gemäß den Figg. 1 bis 4 gezeigte Steuersystem arbeitet zuverlässig und genau, um den Motor-Wechselstromgenerator zu stoppen, wenn der Schalter des die Last darstellenden Elektrogerätes geschlossen oder geöffnet wird. Es wurde jedoch festgestellt, daß in manchen Fällen eine öffnung des Schalters 16 der Lasteinheit nicht zu einem Abschalten des Motors 19 führt. Untersuchungen und Versuche haben gezeigt, daß dieses unerwünschte Nichtabsohalten nur in den Fällen auftritt, in denen eine nicht geschaltete Impedanz mit der Lasteinheit verbunden ist, weil eine derartige Impedanz

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einen Pfad für einen relativ geringen Wechselstrom bildet, so daß dieser geringe Strom selbst dann fließen kann, nachdem der Schalter 16 geöffnet wurde. Als praktischer Fall kann eine derartige ungeschaltete Impedanz, die auftreten kann, kapazitiv sein und ein derartiger Fall wird im folgenden zu Erläuterungszwecken herangezogen.

Insbesondere kann bei manchen Anwendungen des beschriebenen Systems das die Lasteinheit bildende Elektrogerät ein eingebautes Hochfrequenz-Störfilter 30 (Fig. ID) aufweisen, was in der Praxis durch die Parallelkombination eines Widerstandes 31 und eines Kondensators Cu gebildet ist, die längs der Lasteinheit und des Schalters l6 angeschaltet sind. Der Widerstand 31 weist allgemein einen derart hohen Wert (in der Größenordnung von einem Megohm) auf, daß er vernachlässigt werden kann. Der Kondensator Cu, der zwar einen niedrigen Kapazitätswert von wenigen Mikrofarad oder weniger aufweist, bildet jedoch einen Pfad,über den ein gewisser Wechselstrom von dem Wechselstromgenerator fließen kann, selbst nachdem der Schalter 16 geöffnet wurde. Dieser Zustand ist in einem teilweisen Schaltbild gem. Fig. IE dargestellt, bei dem angenommen ist, daß der Wechselstromgenerator 20 arbeitet und daß der Lastschalter l6 gerade geöffnet wurde (so daß dieser Schalter und die Lasteinheit 17 effektiv nicht vorhanden sind). Der Filterwiderstand 31 nach Fig. ID ist in Fig. IE fortgelassen, weil dieser Widerstand einen sehr hohen Wert und damit eine vernachlässigbare Wirkung aufweist. Der ungeschaltete Kondensator Cu erscheint daher als Blindimpedanzlast längs der Ausgangsanschlüsse des Konverters und er leitet abwechselnde Halbperioden i4, 13 des Wechselstromes, die wie im Fall der Fig. 1 in Durchlaßrichtung durch die Dioden d4, Dl bzw. die Dioden D2, D3 fließen. Die Größe der Wechselströme i4 und 13 ist relativ klein verglichen mit den Größen, die auftreten, wenn der Lastschalter 16 geschlossen ist, weil der Kondensator Cu einen relativ niedrigen Wert aufweist und seine Impedanz wesentlich größer als die Impedanz der Lasteinheit 17 ist. Trotzdem bewirkt die positive Halbperioden-Wechsel-

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spannung von dem Wechselstro mgenerator 20, die dem Kondensator Cu und den Dioden D4 und Dl in Serie zugeführt wird, ein Fließen des Stromes i4 in Durchlaßrichtung durch diese Dioden, so daß die Spannung Vc einen positiven Wert von J5 Diodendurchlaßspannungsabfallen (d.h. beispielsweise +1,5 V) aufweist, wie dies weiter oben anhand der Fig. lerläutert wurde. Der Transistor Ql gemäß Fig. 1 wird 60 mal pro Sekunde eingeschaltet und dies reicht aus, um das Relais CRl und den Motor eingeschaltet zu halten, obwohl der Schalter 16 geöffnet ist. Diese Situation wird hier als "Abschaltfehler" bezeichnet, weil der Motor nicht abgeschaltet wird, wenn das die Last bildende Elektrogerät 15 abgeschaltet wird.

Die Figg. ID und IE erläutern daher die mögliche Schwierigkeit bei einem Abschaltfehler. Wenn eine ungeschältete Kapazität längs des die Last bildenden Elektrogeräts 15 vorhanden ist, so läuft der Motor 19 einfach weiter, nachdem der Schalter 16 geschlossen wird und der Motor-Wechselstromgeneratorsatz auf Drehzahl gebracht wurde, um die Lasteinheit 17 mit Leistung zu versorgen undnachfolgend der Schalter 16 geöffnet wird. Dieses Problem kann weiterhin in den Fällen auftreten, in denen das Elektrogerät 15 mit den Wandler-Ausgangsanschlüssen 14a, 14b über eine sehr lange Verlängerungsschnur verbunden ist. Die verteilte Streukapazität zwischen den Drähten der Verlängerungsschnur erscheint in ihrer Wirkung genau als ein kleiner Kondensator Cu (Fig. IE) längs der Serienschaltung der Lasteinheit 17 und des Schalters 16.

Ein weiteres wesentliches Merkmal des beschriebenen Gleichspannungs-Wechselspannungswandlers besteht daher in Einrichtungen, die einen Abschaltfehler des Steuersystems verhindern. Diese Einrichtungen verringern das Steuersignal Vc, wenn der Lastschalter geöffnet wird und zwar unabhängig von der Tatsache, daß eine ungeschaltete Kapazität es einem Strom ermöglicht, weiter durch den rotierenden Wechselstromgenerator zu fließen.

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Fig. ID und IF zeigen Maßnahmen zur Verhinderung eines Abschaltfehlers in Anwendung auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Wie es aus den Figg. ID und IF zu erkennen ist, ist ein Impedanzelement zur grundlegenden Schaltung nach Fig. 1 hinzugefügt, um zusammen mit der Impedanz des ungeschälteten Kondensators Cu einen Spannungsteiler zu bilden, der bewirkt, daß die Wechselspannung des Wechselstromgenerators 20 hauptsächlich längs des Kondensators Cu erscheint und daß lediglich ein kleiner Bruchteil dieser Spannung längs des Impedanzelementes auftritt. Das letztere Element ist weiterhin mit dem Signalwiderstand Rl in einer derartigen Weise verbunden, daß die positiven Amplituden der Spannung Vc nicht den Einschaltschwellwert des empfindlichen Transistors Ql überschreiten. Wie dies gezeigt ist, wird dies im vorliegenden Fall durch ein Impedanzelement in der Form eines Kondensators C3 erreicht, der zwischen den Verbindungspunkten Pl und P3 angeschaltet ist und der so bemessen ist, daß er beispielsweise eine Kapazität aufweist, die um 500 mal größer ist als die ungeschaltete Kapazität Cu. Wie dies in der identischen jedoch umgestellten bruchstückhaften Schaltung nach Fig. IF gezeigt ist, ist der Kondensator (und die hierdurch gebildete Blindimpedanz) längs den Dioden Dl und D4 angeschaltet was andererseits bedeutet, daß dieser Kondensator in Reihe mit dem Kondensator Cu und dem Wechselstromgenerator 20 geschaltet ist.

Bei der folgenden Betrachtung der Betriebsweise des Ausführungsbeispiels nach den Figg. ID und IE sei angenommen, daß der Wechselstromgenerator 20 und sein Antriebsmotor mit Nenndrehzahl arbeiten und daß der Schalter 16 gerade geöffnet wurde, um die Lasteinheit 17 aus dem Kreis auszuschalten. Als Beispiel sei angenommen, daß die Wechselstromgeneratorspannung 120 V Wechselspannung betragen sollte, wobei der Spitzenwert dieser Spannung bei der positiven Halbperiode gleich 120 χ 1,41 = 173 V ist. Diese Spitzen- oder Scheitelspannung tritt längs der Serienkombination von Cu und CJ> auf. Wenn das Verhältnis von Cu/C3

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- 33 - 2 θ 1 b 1 3 S

ungefähr 1/500 beträgt, so haben ihre Blindwiderstände ein Verhältnis Xu/X3 von ungefähr 500/1. Die Spannungsteilerwirkung derartiger Impedanzen (im Serienkreis von 20, Tu und C3) führt dazu, daß der Scheitelwert der positiven Halbperiode längs des Kondensators C3 einen Wert von 173 · X3/(Xu+X3) = 173/501 = 0,35 V aufweist. Daher hat der Spannungsabfall längs des Kondensators C3 auf Grund des positiven Halbperiodenstromes i4 unter diesen Bedingungen einen Maximalwert von ungefähr 0,35 V, was nicht ausreicht, um die Diode D4 in wesentlichem Ausmaß in Durchlaßrichtung leitend zu machen. Die Diode D3 ist in Sperrichtung vorgespannt und nichtleitend. Somit steigt die Spannung Vc auf einen positiven Scheitelwert von weniger als 0,35 V an, was weniger als der Einschaltschwellwert für den Transistor Ql (Fig. 1) ist. Insgesamt ist festzustellen, daß das Vorhandensein dar niedrigen Impedanz, die sich durch den Kondensator C3 ergibt, sicherstellt, daß das Relais CRl und der Motor 19 (Fig. 1) abgeschaltet werden, wenn der Lastschalter 16 geöffnet wird, selbst wenn ein gewisser Wechselstrom weiterhin durch die ungeschälte te Kapazität Cu unmittelbar nach der Öffnung des Schalters l6 fließt.

