DE2828485A1

DE2828485A1 - Geraet zur erzeugung von elektroschockimpulsen

Info

Publication number: DE2828485A1
Application number: DE19782828485
Authority: DE
Inventors: Birger Bang Madsen
Original assignee: REOFON AS
Current assignee: REOFON AS
Priority date: 1977-06-29
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1979-01-11
Also published as: FR2396459B1; DK140580B; DK140580C; IE781295L; GB2000919B; NL186673B; DK291777A; FR2396459A1; US4200809A; IE46859B1; NL7806972A; GB2000919A; NL186673C

Description

PATENTANWÄLTE

K. SlEBERT G. GRÄTTINGER Dipl.-Ing.

Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-InB-

8130 Starnberg bei München Postfach 16 49, Almeidaweg 35 Telefon (08151) 4115 u. 1 66 40 Telegr.-Adr.: STARPAT Starnberg Telex: 526 422 star d

den

Anwaltsakte: 7245/1

REOFON A/S, Kongelysvej 21, DK-2820 Gentofte

Dänemark

Gerät zur Erzeugung von Elektroschockimpulsen

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Postscheckkonto München 2726-804 - Kmissparkasae SUmberg 68940 - Deutsche Bank Starnberg 59/17570

Die Erfindung bezieht sich auf den Oberbegriff des Anspruches 1.

Geräte dieser Art, ausgebildet als Handwerkzeug, werden bereits in Schlachthäusern verwendet, wo die Tiere aus Aufnahmeboxen in die Schlachträume getrieben werden. Das in Frage kommende Handwerkzeug weist in etwa die Form und die Größe eines elektrischen Schweißgerätes auf, wobei die beiden Ausgangsklemmen als frei.hervorragende Elektroden am äußersten Ende des Werkzeugs angeordnet sind.

Im Inneren des Geräts befindet sich ein batteriebetriebener Generator. Sobald die beiden Elektroden gegen den Körper des Tieres gepreßt werden, wird das Tier einem Elektroschock ausgesetzt. Damit das Gerät keine wesentliche Batterieleistung in den Pausen zwischen jedem Einsatz verbraucht, ist ein Schalter vorgesehen, welcher durch den Finger betätigt werden kann. Zumeist ist der Schalter jedoch den Elektroden zugeordnet, welche verschiebbar

sind
angeordnet/, um eine Bewegung der Elektroden gegen Federkräfte zu ermöglichen, wodurch ein Schalter automatisch geschlossen werden kann, sobald die Elektroden gegen ein Tier gedrückt werden.

Dieser Schalter .ist allerdings unabdingbar mit einer Reihe von Nachteilen behaftet, gleich ob er manuell oder über die Elektrode betätigt wird.

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Ein durch den Finger betätigbarer Schalter ist unbequem bei der Verwendung und führt zu einer baldigen Ermüdung der Finger des dieses Gerät verwendenden Bedienungspersonals. Falls infolge dieser Ermüdungserscheinungen das Bedienungspersonal das Öffnen des Schalters nach jeder Verwendung ausläßt, resultiert daraus ein nichtnotwendiger Verbrauch an Batterieleistung. Des weiteren ist der Schalter nicht zuleltzt wegen der ziemlich schmutzigen Umgebung einem erheblichen Verschleiß unterworfen, welches erfordert, daß ein durch Finger betätigbarer Schalter in wasser— und staubfester Weise angeordnet werden muß, was bereits für sich selbst ein Problem darstellt. Bei bekannten Geräten dieser Art mit einem durch die Elektrode betätigbaren Schalter sind die Elektroden derart ausgebildet, daß sie teleskopartig in einer Führung gegen die Federkräfte gleiten können. Hier führt die schmutzige Umgebung schnell zu Problemen aufgrund des Eindringens von Schmutz und es kommt bald zu einem Verklemmen der Elektroden aufgrund von gebogenen oder schmutzigen Elektroden, da das Gerät zusätzlich ziemlich roh gehandhabt und oftmals auf den Boden fallengelassen wird. In anderen Worten ausgedrückt, stellen die den Schalter betätigenden Elektroden sehr verletzungsanfällige mechanische Elemente dar.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät zur Erzeugung von Elektroschockimpulsen zu erzeugen, mittels welchem die Nachteile des Standes der Technik behoben werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kenn- ■ zeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Der Detektor oder lastfiihlende Kreis des erfindungsgemäßen Geräts stellt automatisch fest, ob zwischen den Ausgangsklemmen oder Elektroden eine äußere Last vorhanden ist, so daß ein wesentlicher Leistungsverbrauch lediglich dann stattfindet, wenn solch eine äußere Last vorhanden ist. Somit kann der Leistungsverbrauch minimiert werden und können bei Verwendung in einem Handgerät der oben bezeichneten Art mechanische Schalter und bewegliche Teile vollkommen vermieden werden. Ein derartiges Werkzeug kann in einfacher Weise, wasser- und staubfest ausgeführt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 6 zu entnehmen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen

Figur 1 ein den Erfindungsgegenstand verdeutlichendes schematisches Blockdiagramm,

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Figur 2 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Figur 3 eine Schemadarstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts .für die Verwendung als Puls- * gebervorrichtung für elektrische Drahtzäune, sowie

Figur 4 eine Schemadarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts.

Figur 1 zeigt die Grundzüge eines erfindungsgemäßen Geräts. Die dargestellten Hauptbestandteile sind eine Stromquelle, ein Generator, ein Kondensator C, ein Schaltkreis 2, eine steuerbare Schalteinrichtung 3, ein Detektor oder Lastmeßkreis 4 sowie zwei Elektroden oder Ausgangsklemmen oder -pole A, B.

Unter Bezugnahme auf Figur 1 arbeitet das erfindungsgemäße Gerät in der nachfolgend beschriebenen Weise:

Sobald ein manuell betätigbarer Hauptunterbrecher K geschlossen wird, ist das Gerät für die Verwendung bereit. Sobald eine äußere Last über die Elektroden A, B gegeben wird oder sobald eine derartige Belastung erfolgt, fließt ein

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Strom von der Stromquelle über oder durch den Generator 1 (in gestrichelten Linien dargestellt) durch die äußere Masse und durch den Detektor- . kreis 4 zurück zur Stromquelle. Demzufolge wird dieser Detektorstrom anzeigen, daß zwischen den Elektroden A und B eine äußere Masse vorhanden ist.

Der Detektorstrbm verursacht, daß der Detektorkreis 4 einen Impuls oder ein Signal über eine Leitung 5 zum Generator 1 gibt, wodurch der Generator zur Aufladung des Kondensators C betätigt wird. Sobald der Kondensator auf einen vorbestimmten Wert geladen ist, verursacht die Steuerschaltung 2, daß der Kondensator sich über die Schalteinrichtung 3 und die äußere Masse oder Last zwischen den-Elektroden A und B entlädt.

Falls die äußere Masse nach einer solchen ersten Kondensatorentladung noch vorhanden ist, wird der Kondensator wieder geladen und durch die Masse (Lastwiderstand) ein neuer Stromstoß geführt.

In der oben beschriebenen Betriebsweise wird der Generator 1 erst dann betätigt, wenn oder nachdem eine äußere Masse vorhanden ist. Falls der Hauptunterbrecher K zu einer früheren Zeit geschlossen ist, d. h. während noch keine Last zwischen den Elektroden A, B vorhanden ist, wird im Gerät nichts erfolgen. Das erfindungsgemäße Gerät kann

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allerdings derart ausgebildet sein, daß der Generator 1 sofort gestartet wird, sobald der Hauptunterbrecher K geschlossen ist, ob nun eine äußere Last vorhanden ist oder nicht. Dadurch wird der Kondensator C geladen und verbleibt somit der Kondensator in seinem beladenen Zustand bis eine Belastung der Elektroden A und B von außen erfolgt, wonach die Entladung und Wiederaufladung des Kondensators in der oben beschriebenen Weise stattfindet.

Unbesehen von der obigen ersten oder anfänglichen Aufladung (falls überhaupt irgendeine) des Kondensators C wird der Generator 1 lediglich dann gestartet, wenn zwischen den Elektroden eine Last vorhanden ist, welche den oben erwähnten Detektorstrom bewirkt. Somit findet lediglich dann ein wesentlicher Leistungsverbrauch statt, wenn und während eine äußere Belastung gegeben ist.

Bestimmte Generatortypen können sich jedoch nach einem Start selbst versorgen. Falls das erfindungsgemäße Gerät einen derartigen Generator aufweist, wird demzufolge der Generator mit dem Betrieb auch nach Entfernung der äußeren Last fortfahren, wodurch der Detektorstrom zu fließen aufhört. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich in solchen Fällen,ist es wünschenswert,daß das erfindungs-

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gemäße Gerät eine spezifische Einrichtung zum Abstoppen des Generators aufweist, wenn oder nachdem der Kondensator C auf einem vorbestimmten Wert aufgeladen worden ist. Gemäß der Erfindung ist diese Einrichtung zweckmäßigerweise Teil des oder kombiniert mit dem Steuerkreis 2, welcher bereits die Kondensatorspannung abnimmt oder steuert. In Figur ist mit dem Bezugszeichen 6 eine Leitung für das Stoppsignal angegeben.

