DE600179C - Zeitschalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Ausführung von Schaltvorgängen, die eine Einstellung der Zeitdauer zwischen dem Ein- und Ausschaltzeitpunkt ermöglicht. Bisher benutzte man zum Einschalten von Apparaten und zu ihrer Ausschaltung nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne, beispielsweise zur Ein- und Ausschaltung von Röntgenröhren zwecks Herstellung von Röntgenogrammen, Zeitschaltwerke. Diesen Zeitschaltwerken haften alle Mängel ari, die Vorrichtungen mit mechanisch bewegten, trägen Massen eigen sind. Um sich von der Anwendung solcher Massen möglichst unabhängig zu machen, hat man schon eine elektrisch wirkende Zeitschalteinrichtung vorgeschlagen. Bei dieser Einrichtung wird ein Kondensator durch eine Gleichstromquelle möglichst konstanter Spannung aufgeladen, und sein Entladungsstrom wird zur Steuerung des Schaltvorganges benutzt. Der Kondensator kann sich über einen verstellbaren Widerstand entladen und ist mit dem Gitter einer Vakuumröhre verbunden. Im Anodenkreis der Röhre liegt ein hochohmiger Widerstand, von dem ein Ende unter Zwischenschaltung einer Vorspannungsbatterie mit dem Gitter einer Schaltröhre verbunden ist, deren Anode und Kathode in dem Stromkreis liegen, der vorerst eingeschaltet und nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer wieder unterbrochen werden soll. Durch den Anschluß des Gitters der zuerst erwähnten Röhre an den Kondensator erhält dieses ein negatives Sperrpotential. Dieses währt längere oder kürzere Zeit hindurch, je nachdem ob der Widerstand, über den sich der Kondensator entlädt, verhältnismäßig groß oder klein ist. Die Änderungen des Anodenstromes der Röhre, deren Gitter an den sich entladenden Kondensator angeschlossen ist, bewirken Spannungsänderungen am Gitter der Schaltröhre. Bei einem gewissen Entladungszustand des Kondensators ist der Anodenstrom der Steuerröhre so groß, daß das Gitter der Schaltröhre ein Sperrpotential aufgedrückt erhält, so daß sie den von ihr beherrschten Stromkreis unterbricht.

Dieser Zeitschalteinrichtung, deren Wirkungsweise nicht von der Bewegung schwerer Massen abhängt, haften jedoch noch erhebliche Nachteile an. Eine Quelle der Ungenauigkeit besteht bei ihr darin, daß der hochohmige Widerstand, über den sich der Kondensator entlädt, seinen Wert mit der Stärke des ihn durchfließenden ■Stromes ändert. Bei der in Frage stehenden Schaltung sinkt die Kondensatorspannung in dem Bereich, in dem sie zu Steuerzwecken benutzt wird, annähernd zeitproportional. In einem Punkt der Spannungskurve soll die Sperrwirkung der Steuerröhre aussetzen. Dieser Punkt ist aber infolge des geradlinigen Verlaufs der Spannungskurve nicht genau festlegbar, was offenbar eine Ungenauigkeit in der Wirkungsweise zur Folge hat. Auch ist es offenbar bei der erörterten Einrichtung unmöglich, eine genaue Zeiteinstellung durch mechanische Verstellung des Widerstandes zu erzielen. Man muß daher mehrere genau geeichte Widerstände verwenden und diese mittels eines

Wechselschalters wahlweise zu dem Gitterkreis der Steuerröhre parallel schalten. Damit entfällt jedoch die Möglichkeit einer kontimiierlichen Verstellung des Zeitintervalls zwischen dem Ein- und Ausschaltzeitpunkt der Zeitschalteinrichtung.

Alle diese Übelstände werden durch die Erfindung restlos beseitigt. Auch beim Erfindurigsgegenstand ist ein Kondensator vorhanden, der ίο von einer Gleichstromquelle aufgeladen und dessen Entladungsstrom zur Steuerung des Schaltvorganges benutzt wird. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß im Entladekreis des Kondensators eine Elektronenröhre mit veränderlicher, aber auf einen konstanten Wert einstellbarer Emission liegt, die auf einen im Sättigungsbereich liegenden Strom eingestellt ist und daß von einer Zustandsänderung im Stromkreis dieser Röhre eine Schaltvorrichtung gesteuert wird, die derart eingestellt ist, daß sie in dem einen Sinn im Sättigungsstrombereich der Elektronenröhre und in dem anderen Sinn dann anspricht, wenn infolge des Absinkens der Kondensatorspannung der Röhrenstrom den Sättigungswert unterschreitet.