Das Vorhandensein des Kondensators C3 beeinträchtigt jedoch nicht in nachteiliger Weise die Betriebsweise des Wandlers solange^er Lastschalter 16 geschlossen ist und der Wechselstromgenerator einen Strom an die Lasteinheit YJ liefert. Die Impedanz der Lasteinheit 17 ist immer verglichen mit der ungeschalteten Kapazität Cu niedrig und bei der Parallelschaltung mit Cu ist die resultierende effektive Impedanz wesentlich niedriger als die von Cu. Wenn daher das die Last darstellende Elektrogerät betrieben wird, versucht die Spannungsteilerwirkung, die Wechselspannung längs des Kondensators C3 wesentlich größer als 1,0 V bei den Spitzenpunkten der positiven Halbperioden zu machen, doch wird diese Spannung auf einen Wert von ungefähr 1,5 V auf Grund der Durchlaß-Leitfähigkeit der Dioden Dl und D4 begrenzt oder beschnitten.

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Bei negativen Halbperioden der Wechselstromgenerator-Spannung und gerade nach dem öffnendes Schalters 16 wie dies in Pig. IF dargestellt ist, ist die Spannung längs des Kondensators C3 durch die Spannungsteilerwirkung auf einen niedrigen Wert von ungefähr 0,35 V begrenzt. Hierdurch wird die Steuerspannung Vc auf einen negativen Wert gebracht und der Transistor Ql schaltet während dieser negativen Halbperioden ab, was jedoch keine Änderung der Betriebsweise ergibt, die ursprünglich anhand von Fig. 1 beschrieben wurde.

Schließlich hat, weil das in der in Fig. ID gezeigten Weise hinzugefügte Impedanzelement C3 ein Kondensator ist, dieses Impedanzelement keine nachteilige Wirkung auf den Betriebsbereitschafts-Gleichstrom Is und den Anfangs-Gleichstrom Ii, die anhand von Fig. 1 beschrieben wurden. Der Kondensator lädt sich während des Betriebsbereitschaftszustandes lediglich auf einen Durchlaßspannungsabfall auf, der längs der Diode D2 auftritt.

Der Kondensator 03 gemäß Fig. ID ist daher ein vorteilhafter Zusatz zur Schaltung nach Fig. 1 zur Überwindung des Problems des beschriebenen Abschaltfehlers.

Die Figg. 2D, E und F zeigen Einrichtungen zur Verhinderung des Abschaltfehlers, wie sie dem Wandler nach Fig. 2 hinzugefügt werden können. Im einzelnen zeigt Fig. 2E die Schaltung nach Fig. 2, wenn eine ungeschaltete Kapazität Cu mit der Lasteinheit verbunden ist und zwar kurz nach dem öffnen des Schalters 16. Ein Wechselstrom 14, 13 kann weiterhin durch den Kondensator Cu und die Diode D4a fließen, wodurch die Steuerspannung Vc periodisch auf +0,5 V gebracht wird. Dadurch würde Q4 (Fig. 2) weiterhin periodisch eingeschaltet und der Motor 19 nach Fig. 2 würde nicht abgeschaltet.

Um ein derartiges Nichtabsehalten zu verhindern, ist ein Impedanzelement in der Form eines Kondensators C3a zwischen dem Ver-

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bindungspunkt P6 und der Erdleitung L2 eingeschaltet, d.h. parallel sowohl zum Widerstand Rl als auch zu den Dioden D4a und D3a, wie dies in Fig. 2D gezeigt ist.

Die bruchstückhafte Darstellung gemäß Fig. 2P bestätigt, daß der Kondensator C3a sich somit in einer Serienschaltung befindet, die den Wechselstromgenerator 20 und den Kondensator Cu (sowie die parallel geschalteten entgegengesetzt gepolten Dioden D2a und DIa) einschließt. Die Kondensatoren Cu und Cj5a stellen wiederum Blindwiderstände dar, die eine Spannungsteilerwirkung für die Scheitelspannung von dem Wechselstromgenerator bei positiven Halbperioden derart bewirken, daß (wenn der Schalter 16 geöffnet ist und der Wechselstromgenerator noch arbeitet) der Spannungsabfall längs des Kondensators CJa kleiner als der Wert ist, der bewirkt, daß die Diode D4a einen beträchtlichen Durchlaßstrom leitet. Auf diese Weise wird die Spannung Vc bei positiven Halbperioden des Wechselstromgenerators von +0,5 V (wenn der Schalter 16 geschlossen ist) auf 0,35 V (bei offenem Schalter 16) verringert wird, wobei dieser Wert unter dem Einschaltschwellwert des Transistors Q4 liegt.

Als Beispiel sei angenommen, daß die Scheitelspannung der positiven Halbperioden von dem Wechselstromgenerator 20 173 V beträgt, Der Kondensator C3a ist so bemessen, daß er im Verhältnis zum Kondensator Cu sehr groß ist, d.h. das Verhältnis von Cu/C3a beträgt ungefähr I/500. Wenn der Strom i4 fließt, macht er die Diode D2a in Durchlaßrichtung leitend, so daß sich ein Durchlaßspannungsabfall von ungefähr 0,5 V längs dieser Diode ergibt. Die Spannung längs des Kondensators C3a wird damit zu:

- 172,5 x ^T * 0,34 ν

Dieser Wert von 0,34 V reicht nicht aus, um die Diode D4a in Durchlaßrichtung leitend zu machen, so daß der Kondensator C3a tatsächlich einen Nebenschluß für diese Diode darstellt..Diese

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0,34 V sind gleichzeitig der Wert der Spannung Vc, die längs des Signa IwHd erstand es Rl auftritt, ein Wert, der nicht den Einschaltschwellwert des Transistors Q4 überschreitet. Daher wird im Fall des Antriebs des Wechselstromgenerators 20 durch den Motor 19 und unmittelbar nach dem öffnen des Schalters der Motor 19 abgeschaltet und zwar unabhängig von der Tatsache, daß ein verringerter Wechselstrom i4, 13 weiterhin durch den Kondensator Cu fließt.

Die Betriebsweise des Wandlers nach Fig. 2 während negativer Halbperioden des Wechselstromgenerators wird durch das Vorhandensein des Kondensators C3a nicht beeinflußt, natürlich mit der Ausnahme, daß die periodischen negativen Werte der Spannung Vc in ihrer Größe verringert sind. Weiterhin werden der Betriebsbereitschaf ts zustand, der Motor-Anlaufvorgang und der Dauerbetrieb der Lasteinheit nicht nachteilig beeinflußt und zwar aus den gleichen Gründen, wie sie vorstehend anhand der Figg. ID und IF angegeben wurden.

Die Figg. 3 D, 3E und 3F zeigen die Einfügung von eine Nichtabschaltung verhindernden Einrichtungen in den Wandler nach Fig.3, und zwar in der gleichen Weise wie in den Figg. 2D, 2E und 2F die Einfügung derartiger Einrichtungen in den Wandler nach Fig. zeigen. Fig. 3E zeigt die Bedingungen, die in Fig. 3 auftreten, wenn das die Last darstellende Elektrogerät eine nichtgeschaltete Kapazität Cu aufweist und unmittelbar nach dem öffnen des Schalters 16 (während der Motor 19 und der Wechselstromgenerator noch laufen). Das Vorhandensein der nichtgeschalteten Kapazität Cu ermöglicht es, daß die abwechselnden Halbperioden des Stroms i4, 13 weiterhin fließen, wobei der Strom i4 durch die Diode D3b fließt und an dieser einen periodischen Durchlaßspannungsabfall erzeugt, so daß die Steuerspannung Vc längs des Widerstandes Rl periodisch auf einen positiven Wert von 2 Durchlaßspannungsabfällen (beispielsweise +1,0 V) ansteigt. Ohne Schutzmaßnahmen würde der Motor 19 daher nicht abgeschaltet.

