DE3528359C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Frequenzteilung von Wechselstrom gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige aus der US-PS 42 56 951 bekannte Vorrichtung zur Frequenzteilung wird zur Steuerung der von einem zum Anschluß an eine Wechselstromversorgungsquelle im Haushalt geeigneten Heizelement abgegebenen Leistung eingesetzt. Die Leistungssteuerung erfolgt durch Steuerung der Impulsfolge­ frequenz, wobei durch Auswahl der Impulsfolgefrequenz ge­ wünschte Kochtemperaturbereiche ausgewählt werden. Jede Einstellung an einer Bedienungstafel ist einer speziellen Impulsfolgefrequenz und damit Wärmeabgabe zugeordnet. Durch Begrenzung der Impulsdauer und geeignete zeitliche Folge wird eine zu große Stromlast verhindert. Die bekannte Vor­ richtung umfaßt Mikroprozessoren, die einen bestimmten Ko­ stenfaktor darstellen. Außerdem ist sie empfindlich gegen Stöße, zu hohe Temperaturen und Feuchtigkeit.

Die US-PS 42 87 468 hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ändern der in einer Last aufgebrauchten Energie zum Ge­ genstand, bei der durch die bekannte Dimmersteuerung Hoch­ frequenzsteuerung, hörbares Rauschen und ein Einschwing­ stoßstrom eliminiert werden sollen. Die Dimmersteuerung er­ folgt durch Einstellung der Impulsbreite der von einem Dim­ merdatenkreis ausgegebenen Impulse. Die bekannte Dimmervor­ richtung enthält Dimmereinrichtungen und Digitalprozes­ soren, wodurch die Gerätekosten hoch sind. Außerdem ist die Vorrichtung empfindlich gegen Stöße, hohe Temperaturen, Tem­ peraturänderungen und Feuchtigkeit.

Für den Betrieb bestimmter, mit Wechselstrom arbeitender Vorrichtungen, wie z. B. von Rasiermessern, vibrierenden Stühlen oder Schwingsesseln, ist die übliche Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz zu hoch. Beispielsweise kommt es zu einem unvollständigen Abschneiden von Haaren im Fall eines elek­ trischen Rasierers, wenn dieser mit zu hoher Frequenz ar­ beitet, während z. B. bei 10 Hz ein richtiges Arbeiten mög­ lich ist. Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wurden bis­ lang Frequenzteilvorrichtungen verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Frequenzteilung von Wechselstrom zu schaffen, mittels der bestimmten Wechselstromgeräten, wie z. B. einem elektri­ schen Rasierer, elektrischen Haarschneidegeräten oder einem schwingenden oder vibrirenden Stuhl oder Sessel Wechsel­ stromleistung mit niedrigerer Frequenz zugeführt werden kann.

Dieses Aufgabe ist bei einer Frequenzteilvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Frequenzteilvorrichtung arbeitet der Transistor im Sättigungsbereich. Der erste und der zweite Thyristor werden basierend auf dem Ausgangssignal dieses Transistors betrieben. Daher arbeitet die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung selbst dann stabil, wenn Spannungs­ schwankungen auftreten. Da außerdem die Schalteigenschaften des Transistors ausgenutzt werden, sind selbst bei sich än­ dernden Bedingungen wie Temperaturschwankungen die Be­ triebseigenschaften stabil, wobei die Vorrichtung auch relativ stoß- und feuchtigkeitsunempfindlich ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist erheblich weniger auf­ wendig als bis dahin bekannte Frequenzteilvorrichtungen und zeichnet sich infolge des einfachen Aufbaus durch sehr gün­ stige Herstellungskosten aus.

Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Frequenzteilvor­ richtung umfaßt somit Wechselstromversorgungsquellen im Haushalt, die mit relativ hoher Frequenz arbeiten und nicht direkt mit den oben erwähnten Geräten, wie einem elektri­ schen Rasierer, einer elektrischen Haarschneidemaschine und Schwingungserzeugern und Vibratoren, wie sie in den japani­ schen Patentanmeldungsveröffentlichungen 2 09 284/85 und 2 16 870/85 offenbart sind, verbunden werden können. Falls dies erforderlich ist, kann die Frequenzteilvorrichtung in Kombination mit einem Halbwellen- oder Vollwellengleich­ richter verwendet werden, um Wechselstromgeräten von einem Lampenkabel einen Wechselstrom mit 1 bis 120 Hz zuzuführen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele und der Zeichnung weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung,

Fig. 2 Wellenformdiagramme der in Fig. 1 dargestellten Schaltung und

Fig. 3 ein Beispiel, bei dem eine Zweirichtungsthyristor­ triode verwendet ist.

In den Figuren bedeutet C eine Kapazität, D eine Diode, A einen Schaltungspunkt, R einen Wider­ stand, T einen Transistor, SCR eine rückwärts sperrende Thyristor­ triode, DCR eine Zweirichtungs­ thyristortriode, Z eine Last.

Fig. 1 zeigt die Prinzipschaltung eines Ausführungsbei­ spiels gemäß der Erfindung.