Die Fig. 1 bis 3 der Zeichnung geben Schaltbilder von Ausführungsbeispielen des Erfin-' dungsgegenstandes wieder, und Fig. 4 ist ein säne Wirkungsweise erläuterndes Diagramm. Gemäß Fig. 1 sind die Kondensatoren i_a, I₆, i_c an den Pluspol einer Gleichstromquelle angesctilossen. Der Minuspol der Gleichstromquelle führt zu dem Kontaktstück 2_a eines Ein- und Ausschalters 2, durch den der Ladekreis der Kondensatoren i_a, I₆, X₀ geschlossen und geöffnet werden kann. Im Ladekreis dieser Kondensatoren liegt der Wechselschalter 8, durch den sie wahlweise an die Gleichstromquelle anschließbar sind. Im Entladekreis der Kondensatoren befindet sich die Elektronenröhre 3 mit dem Glühfaden 3_a, der durch den Transformator 4 beheizt wird und dessen Heizstrom durch den Regelwiderstand 5 beliebig auf einen konstanten Wert eingestellt werden kann. Zur Messung des Entladestromes der Kondensatoren i_a, I₆, i_e dient der Strommesser 6. Der Ein- und Ausschalter 2 ist derart ausgebildet, daß er als Umschaltvorrichtung dienen kann, die es ermöglicht, wahlweise entweder den Strommesser 6 oder das elektromagnetische Relais 7, das als Schaltvorrichtung dient, in den Stromkreis des sich jeweils entladenden Kondensators zu legen. Bei Schließung des Ladekreises wird der Strommesser 6 und bei öffnung des Ladekreises des betreffenden Kondensators die Schaltvorrichtung 7 in den Entladekreis gelegt, so daß jeweils entweder der Strommesser oder die Schaltvorrichtung stromdurchflossen ist. Der Ausschlag des Milliamperemeters 6 ist ein Maß für die Zeitspanne, während der nach Abschaltung des betreffenden Kondensators vom Gleichstromnetz durch die Röhre 3 der Sättigungsstrom fließen wird. Das elektromagnetische Relais 7 ist derart eingestellt, daß sein Anker durch den Sättigungsstrom angezogen wild. Er steht unter dem Einfluß der Gegenkraft der Feder y_a, die so groß ist, daß sie ihn beim Unterschreiten des Sättigungsstromes vom Eisenkern losreißt.

Die Einstellung der gewünschten Ablaufzeit erfolgt durch Änderung der Heizung der. Glühkathode 3 _a mittels des . Regelwiderstandes 5. Konstante Ladespannung für den jeweils eingeschalteten Kondensator vorausgesetzt, ist, wie oben angegeben, die am Milliamperemeter 6 abgelesene Stromstärke ein Maß für die Ablaufzeit der Zeitschalteinrichtung. Demnach wird man die Skala des Milliamperemeters 6 in Zeiteinheiten eichen können. Ist die gewünschte Ablaufzeit durch Veränderung der Emission der Röhre 3, die aber immer im Sättigungsgebiet derselben liegen muß, eingestellt, so wird die Taste 2 nach abwärts gedrückt. Infolgedessen werden der Ladekreis des Kondensators und sein Entladekreis über den Strommesser 6 geöffnet, und sein Entladekreis über die Schalteinrichtung 7 wird geschlossen. Die Erregung der Spule des Relais 7 durch den Sättigungsstrom der Röhre 3 bewirkt das Anziehen des Relaisankers, wodurch der von dem Relais zu beherrschende Stromkreis geschlossen wird.

Der Fig. 4 zufolge fließt ein Sättigungsstrom i_s während der Zeitdauer T. Nach Ablauf der Zeitdauer T unterschreitet der Strom der Röhre 3 infolge des Absinkens der Kondensatorspannung den Sättigungswert i_s. In diesem Zeitpunkt bzw. unmittelbar nach seinem Ablauf wird der Anker des Relais 7 durch die Wirkung der Feder y_a von seinem Eisenkern losgerissen. Die äußerst genaue Wirkung des Erfindungsgegenstandes beruht offenbar darauf, daß sie auf dem Knick in der Röhrencharakteristik beruht.