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- 37 - /. b I b I ο b

In Anpassung der Abschaltfehler-Schutzeinrichtungen auf Fig. J ist hier ein Impedanzelement in Form eines Kondensator C3b zwischen den Punkten P5 und P7 eingeschaltet, d.h. parallel zur Diode DjJb. Die Größe des Kondensators C3b ist so gewählt, daß seine Impedanz X3 ungefähr 500 mal kleiner als die Impedanz des Kondensators Cu ist. Wie dies anhand der bruchstückhaften Darstellung nach Fig. j5F zu überprüfen ist, sind die Kondensatoren Cu und C3b direkt in Serie mit dem Wechselstromgenerator 20 geschaltet. Somit wird die Ausgangsscheitelspannung des Wechselstromgenerators bei positiven Halbperioden verteilt und erscheint längs der beiden Kondensatoren mit einem Spannungsverhältnis, das gleich dem Impedanzverhältnis ist. Bei positiven Halbperioden des Stromes i4 ist bei einer Wechselstromgenerator-Scheitelspannung von beispielsweise 173 V die Spannung längs des Kondensators CJb nicht größer als 0,35 V, so daß die Diode D3b in Durchlaßrichtung nicht vollständig leitend ist und die Steuerspannung Vc längs des Widerstandes Rl beträchtlich kleiner als 0,35 V ist. Der Emitter-Basis-Schwellwert für das Einschalten des Transistors Q4 wird nicht überschritten, so daß Q4 nicht periodisch eingeschaltet wird (wie dies unter den Bedingungen gem. Fig. 3E der Fall sein würde).

Die Betriebsbereitschafts- und Anfangs-Anlaufströme Is und Ii des Wandlers nach Fig. 3 werden durch die Hinzufügung des Kondensators C3b nach Fig. JD nicht wesentlich geändert. Weiterhin erfolgt das Abschalten des Transistors Q4 während der negativen Halbperioden des Stromes 13 in der gleichen Weise wie vorher. Daher führt die Schutzeinrichtung in Form des Kondensators C3b nach Fig. 3D zu einem zuverlässigen Abschalten des Motors 19 selbst bei Vorhandensein einer ungeschalteten Kapazität Cu.

Es sei daran erinnert, daß in Fig. 4 der periodische Durchlaßspannungsabfall längs der Diode D2c auf Grund der positiven Halbperioden des Wechselstromes 13 (bei geschlossenem Schalter 16 und beim Antrieb des Wechselstromgenerators durch den Motor 19)

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den Verbindungspunkt P8 auf ein Potential von -0,5 V gegenüber der Erdbezugsleitung L2 bringt. Wenn, wie dies in Pig. 4D gezeigt ist, eine ungeschaltete Kapazität Cu in dem die Lasteinheit bildenden Elektrogerät 15 vorhanden ist, würde dieser gleiche Durchlaßstrom durch die Diode D2c fließen, nachdem der Schalter 16 geöffnet wurde, wodurch die Spannung Vc' auf unter 0,4 V gebracht würde, um den Transistor Q7 abzuschalten, so daß die Spannung Vc periodisch den Schwellwert für das Einschalten des Transistors Q4 erreichen würde, so daß das Relais CRl und der Motor 19 eingeschaltet bleiben würden.

Um diese Möglichkeit eines Nichtabsehaltens oder Abschaltfehlers zu beseitigen, sind Einrichtungen gem. Pig, 4D in Form einer Trenndiode D5 und einem Widerstand RIO vorgesehen, die in Serie von den Kontakten CRIa bis zum Verbindungspunkt P9 geschaltet sind. Der Widerstand RIO ist nur dann wirksam,nachdem die Kontakte CRl-a geschlossen sind und die Diode D5 verhindert einen Stromfluß über R6 und RIO durch den Motor I9. Wenn der Widerstand RIO betriebsmäßig durch Schließen der Kontakte CRl-a angeschaltet ist, so erscheint er effektiv in Parallelschaltung mit dem Widerstand R6, so daß die Spannungsteilerwirkung von Ro, r8, dem Wechselstromgenerator 20 und der Lasteinheit 17 ändert, (wobei angenommen wird, daß der Schalter 16 geschlossen ist).

Der Anfangsstrom Ii fließt in der vorstehend anhand der Fig. 4 beschriebenen Weise, wennjder Schalter 16 zuerst geschlossen wird. (Weil dieKontakte CRl-a noch offen sind); hierdurch wird die Spannung am Punkt P9 verringert, um Q7 abzuschalten, um Q4 (Fig. 4) einzuschalten, um den Kondensator Cl zu laden, das Relais CRl anziehen zu lassen und um den Motor 19 zu starten. Wenn dies erfolgt, bewirkt der Widerstand RIO jedoch eine Verringerung des Effektivwertes des Widerstandes R6 und der Anfangsstrom Ii steigt an, während das Potential am Punkt P9 anzusteigen versucht. Wenn sich die Drehzahl und die Ausgarg sspannung des

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Wechselstromgenerators 20 erhöht, erscheint Jedoch der pulsierende Durchlaßspannungsabfall längs der Diode D2c, so daß das Potential am Punkt P9 periodisch gerade unter den Leitfähigkeitsschwellwert der Basis-Emittergrenzschicht des Transistors Q7 verringert wird. Daher wird, wie dies ursprünglich beschrieben wurde, der Transistor Q7 periodisch aus- und eingeschaltet, wenn Wechselströme i4 und ij in Vorwärtsrichtung durch die Dioden D2c und Die fließen, doch wird die Basis nicht so weit unter das Einschalt-Schwellwertpotential angesteuert.

Wenn nunmehr der Schalter 16 geöffnet wird, wird der Kreis vom Punkt P9 durch R8, den Wechselstromgenerator 20 und die Lasteinheit 17 unterbrochen. Der anfängliehe Gleichstrom II, (der selbst während des Normalbetriebes des Wechselstromgenerators 20 durch die Last 16, 17 fließt), wird nunmehr verringert und der pulsierende Spannungsabfall längs der Diode D2c reicht nicht aus, um das Potential am Punkt P9 unter den Leitfähigkeitsschwellwert für den Transistor Q7 zu bringen. Entsprechend wird der Transistor Q7 nicht mehr periodisch abgeschaltet, sondern er leitet dauernd, so daß die Spannung Vc klein bleibt und das Relais CRl und der Motor 19 abgeschaltet werden.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die Diode D5 und der Widerstand RIO nach Fig. 4D bei ihrer Einfügung in den Wandler nach Fig. 4 eine Verringerung des Bereiches bewirken, über den der normalerweise leitende Transistor Q7 periodisch durch den pulsierenden Spannungsabfall abgeschaltet wird, der längs der Diode D2c auftritt, wenn der Wechselstromgenerator einen Strom zur Lasteinheit 17 über den Schalter 16 liefert. Wenn dieser Schalter geöffnet wird und die Kapazität Cu in der Schaltung verbleibt, so daß sie als Last mit stark vergrößerter Impedanz (und im Ergebnis mit stark vergrößertem Widerstand für Gleichstrom) erscheint, so reicht der pulsierende Durchlaßspannungsabfall längs der Diode D2o nicht mehr aus, um ein periodisches Abschalten des Traisistors Q7 zu bewirken, so daß der Motor 19 gestoppt wird.