In Figur 2 ist der Generator als Schwingoszillator (ringing oscillator) angeordnet, welcher Widerstände Rl, R2 und R3, einen Transformator TR, einen Transistor Tl und eine Diode Dl aufweist.

Im Generator wird der Transformator TR mit magnetischer Energie beladen, während sich der Transistor Tl in seinem leitenden Zustand befindet. Sobald der Transistor Tl blockiert ist, wird die magnetische Energie in elektrische Energie gewandet, welche im Kondensator C gespeichert wird. Der Widerstand R2 ist lediglich zum Starten des Oszillators notwendig.

In Figur 2 weist der Steuerkreis (2 in Figur 1) Widerstände R5, R7 und R8, einen Kondensator C2 sowie eine Glimmröhre G auf.

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Der Detektor oder die Last messende Kreis (4 in Figur 1) weist Widerstände R9 und RIO, einen Transistor T4 und einen Widerstand R4 auf. Die Schalteinrichtung 3 in Figur 1 ist ein Transistor T 5 in Figur 2.

Falls der Hauptunterbrecher K in dem in Figur 2 dargestellten Gerät geschlossen ist, während sich kein Lastwiderstand zwischen den Elektroden A und B befindet, geschieht im Gerät nichts, so daß auch kein Leistungsverbrauch erfolgt.

Falls andererseits ein Widerstand RB vorhanden ist, wenn der Unterbrecher K geschlossen wird, oder falls ein derartiger Widerstand auftritt, während der Unterbrecher K sich in seinem geschlossenem Zustand befindet, wird durch die Diode D2, einen Widerstand R 6 und den äußeren Lastwiderstand RB ein Strom fließen. Dieser Strom fließt weiter durch den Widerstand R9 und zur Basis des Transistors T4.

Der Transistor T4 wird nun leiten und führt den Strom durch den Widerstand R4 und die Basis eines Transistors T3, welcher in den Eingang des Generators eingesetzt ist. Dadurch wird der Transistor T3 leitend und der Generator startet und ist solange in Betrieb, wie

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die äußere Last RB zwischen den Elektroden A und B vorhanden ist.

Wenn sich der Generator in Betrieb befindet, wird der Kondensator C aufgeladen und wird der Kondensator C2 im Steuerkreis auf die Zündspannung der Glimmröhre G geladen werden, welche dadurch gezündet und der Kondensator C2 durch die Widerstände R7 und R8 und die Basis des Transistors T5 entladen wird. Der Transistor T5 wird nun leitend und der Kondensator C kann sich nun über den Widerstand R6 und den äußeren Lastwxderstand RB entladen.

Sobald der Lastwiderstand RB entfernt wird, kann der Generator prinzipiell in seiner Betriebsweise fortfahren, da er über seine Feedback-Wicklung selbstversorgend ausgebildet ist. Um den Generator zu stoppen, ist zwischen der Basis und dem Emitter (negativ) des Transistors Tl ein Transistor T2 geschaltet.

Sobald die Last RB entfernt wird, fährt der Steuerkreis fort, Impulse durch die Glimmröhre G und dadurch zur Basis des Transistors T2 zu geben. Dadurch erreicht der Transistor T2 seine Sättigung,wodurch die Basis des Transistors Tl auf ein derart niedriges Potential fällt, daß der Generator stoppt.

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Die Diode D2 ist nur dazu erforderlich, um den Generator in dem Fall zu starten, daß der Kondensator C vollständig entladen worden ist. Gleichzeitig dient die Diode D2 zur Blockierung einer hohen Spannung am Ausgang.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts kann, wie bereits erwähnt, der Generator sofort starten, wenn der Unterbrecher K geschlossen wird, unabhängig davon, ob zwischen den Elektroden A und B eine äußere Last vorhanden ist oder nicht. Dazu kann ein Kondensator, wie in Figur 2 durch gestrichelte Linien gekennzeichnet, im Nebenschluß (shunt) über den Transistor T3 geschaltet werden. Dieser Kondensator wird auf die Batteriespannung aufgeladen, wobei dieser Ladeimpuls den Start des Generators in Gang setzt. Falls zwischen den Elektroden A und B kein Lastwiderstand vorhanden ist, wird der Generator in derselben Weise, wie oben beschrieben, stoppen, da der Shunt-Kondensator voll aufgeladen und der Transistor T3 blockiert ist.