Wird der Sättigungsstrom durch Verstärkung der Heizung der Glühkathode auf den Wert J„ heraufgesetzt, dann sinkt die Ablaufzeit auf den Wert t.

In Fig. 4 ist in einem gestrichelten Linienzug das Abklingen der Kondensatorspannung bei Entladung des Kondensators über einen Widerstand angegeben. Aus diesem Linienzug geht hervor, daß die eingangs beschriebene Einrichtung, die hierauf, nicht aber auf der Raumladungscharakteristik beruht, nicht genau arbeiten kann.

Die Variation der Emission der Röhre 3 bzw. ihres Sättigungsstromes erfolgt zweckmäßig durch Änderung der Kathodenheizung. Dies. Mittel reicht jedoch nicht hin, wenn die gewünschten Ablauf zeiten sehr stark voneinander abweichen sollen. Um den Erfindungsgegen-

stand auch dieser Bedingung anzupassen, sind durch den Wechselschalter 8 wahlweise die Kondensatoren i_a, I₆, i_c an die Gleichstromquelle anschließbar. Die Kondensatoren sind derart bemessen, daß dieselbe Skala am Strommesser sich für die unmittelbare Ablesung der allen Kondensatoreinstellungen entsprechenden Ablaufzeiten eignet und die verschiedenen Ablaufzeitenbereiche einander ununterbrochen fortsetzen. Angenommen, daß der Sättigungsstrom der Röhre 3 sich mittels des Regelwiderstandes 5 zwischen 3 und 30 Milliampere variieren lasse, der Kondensator i_o derart bemessen sei, daß diesen Stromwerten ein Ablaüfzeitenbereich !5 von ι bis 10 Sekunden entspreche und die Skala des Meßinstrumentes 6 dementsprechend in Zeiteinheiten von 1 bis 10 Sekunden geeicht sei. Dann wählt man beispielsweise die Kapazität des Kondensators I₆ zehnmal kleiner als die des Kondensators i_o und erhält infolgedessen bei gleichen Stromwerten wie zuvor zehnmal schnellere Ablaufzeiten, die sich unmittelbar an der Skala des Meßinstrumentes 6 ablesen lassen, da sich die Ablaufzeiten bei gleichen Ausschlägen proportional zu den Kondensatorgrößen verhalten.

In Fig. 2 ist die Anwendung einer Schaltung, die im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 1 entspricht, als Röntgenröhrenschalteinrichtung für die Herstellung von Röntgenogrammen veranschaulicht. Insoweit diese Schaltung mit der in Fig. 1 dargestellten übereinstimmt, kann von ihrer besonderen Beschreibung Abstand genommen werden. .Der Ladestrom der Kondensatoren i_o, I₆, i_c wird von der Ventilröhre 9 geliefert. Diese Röhre ist an einen Transformator 10 angeschlossen, der drei Sekundärwicklungen hat. Die mittlere Wicklung io_a liefert den Anodenstrom und die untere Wicklung io₆ den Heizstrom für die Veiitilröhre 9, während die Wicklung 10 _c den Heizstrom für die Röhre 3 liefert. Im Primärkreis des Transformators 10 liegt der zur Konstanthaltung der Spannung dienende Wasserstoffeisenwiderstand 11. Das Relais 7 öffnet und schließt den Erregerstromkreis eines Schützenschalters 12, dessen Anker die Primärwicklung eines Röntgentransformator s 13 einschaltet, d.h. des Transformators, dessen Sekundärwicklung den Anodenstrom der Röntgenröhre liefert. Die Taste 2 ist mit dem Ankerkern eines Betätigungsschützes 14 fest verbunden, dessen Erregerstromkreis durch die beiden parallel geschalteten Schalter 15,16 geschlossen werden kann. Der Schalter 15 ist von Hand aus betätigbar tind zur Fernschaltung der Taste 2 gedacht. Der Schalter 16 steht unter dem Einfluß der elektromagnetischen Kräfte des Schützes 12, die ihn geschlossen halten, bis der Entladestrom des sich entladenden Kondensators den Sättigungsstromwert der Elektronenröhre 3 unterschreitet, ihn aber dann der Wirkung anderer Kräfte, nämlich Gewichts- oder Federkräfte, freigeben, die ihn öffnen. Durch die Feder, welch; die Taste 2 nach aufwärts zieht, wird der Kondensator dauernd an seine Ladespannung gelegt, und der Strommesser 6 befindet sich dauernd im Entladekreis des Kondensators. Durch das Betätigungsschutz 14 und den elektromagnetischen Schalter 16 wird die Taste 2 so lange entgegen der Kraft der Feder, unter der sie steht, in der Abwärtsstellung gehalten, als die Ablaufzeit der Schalteinrichtung währt. Eine Fehlschaltung ist somit ausgeschlossen. Unmittelbar nach dem Verstreichen der Ablaufzeit wird die Taste 2 der Kraft der auf sie einwirkenden Feder wieder freigegeben und infolgedessen der Kondensator wieder aufgeladen. Die Zeitschalteinrichtung wird daher selbsttätig sofort zum abermaligen Gebrauch bereit gemacht, so daß im unmittelbaren Anschluß an die Aufnahme des ersten Röntgenogrammes die Aufnahme eines zweiten Röntgenogrammes erfolgen kann. Dies ist bei der Herstellung von Steroaufnahmen und bei der Herstellung von kinematographischen Aufnahmen von größter Bedeutung.