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Im folgenden wird eine weitere vorteilhafte Lösung für das Problem einer Kichtabschaltung bei einer kapazitiven Ausgangsbelastung beschrieben. Die vorstehend beschriebenen Anordnungen zur Verhinderung eines Nichtabschaltens zeigen ausgezeichnete Wirkungen in den vier vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Steuersystems für den Gleichspannungs-Wechselspannungs wandler. In manchen Fällen können Jedoch abgeänderte Lösungen bevorzugt sein, beispielsweise um den Aufwand und den Raumbedarf des Kondensators Cj5, C^a oder C3b zu beseitigen. Weiterhin ist in Fig. 2D der Kondensator Cj5a parallel zum Widerstand Rl geschaltet und muß durch den Anfangsstrom Ii geladen werden, nachdem der Schalter 16 geschlossen wurde, bevor sich die Spannung Vc bis auf den Leitfähigkeitsschwellwert des Transistors Q4 aufbaut. Hierdurch ergibt sich eine wahrnehmbare Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt des Schließens des Schalters 16 und dem Zeitpunkt des Anlaufens des Motors 19. Eine derartige Verzögerung ist nicht schädlich, sie kann jedoch eine Verwunderung bei dem Benutzer des Elektrogerätes 15 hervorrufen oder diesen irritieren.

Als alternative jedoch ähnliche vorteilhafte Lösung für das Problem des Nichtabschaltens können die Schutzeinrichtungen verwendet werden, die mit stark ausgezogenen Linien in den Figg. IG₁ 2G oder JG gezeigt sind und diese Schutzmaßnahmen werden im folgenden getrennt beschrieben.

In Fig. IG wird ein Impedanzelement selektiv geschaltet, so daß es effektiv von dem Signalwiderstand Rl entfernt oder parallel zu diesem geschaltet ist. Obwohl dieses Element ein Kondensator, eine Induktivität oder ein Widerstand sein kann, ist hier ein einen relativ niedrigen Wert aufweisender Widerstand RIl (niedrig im Verhältnis zu Rl) in Serie mit einem gesteuerten Schaltelement zwischen den Punkten PJ und P4 eingeschaltet, d.h. parallel zum Widerstand Rl. Das Schaltelement wird derart gesteuert, daß es nichtleitend oder leitend ist, wenn der Motor 19 eingeschaltet bzw. abgeschaltet ist und es ist hier in Form

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eines Transistors QlO von einem derartigen Typ gezeigt, der sowohl in Durchlaßrichtung als auch in inversen ^-Betriebsarten leitet. Wie dies dargestellt ist, ist ein Widerstand RIl in Serie mit dem Kollektor-Emitterpfad des Transistors QlO zwischen dem Punkt P3 und der Erdleitung L2 eingeschaltet. Die Wirkung besteht darin, daß wenn QlO leitend ist, RIl parallel zu Rl liegt, so daß dieser scheinbar einen sehr stark verringerten Widerstandswert aufweist.

Um den Transistor QlO ein- oder auszuschalten, wird seine Basis über einen Strombegrenzungswiderstand R12 mit den Relaiskontakten CRl-a verbunden. Wenn diese Kontakte geschlossen sind, um den Motor 19 einzuschalten, wird die Verbindungsieitung 35 auf das +12 V-Potential der Leitung Ll gebracht und es fließt ein Basis-Emifcberstrom über den Widerstand R12,um die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors QlO "einzuschalten". Dieser Transistor arbeitet sowohl in Durchlaßbetrieb als auch im inversen Ib-Betrieb, d.h. er leitet Strom von dem Kollektor zum Emitter oder umgekehrt sobald er durch einen ausreichenden Strom durch den Widerstand R12 freigegeben wird. Bei Fehlen eines derartigen Freigabe- oder Steuerstromes erscheint die Kollektor-Emitterstrecke im wesentlichen als offener Schalter*

Im folgenden sei die Anordnung nach Fig. 1 unter Hinzufügung der Elemente betrachtet, die mit stark ausgezogenen Linien in Fig. IG gezeigt sind. Der Betriebsbereitschaftsstrom Is fließt in der vorstehend beschriebenen Weise. Ein Schließen des Schalters 16 führt zu einem Fließen des Anfangsstromes Ii, jedoch haben bis zum Schließen der Kontakte CRl-a der Widerstand RIl und der Transistor QlO keine Wirkung, weil dieser nicht eingeschaltet ist. Das Schließen des Schalters 16 bewirkt daher ein Einschalten des Transistors Ql, wodurch derKondensator Cl geladen wird, die Transistoren Q3 und Q2 eingeschaltet werden und das Relais CRl anzieht, um die Kontakte CRl-a zu schließen und den Motor 19 einzuschalten.

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Während der Motor anläuft.und die Wechselstromgeneratorspannung ihren vollen Nennwert annimmt, um einen Wechselstrom durch die Lasteinheit 17 zu liefern, wird der Transistor QlO freigegeben urtider Widerstand RIl wird zum Widerstand Rl parallel geschaltet, so daß dieser anscheinend einen wesentlich kleineren Widerstandswert aufweist. Wenn dies erwünscht ist, kann ein kleiner Kondensator C6 längs der Emitter-Basis-Strecke des Transistors QlO angeschaltet sein, so daß dieser Transistor nicht leitend gemacht wird, bevor der Motor-Wechselstromgenerator-Wandler seine volle Drehzahl und die Nenn-Ausgangsspannung erreicht hat.

Weil der Wechselstromgenerator nun die Nennspannung (120 V Wechselstrom) erzeugt und der Lastschalter geschlossen ist, erscheint die Impedanz der Lasteinheit 17 (mit der parallel geschalteten Kapazität Cu) als sehr niedrig. Bei positiven Halbperioden des Stromes 14 versucht ein beträchtlicher Teil (beispielsweise 5*9 V) der Wechselstromgeneratorspannung an der Parallelkombination von Rl und RIl zu erscheinen. Selbstverständlich leiten jedoch die Dioden D4 und Dl den Laststrom Ik- (und die Diode D2 leitet den Betriebsbereitschaftsstrom Is in Durchlaßrichtung) so daß die Spannung Vc längs Rl auf einen relativ niedrigen Wert von +1,5 V begrenzt wird, wie dies weiter oben erläutert wurde. Daher ändert das effektive Vorhandensein des Widerstandes RIl bei eingeschaltetem Transistor QlO nicht die vorstehend beschriebene Wirkungsweise, solange der Schalter 16 geschlossen bleibt und die Lasteinheit 17 betrieben wird.

Wenn nunmehr der Schalter 16 geöffnet wird, um die Lasteinheit abzuschalten und wenn die ungeschaltete Kapazität Cu vorhanden ist, könnte ein Wechselstrom üblicherweise weiterhin fließen, wodurch der Transistor Ql periodisch eingeschaltet würde. Weil jedoch der Widerstand RIl effektiv vorhanden ist und den Widerstand Rl so erscheinen läßt als ob er einen Wert aufweist, der niedriger als der Betriebsbereitschaftwert ist, und weil die

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Impedanz des Kondensators Cu wesentlich höher als die Impedanz der Parallelschaltung von Cu und der Lasteinheit 17 ist, ergibt die Parallelschaltung von Rl und RIl den einen niedrigen Widerstand aufweisenden Teil eines Spannungsteilers, dessen eine hohe Impedanz aufweisender Teil durch die Kapazität Cu gebildet ist. Wie es in Fig. IH gezeichnet ist, befindet sich der Wechselstromgenerator 20 unter diesen Bedingungen in Reihenschaltung mit Cu und der Parallelschaltung von Rl und RIl (der durchgeschaltete Transistor QlO ist symbolisch als geschlossener Schalter QlO' dargestellt.) Durch Wählen von relativen Größen kann der niedrige Widerstand der Parallelschaltung von Rl und RIl etwa 400 bis 500 mal kleiner als der die hohe Impedanz aufweisende Teil (Impedanz von Cu) dieses Spannungsteilers sein, so daß die Widerstände Rl und RIl den Strom i4 führen, ohne daß eine ausreichende Spannung an diesen Widerständen entsteht, um die Diode D4 in Durchlaßrichtung leitend zu machen. Im Ergebnis ist die Diode D²J- in Sperrichtung vorgespannt, weil ihre Anode auf einem Potential von weniger als einem Durchlaßspannungs· abfall oberhalb von Erde liegt (auf Grund der niedrigen Spannung längs Rl, RIl), während ihre Kathode auf einem Potential von einem vollen Durchlaßspannungsabfall gegenüber Erde liegt (auf Grund des hindurchfließenden Betriebsbereitschaftsstromes Is). Die Diode D2 führt im Ergebnis den Strom 14 in Sperrichtung weil diese Diode durch den durch sie hindurchfließenden Betriebsbereitschaf ts-Gleichstrom Is im leitenden Zustand gehalten wird. Daher verringert das öffnen des Schalters 16, durch das die Kapazität Cu als einziges als Wechselspannungslast verbleibt, die positiven pulsierenden Amplituden der Spannung Vc auf einen niedrigen Wert in der Größenordnung von 0,55 V, wodurch das periodische Einschalten des Transistors Q4 beseitigt wird und der Motor 19 abgeschaltet wird.