In der Ausführungsform gemäß Figur 2 bedingt das Vorhandensein eines Lastwiderstands zwischen den Elektroden A und B demzufolge zu jeder Zeit einen Strom durch den Detektor oder den lastmessenden Kreis. Dieser Detektorstrom hat über den Detektorkreistransistor T4 zur Folge, daß der Transistor T3

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welcher als Steuerschalteinrichtung im Generatoreingang dient, leitend wird und im leitenden Zustand gehalten wird, wenn und solange der Detektorstrom vorhanden ist, d.h. solange als die äußere Last RB vorhanden ist.

Die Ausführungsform gemäß Figur 2 ist für eine Verwendung als/oder in einem Elektroschockgenerator, ausgebildet als batteriebetriebenes Handgerät (ein sogenanntes elektrisches Triebgerät), geeignet, da der Leistungsverbrauch minimiert ist und somit keine Notwendigkeit für eine von Hand oder durch eine Elektrode betätigte Schalteinrichtung, einschließlich den verletzungsanfälligen beweglichen Bestandteilen, besteht. Darüber hinaus kann das Werkzeug sehr gut von einem staub- und stoßunempfindlichen Gehäuse umschlossen werden.

Allerdings ist das erfindungsgemäße Gerät auch für eine Verwendung als impulserzeugende Einrichtung bei einem elektrischen Drahtzaun geeignet (siehe schematische Darstellungen in Figur 3).

In diesem Fall ist eine der Elektroden A und B geerdet, wohingegen die andere Elektrode mit dem Draht des Zaunes verbunden ist. Der Generator kann den Kondensator bis zu einer Spannung von 5000 Volt aufladen und ein Ausgangsimpulstransformator ist nicht erforderlich. Die Schalteinrichtung 3 sollte ein Hochspannungsschalter, beispielsweise ein Reed-Relay sein.

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In Figur 4 ist schematisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts dargestellt. Mit den entsprechenden Bauteilen der Figuren 1 oder 2 übereinstimmende oder ähnliche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Figur 4 sind der Generator 1 und der Steuerkreis 2 lediglich als Blöcke, wie in Figur 1 dargestellt, jedoch können der Generator und/oder der Steuerkreis wie in bezug auf Figur 2 dargestellt und erläutert angeordnet sein.

Obgleich in Figur 4 lediglich mit einem einstellbaren Widerstand R9 und einem Transistor T6 erläutert, kann der Detektor oder lastfühlende Kreis (4 in Figur 1) auch wie in Verbindung mit Figur 2 verdeutlicht und erläutert ausgebildet sein. Allerdings sollte der Transistor T6 einen ausreichend hohen Stromverstärkungsfaktor aufweisen. Dabei ist ein sogenannter Darlington-Transistor als Transistor T6 geeignet.

Der wesentliche Unterschied relativ zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 besteht darin, daß in Figur 4 ein besonderer Ausgangskreis vorgesehen ist, welcher einen Hochspannungs-Impulstransformator TRp beinhaltet. Der Ausgangskreis umfaßt weiter einen Kondensator C3 und eine Diode D3.

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Die Diode D3 und der Kondensator C3 im Ausgangskreis des dargestellten Geräts sind derart angeordnet, um den direkten Strom von der Batterie abzuleiten, so daß der Strom durch den äußeren Lastwiderstand RB geleitet wird, falls oder sobald eine derartige Last vorhanden ist. Die Diode D3 und der Kondensator C3 des Ausgangskreises können demgemäß als Teil des Detektor oder lastmessenden Kreises (4 in Figur 1) betrachtet werden.

Die Diode D3 kann ausgelassen werden, wobei in diesem Fall der Kondensator C3 unangemessen groß sein müßte, um den Impulsspannungsabfall vernachläßigbar zu machen.

In Figur 4 wird die steuerbare oder spannungsgesteuerte Schalteinrichtung (3 in Figur 1) durch einen Thyristor Th dargestellt. Darüber hinaus ist der Generatoreingang oder Starttransistor T3 in Figur 2 durch einen elektromagnetischen Relaisschalter KRe ersetzt worden. Ein geeigneter An/Aus-Effekt, wie der durch den Relaisschalter erzeugte, ist erwünscht, soweit der Startkreis für den Generator 1 betroffen ist. Allerdings kann der Startimpuls oder das Signal für den Generator auch durch einen Startkreis mit Transistoren erzeugt werden, falls dieses erwünscht wird.