In dieser Schaltung wird die Spannung einer Wechselspannungsversorgungs­ quelle AC durch eine Schaltung, die aus einem Widerstand R₂ und einer Kapazität C₂ besteht, in der Phase verschoben. Die phasenverschobene Spannung wird der Basis eines mit dem Emitter geerdeten Transistors T über einen Widerstand R₃ zugeführt. Fig. 2 veranschau­ licht diese Operationen. Das Diagramm "A" in Fig. 2 zeigt die Wechselspannungswellenform der Quelle AC. Das Diagramm "B" zeigt, daß die Wechselspannung und R phasenverschoben ist. Wenn die phasenverschobene Spannung dem Transistor T über den Widerstand R₃ zugeführt wird, dann wird die Ausgangs­ wellenform am Kollektor geändert, die in Fig. 2 im Diagramm "C" gezeigt ist. In den Transistor T kommt ein großes Eingangssignal, um eine Sättigungswellenform zu er­ geben. Das Kollektorausgangssignal des Transitors T wird dem Gate-Anschluß eines mit der Hauptstromschaltung verbundenen Thyristors SCR₁ über einen veränderlichen Widerstand VR zugeführt. Auf diese Weise gelangt ein Strom mit einer Wellenform, wie sie im Diagramm "D" ge­ zeigt ist, in die Last Z.

Die integrierende Schaltung, die aus der Reihenschaltung eines Widerstandes R₁, einer Diode D₁ und einer Kapazität C besteht, ist angeordnet, um eine Gleichstromversorgungs­ quelle für den Transistor T zu bilden. Die durch die Reihenschaltung des Widerstands R₁ und die Kapazität C bestimmte Zeitkonstante ist der Schaltzeitgebung der Stromschaltung zugeordnet: die Kapazität C wird gemäß der Zeitkonstanten aufgeladen, die durch die Reihenschal­ tung des Widerstands R₁ und der Kapazität C bestimmt ist. Wie im Diagramm "E" in Fig. 2 gezeigt ist, erhöhen po­ sitive Halbperioden die Ladespannung über der Kapazität C stufenweise. Die Ausgangsspannung des Transitors T wird der Gate-Elektrode des Thyristors SCR₁ über den veränderbaren Widerstand VR auf eine Weise zugeführt, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Bei der Wellenform, die im Diagramm "C" gezeigt ist, wird der veränderbare Widerstand VR eingestellt, daß der Thyristor SCR₁ angesteuert wird, wenn die dritte positive Halbperiose kommt. Indem der veränderbare Widerstand VR in gewünschter Weise eingestellt wird, können einzelne Wechsel­ strom-Sinuswellen geführt werden, z. B. jede Periode, jede zweite Periode oder jede dritte Periode.

Wenn das Ausgangssignal des Transitors T auf eine solche Weise eingestellt wird, daß der Thyristor SCR₁ jede dritte Periode angesteuert wird, dann gelangt ein geteilter Wech­ selstrom mit einer Wellenform, wie sie im Diagramm "D" gezeigt ist, in die Last Z. Ein solcher Strom erzeugt eine Spannung über den in Reihe geschalteten Dioden D₂ und D₃, die in Reihe an den Thyristor SCR₁ angeschlossen sind, und die Spannung wird dann in den Thyristor SCR₂ einge­ speist. Der Thyristor SCR₂ entlädt augenblicklich die Kapazität C über einen Widerstand R₆, um eine Wellenform zu geben, wie sie im Diagramm "D" in Fig. 2 gezeigt ist. Auf diese Weise wird die gesamte Schaltung zurückgesetzt.

Durch aufeinanderfolgende Wiederholung der Operationen wird die Hauptstromschaltung kontinuierlich geführt bzw. leitend gemacht.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Zweirichtungs­ thyristortriode DCR verwendet wird, um während ganzer Perioden eine Stromleitung zu ermöglichen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Frequenzteilung von Wechselstrom, mit einer Wechselspannungsquelle, einem Thyristor und einer dem Thyristor zugeordneten Triggerschaltung, da­ durch gekennzeichnet,
daß der Reihenschaltung von Wech­ selspannungsquelle (AC) und Last (Z) ein erster Thy­ ristor (SCR₁) parallelgeschaltet ist,
daß dem ersten Thyristor (SCR₁) eine erste weitere Reihenschaltung, bestehend aus einem ersten Wider­ stand (R₁), einer ersten Diode (D₁) und einem Konden­ sator (C), als Integrierglied parallelgeschaltet ist,
daß dem Kondensator (C) eine zweite weitere Reihenschal­ tung, bestehend aus einem zweiten Widerstand (R₄) und der Anoden-Kathoden-Strecke eines im Sättigungszustand betriebenen Transistors (T), parallelgeschaltet ist, wo­ bei ein Potentiometer (VR) der Anoden-Kathoden-Strecke des Transistors (T) parallelgeschaltet ist, dessen Ab­ griff mit der Steuerelektrode des ersten Thyristors (SCR₁) verbunden ist,
daß eine Phasenschieber-Anordnung (R₂, C₂) eingangssei­ tig mit der Reihenschaltung von Wechselspannungsquelle (AC) und Last (Z) und ausgangsseitig mit der Basis des Transitors (T) verbunden ist,
daß in Reihe zum ersten Thyristor (SCR₁) eine Anord­ nung (D₂, D₃) zur Laststromerfassung vorgesehen ist, in deren Steuerabhängigkeit ein zweiter Thyristor (SCR₂) steht, dessen Anoden-Kathoden-Strecke dem Kondensa­ tor (C) parallelgeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Thyristor (SCR₁) eine rückwärts sperrende Thyristortriode ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Thyristor (SCR₁) eine Zweirichtungsthyristortriode ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (L) ein Elektro­ motor ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordung zur Laststrom­ erfassung weitere Dioden (D₂, D₃) aufweist.