Im folgenden werden anhand von Fig. 2G die mit stark ausgezogenen Linien dargestellten Elemente beschrieben, die dem Wandler nach Fig· 2 hinzugefügt sind, um ein Nichtabsehalten zu ver-

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hindern. Da diese Elemente eine Impedanz und ein gesteuertes Schaltelement einschließen, das parallel zum Signalwiderstand Rl geschaltet ist, sind sie mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wie sie auch in Fig. IE verwendet wurden. Der Widerstand RIl und der Transistor QlO arbeiten genau in der gleichen Weise wie dies für Fig. IG beschrieben wird, sodaß diese Beschreibung nicht wiederholt werden muß. Es reicht aus, zu erkennen, daß Fig. 2H einem Teil von Fig. 2G unter den Bedingungen entspricht, daß der Schalter 16 gerade geöffnet wurde und daß der Motor-Wechselspannungsgenerator noch läuft. Bei positiven Halbperioden fließt der Strom 14 durch Cu, die Parallelschaltung von Rl und RIl und die Diode D2a. Die Impedanz der Parallelschaltung von Rl und RIl ist etwa 400 bis 500 mal kleiner als die Impedanz der Kapazität Cu, so daß der Spannungsabfall Vc unter 0,4 V absinkt und der Transistor Q4 nicht während positiver Halbperioden des Wechselstromgenerators eingeschaltet wird. Die Diode D4a, die normalerweise die Spannung Vc auf +0,5 V begrenzt, kann unter diesen Umständen nicht in Durchlaßrichtung leiten. Es wird ein zuverlässiges Abschalten des Motors 19 trotz des Vorhandenseins der ungeschälteten Kapazität Cu erzielt.

Fig. J5G zeigt mit stark ausgezogenen Linien eine ähnliche Abschaltfehler-Schutzeinrichtung, die zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 hinzugefügt ist. In diesem Fall ist das einen relativ niedrigen Wert aufweisende Impedanzelement, das in die Parallelverbindung mit dem Widerstand Rl ein- und ausgeschaltet wird, ein großer Kondensator C7, der anstelle des einen niedrigen Widerstandswert aufweisenden Widerstandes RIl nach den Figg. IG und 2G verwendet wird. Der Transistor QlO, sein Basiswiderstand R12 und der Zeitverzögerungskondensator C6 sind die gleichen Bauteile wie sie für die vorstehenden Figuren beschrieben wurden. Anhand der vorstehenden Beschreibung ist verständlich, daß die abgeänderte Ausführungsform der Fig. J> den Betriebsbereitschaftsstrom Is und den Anfangsstrom Ii in der vorstehend

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beschriebenen Weise erzeugt und auf diese Ströme anspricht weil der Transistor QlO als offener Schalter erscheint, bis das Schließen der Kontakte CRl-a erfolgt ist. Weiterhin ist der Betriebszustand beim stetigen Betrieb des Motors 19 und bei Lieferung eines Wechselstroms von dem Wechselstromgenerator an die Last bei geschlossenem Schalter 16 gleich. Wenn der Schalter 16 jedoch geöffnet wird,vergibt sich ein Betriebszustand des Systems nach Fig. j5G wie er in der bruchstückhaften Schaltung nach Pig. 3H wiedergegeben ist. Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, daß der Wechselstromgenerator 20 seine Ausgangsspannung an die Serienkombination von (a) der Kapazität Cu (b) der Parallelschaltung des Widerstandes Rl und des Kondensators C7 und (c) der Diode DIb liefert, die zu diesem Zeitpunkt einem geschlossenen Schalter äquivalent ist weil sie über den von dem positiven Pol der Batterie 13 über den Widerstand R6 zug*eführten Durchlaßstrom Is in den leitfähigen Zustand vorgespannt ist.

Weil die Impedanz der Parallelschaltung von Rl und C¹J ungefähr 400 bis 500 mal kleiner als die Impedanz der Kapazität Cu ist, ist die Spannung Vc ein kleiner Bruchteil der positiven Halbperioden-Scheitelspannung des Wechselstromgenerators, die den Stromfluß i4 hervorruft. Daher ist die Diode D2b in Sperrrichtung vorgespannt und nichtleitend und die Spannung Vc beträgt ungefähr +0,35 V, so daß der Transistor Q4 nicht einschaltet. Die Spannung längs der Diode D3b ist die algebraische Summe der 0,35 V längs Rl und der -0,5 V von der Kathode zur Anode der Diode DIb, so daß sich eine Sperrvorspannung von ungefähr 0,15 V ergibt. Die Diode D3b ist daher infolge der Parallelschaltung des Kondensators CT mit dem Widerstand Rl für den Strom i4 nichtleitend wenn der Kondensator Cu die einzige wirksame Last für den Wechselstromgenerator darstellt. Durch Hinzufügung von C7 und QlO zur Schaltung nach Fig. 3, wie dies in Fig. 3G dargestellt ist, wird ein zuverlässiges Abschalten des Motors 19 bei einem öffnen des Schalters 16 erzielt, selbst wenn eine ungeschältete Kapazität Cu vorhanden ist.

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In der vorstehenden Beschreibung wurde erwähnt, daß die Werte von C3, C3a, C3b (Figg. ID, 2D, 3D} so gewählt sind, daß sich Impedanzen von ungefähr I/500 des Wertes des, erwarteten minimalen Wertes der Impedanz der ungeschalteten Kapazität ergeben. Anhand der Pigg. IG, 2G, 3G wurde erläutert, daß der Wert des geschalteten Impedanzelementes RIl oder C7 so gewählt ist, daß die Impedanz (oder der Widerstand) der Parallelkombination dieser Impedanz mit dem Widerstand Rl ungefähr 1/400 bis I/500 des erwarteten Wertes der Impedanz der ungeschalteten Kapazität ist. Diese Verhältnisse sind Beispiele zur Erleichterung eines Verständnisses der auftretenden Beziehungen und sie beruhen auf den Annahmen, daß (a) der Wechselstromgenerator 20 eine Ausgangsspannung von 120 V Wechselspannung (173 V Scheitelspannung) erzeugt und (b) daß der Basis-Emitter-Schwellwert des Transistors, der auf die Spannung Vc anspricht, nicht überschritten wird, wenn Vc ungefähr 0,35 V beträgt. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auf Wechselstromgeneratoren mit unterschiedlichen Nenn-Ausgangsspannungen (beispielsweise 240 V) und auf Steuereinrichtungen wie z.B. Transistoren mit untersohiedlichen speziellen Einschaltschwellwerten anwendbar. Es ist daher verständlich, daß die vorstehenden Angaben in allgemeiner Hinsicht verwendet werden können, wenn die Impedanz von Cj5, C3a oder C3b niedrig im Verhältnis zu der Impedanz der ungeschalteten Kapazität gemacht wird oder wenn die Impedanz der Parallelkombination von Rl und RIl oder Rl und C7 im Verhältnis zu der Impedanz der ungeschalteten Kapazität niedrig gemacht wird. Der Fachmann kann anhand der vorstehenden Ausführungen ohne weiteres die speziellen Impedanzverhältnisse bestimmen und auswählen und zwar die speziellen Impedanzwerte, die für eine spezielle Anwendung der vorliegenden Erfindung am besten geeignet sind.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   / 1. uleichspannungs-Wechselspannungswandler mit automatischer ν—/Start-Stopp-Steuerung, mit einem Gleichstrommotor-Wechselstromgenerator-Satz, dessen Gleichstrommotor über Schalteinrichtungen mit mit einer Batterie verbundenen Eingangsklemmen verbindbar ist und dessen Wechselstromgenerator an eine Lasteinheit mit einem Serien-Ein-Aus-Schalter anschaltbar ist, gekennzeichnet durch einen Strombegrenzungswiderstand (R6) und eine in Durchlaßrichtung gepolte Halbleitergrenzschicht (Dl, D2j Dia; DIb; Die) einschließende Einrichtungen, die an die Batterie (IJ) anschaltbar sind, um einen Betriebsbereitschafts-Ruhestrom (Is) zu leiten, den Wechselstromgenerator (20), die Lasteinheit (17) und den Ein-Aus-Schalter (16) mit der Halbleitergrenzschicht derart verbindende Einrichtungen, daß das Schließen des Schalters (16) ein Fließen einesAnfangsstromes (Ii) durch den Wechselstromgenerator (20), die Lasteinheit (17) und den Schalter (l6) bewirkt, auf das Fließen des Anfangsstromes (Ii) ansprechende Einrichtungen (Ql bis Q7) zum Anschalten des Motors 19 an die Batterie (13) zur Speisung und zum Starten des Motors (19), dauernd angeschaltete Einrichtungen (Dl bis D4, DIa bis D4a, DIb bis Dj5b, Die, D2c) zum Leiten eines von dem Wechselstromgenerator (20) erzeugten Wechselstroms durch die Lasteinheit (17) und den geschlossenen Ein-Aus-Schalter, mit zumindest zwei Halbleiterdioden, die jeweils die abwechselnden Halbperioden dieses Wechselstroms in Durchlaßrichtung leiten, und auf den pulsierenden Durchlaßspannungsabfall längs zumindest einer dieser Dioden ansprechende Einrichtungen, die den Motor (19) an die Batterie (13) angeschaltet halten, so daß der Motor automatisch gestartet oder gestoppt wird, wenn der Ein-Aus-Schalter geschlossen bzw. geöffnet wird.