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Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt:

Sobald der Widerstand zwischen den Elektroden oder Ausgangspolen A, B groß ist, beispielsweise wenn keine äußere Last RB vorhanden ist, wird der Strom, welcher von der Batterie Vb über die Diode Dl durch die Sekundärwicklung des Impulstransformators TRp und durch die Last RB und den Widerstand RB durch die Basis des Transistors T6 fließen kann, schwach oder Null sein, und wird nicht ausreichen, um den Transistor T6 auf Sättigung zu bringen.

Allerdings wird der Basisstrom zum Transistor T6 mit abnehmenden Widerstand zwischen den Elektroden A, B ansteigen, wodurch der Kollektorstrom ansteigt, welcher seinerseits das Schließen des Relaisschalters KRe zu einer bestimmten Zeit verursacht.

Der Generator 1 ist nun in Betrieb gesetzt und lädt den Kondensator C auf einen vorbestimmten Wert auf, wonach die Steuereinrichtung 2 den Thyristor Th zündet. Dadurch wird sich der Kondensator C durch die Primärwicklung des Impulstransformators TRp entladen und wird ein hoher Spannungsimpuls in der Sekundärwicklung des Impulstransformators erzeugt werden.

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Mit der Diode D3 und mit einer geeignet polarisierten Sekundärwicklung im Impulstransformator TRp wird der positive Anteil des Hochspannungsimpulses ungeschnitten durch die Last RB und zurück durch die Diode D3 fließen, wohingegen der negative Impulsanteil über den Kondensator C3 im Nebenschluß geführt werden wird.

Der Generator 1 arbeitet weiter und das Gerät wird wiederholte Hochspannungsimpulse über die Last RB erzeugen, solange der Widerstand ausreichend gering ist.

Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform ist sowohl für die Verwendung als Impulsgeneratoreinrichtung für elektrische Drahtzäune sowie als von Hand gehaltenes Werkzeug ,ohne verletzungsanfällige bewegliche mechanische Bestandteile, geeignet, welches sehr gut in einem staub- und stoßsicheren Gehäuse untergebracht werden kann.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Geräts hinsichtlich des geringen Leistungsverbrauchs ist insbesondere in Verbindung mit batteriebetriebenen Geräten ausschlaggebend. Allerdings ist kein Hinderungsgrund für die Verwendung anderer Stromquellen gegeben.

Starnberg, den 27. Juni 1978 / 1068

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Claims

Patentansprüche

rl Λ Gerät zur Erzeugung von Elektroschockimpulsen, mit einer Stromquelle, einem Generator zur Aufladung eines Kondensators sowie mit einer Steuerschaltung zur Steuerung der Entladung bei einem vorbestimmten Spannungswert des Kondensators durch einen Entladekreis, welcher eine steuerbare Schalteinrichtung sowie mindestens zwei Ausgangsklemmen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät einen derart angeschlossenen und angeordneten Detektor oder Abfühlkreis (4) aufweist, daß ein Detektorstrom von der Stromquelle und durch einen äußeren Lastwiderstand (RB) fließt, sobald eine derartige Last über den Ausgangsklemmen (A₁B) auftritt, wobei der Detektorkreis (4) eine Einrichtung (T4 oder T6) aufweist, welche in Reaktion auf den Detektorstrom ein Startsignal zum Inbetriebsetzen des Aufladegenerators (1) erzeugt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Startsignales eine Schalteinrichtung (T4 oder T6) aufweist, welche durch den Detektorstrom leitend gemacht wird und dadurch auf eine dem Eingang

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des Aufladegenerators (1) zugeordnete Schalteinrichtung (T3 oder KRe) ein Schließsignal aufgibt, wodurch die Eingangsschalteinrichtung verschlossen gehalten wird, solange der Detektorstrom vorhanden ist.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator im Nebenschluß über die Generator— eingangsschalteinrichtung gelegt ist.
4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatoreingangsschalteinrichtung ein elektromagnetisch betätigbarer Relais-Schalter (KRe) ist.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (2) Einrichtungen (T2) zum Stoppen des Aufladegenerators (1) aufweist oder mit einer solchen Einrichtung kombiniert ist, wenn der Kondensator (C) auf einen vorbestimmten Spannungswert aufgeladen worden ist.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis einen Hoch— spannungs-Ausgangsimpulstransformator (TRp) aufweist.

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