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   2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Ausgangsleitungen des Wechselstromgenerators (20) mit jeweiligen Spannungswandler-AusgangsanschlUssen (14a, 14b) derart verbinden, daß der Wechselstromgenerator in Reihe mit der Lasteinheit (17) und dem Ein-Ausschalter geschaltet ist, wenn die Lasteinheit an die Ausgangsanschlüsse angeschaltet ist und die zumindest zwei Halbleiterdioden (Dl bis D4; DIa bis D4a, DIb bis D^b, Die, D2c) einschließen, die so angeschaltet sind, daß sie in Durchlaßrichtung den Laststrom in entgegengesetzten Richtungen während der jeweiligen positiven und negativen Halbperioden der von dem Wechselstromgenerator erzeugten Wechselspannung leiten, wenn der Motor arbeitet und der Schalter (16) geschlossen ist, daß die Ausgangsanschlüsse (l^a, 14b) des Spannungswandlers über den Wechselstromgenerator mit der Halbleitergrenzschicht derart verbunden sind, daß ein Schließen des Ein-Aus-Schalters der mit den Ausgangsanschlüssen verbundenen Lasteinheit (17) das Fließen des Anfangsstromes (Ii) in Serie durch den Wechselstromgenerator (20), die Lasteinheit (17) und den geschlossenen Ein-Aus-Schalter (16) ergibt und daß auf den Durchlaßspannungsabfall längs zumindest einer der Dioden auf Grund des in Durchlaßrichtung durch diese Diode fließenden Laststromes ansprechende Einrichtungen vorgesehen sind, die die Schalteinrichtungen (CRl) des Gleichstrommotors (19) in betätigtem Zustand halten, bis der Ein-Aus-Schalter erneut geöffnet wird.

   35. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Durchlaßspannungsabfall ansprechenden Einrichtungen auf den pulsierenden Durchlaßspannungsabfall längs der zumindest einen der beiden Dioden ansprechende Einrichtungen zur periodischen Aufladung eines Kondensators (Cl) zur Erzeugung eines Gleichspannungssignals, auf das Gleichspannungssignal ansprechende Einrichtungen (Q2,

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   03» 0.5» Φα, QS) zum Festhalten der Schalteinrichtungen (CRl) im betätigten Zustand und Einrichtungen^, R^) einschließen, die eine Entladung des Kondensators (Cl) zur Beseitigung des Gleiohspannungssignals ermöglichen, wenn der pulsierende Durchlaßspannungsabfall fortfällt.

   4. Spannungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze ichne t, daß die die Ausgangsanschlüsse des Spannungswandlers über den Wechselrichter mit der Halbleitergrenzschicht verbindenden Einrichtungen Einrichtungen einschließen, die beim Fließen des Betriebsbereitschafts-Ruhestroms eine Gleichspannung erzeugen, die nicht größer als der Durchlaßspannungsabfall längs der HaIbleitergrenzschlcht ist und daß weiterhin Einrichtungen zur Zuführung dieser Gleichspannung an die Serienschaltung des Wechselstromgenerator (20), der Lasteinheit und des EIn-Äusschalters (16) vorgesehen sind, so daß der Anfangsgleichstrom (Ii) relativ niedrig ist.

   5. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitergrenzschicht durch eine der zumindest zwei Halbleiterdioden gebildet ist.

   6. Spannungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die einen Serienkreis mit dem Wechselstromgenerator (20), der Lasteinheit (17) und dem Schalter (16) längs der Halbleitergrenzschicht ausbilden, wobei der Durchlaßspannungsabfall längs der Grenzschicht auf Grund des Betriebsbereitschaftsstromes (Is) den Anfangsstrom (Ii) durch den Serienkreis fließen läßt.

   7. Spannungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit den Anschlüssen der Batterie (I5) verbindbaren Spannungsteiler, der eine

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   Serierücombination aus einem Strombegrenzungswiderstand (Ro), einer ersten einen Strom aus der Batterie (13) in Durchlaßrichtung leitenden Diode (Dl) und einer zweiten Diode einschließt, die so gepolt ist, daß sie einen Strom von der Quelle in Durchlaßrichtung leitet, derart, daß ein erster Verbindungspunkt zwischen den ersten und zweiten Dioden ein Potential von einem Durchlaßspannungsabfall gegenüber dem Potential einer der mit der Batterie verbundenen Eingangsklemmen aufweist, dritte und vierte Dioden (D5, D4), Einrichtungen zur Ausbildung eines ersten Serienkreises von dem ersten Verbindungspunkt Pl über den Wechselstromgenerator (20), den Schalter (16), die Lasteinheit (17) und die dritte Diode (D3) zu der genannten einen Eingangsklemme (lib), wobei die dritte Diode (D3) in Sperrichtung gepolt ist, Einrichtungen zur Ausbildung eines zweiten Serienkreises von dem ersten Verbindungspunkt (Pl) über den Wechselstromgenerator (20), den Schalter (16), die Lasteinheit (17) und eine vierte Diode (D4) zu einem zweiten Verbindungspunkt (P2) zwischen dem Widerstand und der ersten Diode (Dl) wobei die vierte Diode (d4) in Durchlaßrichtung gepolt ist, ein zwischen dem dritten Verbindungspunkt (Pj5) zwischen den dritten und vierten Dioden (D^, D4) und der einen Eingangsklemme (lib) eingeschaltetes leitendes Element (Rl), und auf einen stetigen oder pulsierenden Stromfluß in einer Richtung durch das leitende Element (Rl) ansprechende Einrichtungen (Ql bis Q3) zum Anschalten des Motors (I9) an die Batterie (1?), so daß ein Schließen oder öffnen des Schalters (l6) den Motor (I9) startet oder stoppt, wodurch der Wechselstromgenerator die Lasteinheit (I7) speist bzw. nicht speist.

   8. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen zwischen den ersten und zweiten Eingangsklemmen (Ha, lib) angeschalteten Spannungsteiler bestehend aus einer Serienkombination eines

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   Strombegrenzungswiderstandes (Ro), einer ersten Diode (Dl), die so gepolt ist, daß sie einen Strom aus der Batterie (15) leitet und einen ersten Verbindungspunkt (P2) mit dem Widerstand bildet, und einer zweiten Diode (D2), die so gepolt ist, daß sie einen Strom aus der Batterie (15) leitet und einen zweiten Verbindungspunkt (Pl) mit der ersten Diode (Dl) bildet, den Wechselstromgenerator (20) zwischen dem zweiten Verbindungspunkt (Pl) und dem zweiten Ausgangsanschluß (14b) des Spannungswandlers anschaltende .Einrichtungen, eine dritte Diode (D3) die zwischen der zweiten Eingangsklemme-(lib) und dem ersten Ausgangsanschluß (l4a) des Spannungswandlers angeschaltet und so gepolt ist, daß sie in einer Richtung von der zweiten Eingangsklemme (lib) zum ersten Ausgangsanschluß (14a) leitet, eine vierte Diode (D4) , die zwischen dem ersten Ausgangsanschluß (l4a) und dem ersten Verbindungspunkt (P2) eingeschaltet und so gepolt ist, daß sie in einer Richtung von dem ersten Ausgangsanschluß (14a) zum ersten Verbindungspunkt (P2) leitet, einen parallel zur dritten Diode (D^) geschalteten Signalwiderstand, auf einen stetigen oder pulsierenden Spannungsabfall mit vorgegebener Polarität längs des Signalwiderstandes (Rl) ansprechende Einrichtungen (Ql bis QjJ, CRl) zur Anschaltung des Gleichstrommotors (I9) direkt zwischen die ersten und zweiten Eingangsklemmen (11a, lib), so daß ein Schließen oder öffnen des Schalters (16) den Motor (l6) startet bzw. stoppt.

   Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Spannungsteiler mit einem Strombegrenzungswiderstand (R6) und einer in Durchlaßrichtung gepolten ersten Halbleiterdiode (DIa), der in Serie an die Eingangsklemmen (lla, lib) angeschaltet ist und einen Betriebsbereitschafts-Ruhestrom (Is) aus der Batterie (Ij5) entnimmt, den Wechselstromgenerator (20), die erste Diode (DIa) und einen Signalwiderstand (Rl) in

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   Reihe zwischen die Ausgangsanschlüsse (14a, 14b) derart einschaltende Einrichtungen, daß ein Schließen des EIn-Aus-Schalters (16) in einer angeschlossenen Lasteinheit (17) einen Durchlaßspannungsabfall längs der ersten Diode (DIa) hervorruft, wodurch ein Anfangsgleichstrom (Ii) durch den Wechselstromgenerator (20), die Lasteinheit (17) und den Signalwiderstand (Rl) fließt, auf das Fließen des Anfangsstromes (Ii) durch den Signalwiderstand ansprechende Einrichtungen (Q4 bis Q6) zum Anschalten des Motors (I9) an die Eingangsklemmen (11a, lib) zum Starten des Motors, zweite und dritte Halbleiterdioden (Dj5a, D4a), die direkt an den Signalwiderstand (Rl) angeschaltet und entgegengesetzt derart gepolt sind, daß die zweite Diode (D^a) in Sperrichtung und die dritte Diode (D4a) in Durchlaßrichtung für den Anfangsstrom (Ii) gepolt ist, eine vierte Halbleiterdiode (D2a), die direkt an die erste Diode (DIa), jedoch mit entgegengesetzter Polarität angeschaltet ist, so daß entgegengesetzte Halbperioden eines Wechselstroms von dem Wechselstromgenerator (2O₁^, durch eine angeschaltete Lasteinheit (17) und den zugehörigen geschlossenen Ein-Aus-Schalter (16) in Durchlaßrichtung durch die dritten und vierten Dioden bzw. durch die ersten und zweiten Dioden fließen, und auf die pulsierende Spannung längs des Signalwiderstandes (Rl) bei fließendem Wechselstrom ansprechende Einrichtungen zum Aufrechterhalten der Anschaltung des Motors (19) an die Eingangsklemmen (11a, lib), wobei die pulsierende Spannung abwechselnd gleich plus oder minus

   einem Dioden-Durchlaßspannungsabfall ist, so daß der Motor automatisch gestartet bzw. gestoppt wird, wenn der Schalter (l6) der angeschalteten Lasteinheit (17) geschlossen bzw. geöffnet wird.

   Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Spannungsteiler mit einem Strombegrenzungswiderstand (r6) und einer in Durch-

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   laßrichtung gepolten ersten Halbleiterdiode (DIb), der in Serie an die Eingangsklemmen (lla, lib) angeschaltet ist und einen Betriebsbereitschafte-Ruhestrom (Is) aus der Batterie (13) entnimmt, den Wechselstromgenerator (20), die erste Diode (DIb) und einen Signalwiderstand (Rl) in Serie zwischen die Ausgangsanschlüsse (14a, l4b) derart schaltende Einrichtungen, daß ein Schließen des Ein-Ausschalters (16) der angeschlossenen Lasteinheit (17) bewirkt, daß der Durchlaßspannungsabfall längs der ersten Diode (DIb) einen Anfangsstrom (Ii) durch den Wechselstromgenerator (20), die Lasteinheit (17) und den Signalwiderstand (Rl) hervorruft, auf das Fließen des Anfangsstromes (Ii) durch den Signalwiderstand (Rl) ansprechende Einrichtungen (q4 bis Q6, CRl) zum Anschalten des Motors an die Eingangsklemmen (11a, lib) zum Starten des Motors, eine zweite Halbleiterdiode (D2b) parallel zu dem'Signalwiderstand, die in Sperrichtung für das Fließen des Anfangsstromes (Ii) gepolt ist, eine dritte Halbleiterdiode (D3b)* die an die Serienkombination der ersten und zweiten Dioden (DIb, D2b) angeschaltet ist und die so gepolt ist, daß sie einen Strom in Durchlaßrichtung von einem der Ausgangsanschlüsse (14a, 14b) des Spannungswandlers über den Wechselstromgenerator (20) zum anderen Ausgangsanschluß leitet, so daß entgegengesetzte Halbperioden des Wechselstromes von dem Wechselstromgenerator (20) durch eine angeschaltete Lasteinheit und den zugehörigen geschlossenen Serienschalter (16) in Durchlaßrichtung durch die dritte Diode (D3b) bzw. durch die ersten und zweiten Dioden (DIb, D2b) fließen, und auf die pulsierende Spannung längsdes Signalwiderstandes (Rl) bei fließendem Wechselstrom ansprechende Einrichtungen (Cl) zum Aufrechterhalten der Anschaltung des Motors (I9) an die Eingangsklemmen (11a, lib), so daß der Motor gestartet bzw. gestoppt wird, wenn der Schalter (16) der angeschalteten Lasteinheit (17) geschlossen bzw. geöffnet wird.

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   11. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, g e kennzeichnet durch einen Halbleiter transistor (Q7) mit Basisemitter- und Kollektor-Basis-Grenzschichten, einen Strombegrenzungswiderstand (R6) und die Basis-Emitter-Grenzschicht in Durchlaßrichtung gepolt in Serie an die Eingangsklemmen (Ha, Hb) anschaltende Einrichtungen zur Entnahme eines Betriebsbereitschafts-Ruhestroms (Is) aus der Batterie (15) zum Einschalten der Kollektor-Basis-Grenzschicht des Tranaistors (Q7)> auf ein dauerndes oder pulsierendes Einschalten des Transistors (Q7) ansprechende Einrichtungen (Q4, Q9, CRl) zum Anschalten des Motors an die ersten und zweiten Eingangsklemmen (Ha, Hb) zur Speisung des Motors (19) aus der Batterie (13), eine erste Ausgangsleitung des Wechselstromgenerators (20) mit dem ersten Ausgangsanschluß (14a) und die zweite Ausgangsleitung des Wechselstromgenerators mit dem Verbindungspunkt (P9) zwischen dem Begrenzungswiderstand (R6) und der Basis-Emit tergrenzs chi cht verbindende Einrichtungen, den zweiten Ausgangsanschluß (14b) mit der gegenüberliegenden Seite der Basis-Emitter-Grenzschicht verbindende Einrichtungen derart, daß ein Schließen des Ein-Aus-Schalters (l6) in der angeschalteten Lasteinheit (17) einen Anfangsstrom (Ii) durch den Strombegrenzungswiderstand und die Lasteinheit fließen läßt, um das Potential längs der Basis-Emitter-Grenzschicht zu verringern und den Transistor (Q7) abzuschalten, so daß die Einrichtungen (Q4, Q9* CRl) den Motor schalten, und erste und zweite parallele, entgegengesetzt gepolte Halbleiterdioden (Die, D2c), die zwischen der zweiten Ausgangsleitung und dem zweiten Ausgangsanschluß angeschaltet sind, so daß die ersten und zweiten Dioden jeweils in Durchlaßrichtung die ert gegengesetzten Halbperioden eines Wechselstromes leiten, der von dem Wechselstromgenerator durch die Lasteinheit hindurchgeleitet wird, und daß der Transistor (Q7) während der Halbperioden des Wechselstromes abgeschaltet ist, die durch den Wechselstromgenerator

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   (20) in der gleichen Richtung wie der Anfangsstrom (Ii) fließt, so daß die Einrichtungen (q4, Q9, CRl) die Speisung des Motors (19) aufrechterhalten, solange der Ein-Aus-Schalter (l6) geschlossen ist.

   12. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den pulsierenden Durchlaßspannungsabfall ansprechenden Einrichtungen nur dann ansprechen, wenn dieser Durchlaßspannungsabfall einen vorgegebenen Schwellwertpegel überschreitet, um den Motor an die Batterie (IjJ) angeschaltet zu halten und daß diese Einrichtungen weiterhin Einrichtungen zur Verringerung der Größe der pulsierenden Spannung unter den Schwellwertpegel einschließen, wenn der Schalter (16) geöffnet ist, jedoch ein Wechselstrom von dem Wechselstromgenerator (20) durch eine ungeschältete Impedanz (Cu) geleitet wird, die längs der Lasteinheit und des Schalters angeschaltet ist, wobei diese Impedanz (Cu) beträchtlich größer als die der Lasteinheit ist.

   13. Spannungswandler nach Angruch 2, dadurch g e k e η η ze lehnet, daß die auf den Durchlaßspannungsabfall ansprechenden Einrichtungen dann ansprechen, wenn die pulsierende Spannung einen vorgegebenen Schwellwertpegel überschreitet, der kleiner als der Durchlaßspannungsabfall längs der zumindest einen Diode auf Grund des Last-Wechselstromes ist, und daß Einrichtungen (C3a) zur Verringerung der den Einrichtungen zugeführten pulsierenden Spannung unter den Schwellwertpegel vorgesehen sind,wenn der Schalter (16) geöffnet ist, jedoch ein Wechselstrom von dem Wechselstromgenerator (20) durch eine ungeschaltete Impedanz (Cu) hindurchgeleitet wird, die längs der Lasteinheit (17) und des Schalters (16) besteht, wobei diese Impedanz beträchtlich größer als die der Lasteinheit ist.

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   14. Spannungswandler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Verhinderung eines Nichtabschaltens, das auf Grund einer ungeschälte ten Impedanz längs der Serienkombination der Lasteinheit (17) und des Ein-Aus-Schalters (16) entstehen kann, wobei diese Schutzeinrichtungen ein Impedanzelement (C^) in einem Serienkreis mit dem Wechselstromgenerator (20) und der ungeschälteten Impedanz (Cu) einschließen, das parallel längs zumindest einer der beiden Halbleiterdioden angeschaltet ist, und dessen Impedanzwert im Verhältnis zur ungeschälteten Impedanz (Cu) bei der Nennfrequenz des Wechselstromgenerators niedrig ist, so daß mit dieser Impedanz ein Spannungsteiler gebildet wird, so daß das öffnen des Ein-Aus-Schalters (16) eine Verringerung der Amplitude des pulsierenden Spannungsabfalls bewirkt, auf die die Einrichtungen zur Anschaltung des Motors (19) ansprechen, so daß der Motor abgeschaltet wird.

   15. Spannungswandler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement ein Kondensator ist.

   16. Spannungswandler nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Einrichtungen (RIl, R12, QlO) zur An- und Abschaltung des Impedanzelementes parallel längs zumindest einer der Dioden wenn der Motor (l6) eingeschaltet bzw. abgeschaltet ist.

   17. Spannungswandler nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement ein Kondensator (CT) ist.

   18. Spannungswandler nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement ein Widerstand (RIl) ist.

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   19. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichne t , daß Schutzeinrichtungen vorgesehen sind, die ein Nichtabsehalten verhindern, das sich aus dem Vorhandensein einer ungeschälteten Impedanz längs der Lasteinheit (17) und des Schalters (16) ergeben kann, daß die Schutzeinrichtungen ein Impedanzelement mit einem Impedanzwert, der gegenüber der ungeschalteten Impedanz gering ist, und Einrichtungen zum Einschalten des Impedanzelementes zumindest bei eingeschaltetem Motor in einen Serienkreis mit dem Wechselstromgenerator sowie in einen Kreis einschließen, der zumindest zu einer der ersten und zweiten Dioden parallel ist, und daß das Impedanzelement mit der ungeschalteten Impedanz einen Wechse!spannungsteiler bildet, der bei geöffnetem Ein-Aus-Schalter (16) den Spannungsabfall längs der einen Diode verringert und eine Abschaltung der Schalteinrichtungen (CRl) bewirkt.

   20. Spannungswandler nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichne t, daß Einrichtungen zum Verhindern eines Nichtabsehaltens vorgesehen sind, das sich auf Grund einer ungeschalteten Impedanz längs der Lasteinheit und des zugehörigen Schalters ergeben kann und daß die Schutzeinrichtungen einen zwischen die ersten und zweiten Verbindungspunkte geschalteten Kondensator einschließen, der eine Impedanz aufweist, deren Wert verglichen mit dem Wert der Impedanz der ungeschalteten Impedanz gering ist.

   21. Spannungswandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzeinrichtungen zum Verhindern eines Nichtabschaltens vorgesehen sind, das sich auf Grund einer ungeschalteten Impedanz längs der Lasteinheit und des zugehörigen Ein-Ausschalters ergibt, und daß die Schutzeinrichtungen einen Kondensator einschließen, der parallel zu dem Signalwiderstand geschaltet ist und der eine Impedanz aufweist, die verglichen mit der Impedanz der ungeschalteten Kapazität gering ist.

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   22. Spannungswandler nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichne t ,daß Schutzeinrichtungen zum Verhindern eines Nichtabschaltens vorgesehen sind, das sich auf Grund einer ungeschalteten Impedanz längs der Lasteinheit und des zugehörigen Ein-Ausschalters ergibt, und daß die Schutzeinrichtungen einen parallel zur dritten Diode angeschalteten Kondensator einschließen, der eine Impedanz aufweist, deren Wert klein verglichen mit der Impedanz der ungeschalteten Kapazität ist.

   23. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichne t, daß die auf den Durchlaßspannungsabfall ansprechenden Einrichtungen einen Signalwiderstand (Rl) einschließen, durch den der Anfangsstrom (Ii) fließt, daß die auf den Anfangsstrom ansprechenden Einrichtungen ansprechen, wenn eine Steuerspannung die längs des Signalwiderstandes auftritt, einen vorgegebenen Schwellwertpegel überschreitet und die Schalteinrichtungen (CRl) betätigen, daß die auf den pulsierenden Durchlaßspannungsabfall auf Grund des Laststromes ansprechenden Einrichtungen Einrichtungen zur Zuführung des pulsierenden DurchlaßSpannungsabfalls längs der einen Diode an den Signalwiderstand (Rl) derart einschließen, daß die Steuerspannung periodisch den Schwellwertpegel überschreitet, um die Schalteinrichtungen (CRl) in betätigtem Zustand zu halten, daß ein Impedanzelement mit niedriger Impedanz verglichen mit dem Widerstand des Signalwiderstandes vorgesehen ist, daß eine Schalteinrichtung zur selektiven Verbindung des Impedanzelementes parallel zum Signalwiderstand vorgesehen ist und daß Einrichtungen zur Betätigung oder Abschaltung der Schalteinrichtungen automatisch dann vorgesehen sind, wenn der Motor ein- bzw. ausgeschaltet wird, wobei das Impedanzelement so bemessen ist, daß sich eine effektive Wechselstromimpedanz der Parallelkombination dieses Elementes mit dem Signalwiderstand ergibt, die wesentlich niedriger als eine ungeschaltete Impedanz ist, die längs der Lasteinheit und des zugehörigen Schalters gegeben ist, so daß die pulsie-

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   rende Spannung daran gehindert ist, den Schwellwert bei offenem Schalter zu überschreiten.

   24. Spannungswandler nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement ein Widerstand ist.

   25. Spannungswandler nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement ein Kondensator ist und daß das Schaltelement ein Transistor ist, der in Durchlaßbetriebsweise sowie in der inversen ^-Betriebsweise betreibbar ist.

   26. Spannungswandler nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Verzögerung der Betätigung des Schaltelementes für ein kurzes Zeitintervall nach dem Einschalten des Motors.

   27. Spannungswandler nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement durch das Anlegen bzw. die Beseitigung eines Steuersignals betätigt bzw. abgeschaltet wird, und daß auf die Betätigung oder Abschaltung der Schalteinrichtungen (CRl) ansprechende Einrichtungen zur Zuführung oder Beseitigung des Steuersignals an das Schaltelement vorgesehen sind_o

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