Ein Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß Spannungsschwankungen im Netz während seiner Belastung durch den zu schaltenden Apparat ohne Einfluß auf die Ablaufzeit sind, da während der Belastung der Kondensator vom Netz getrennt ist. Dies ist deshalb wichtig, weil durch die Belastung des betreffenden Apparates eine Senkung der Netzspannung etfolgt.

Wesentlich für die Erfindung ist die Anwendung des Knicks in der Kurve, welche einen Zustand beim Entladen des Kondensators über eine Einrichtung mit Raumladungscharakieristik wiedergibt. Einen solchen Knick weist auch die Spannungskurve des Kondensators auf. Man kann daher auch die Kondensatorspannung zur Steuerung einer Schaltröhre benutzen.

In Fig. 3 ist eine Schaltung wiedergegeben, bei welcher der Spannungsabfall an einem Widerstand 17 im Anodenkreis der Röhre 3 zur Steuerung der Schaltröhre 18 dient. Das Gitter der gasgefüllten, mit einer Steuerelektrode versehenen Schaltröhre 18 ist in an sich bekannter Weise an einen Punkt des Widerstandes 17 angeschlossen. Die Röhre 18 beherrscht den Primärkreis des Transformators 13, in dessen Sekundärkreis die Röntgenröhre 19 liegt. Die Primärspannung für den Transformator 13 ist an einem Autotransformator 20 abgegriffen. Ein Punkt des Autotransformators 20 ist mit einem Ende des Widerstandes 17 durch einen Draht galvanisch verbunden. Infolgedessen wird dem Entladungskreis des Kondensators das Potential der Wechselstromquelle aufge-

drückt, an der die Belastung liegt, die auf eine bestimmte Zeitdauer eingeschaltet werden soll. Durch diese Maßnahme kann man es erreichen, daß die Ein- und Ausschaltung des Primärkreises des Transformators 13 durch die Röhre gerade dann erfolgt, wenn die Spannung durch den Nullpunkt hindurchgeht.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Einrichtung zur selbsttätigen Ausführung von Schaltvorgängen, die eine Einstellung der Zeitdauer zwischen dem Ein- und Ausschaltzeitpunkt ermöglicht und bei der ein Kondensator von einer Gleichstromquelle geladen, sodann von ihr abgeschaltet und sein Entladungsstrom zur Steuerung des Schaltvorganges benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladekreis des Kondensators (i„, I₆, i_c) eine Elektronenröhre (3) mit veränderlicher, aber auf einen konstanten Wert einstellbarer Emission liegt, die auf einen im Sättigungsbereich liegenden Strom eingestellt ist, und daß eine von einer Zustandsänderung im Stromkreis dieser Röhre gesteuerte Schaltvorrichtung (7, 17, 18) derart eingestellt ist, daß sie in dem einen Sinne im Sättigungsstrombereich der Elektronenröhre und in dem anderen Sinne dann anspricht, wenn infolge des Absinkens der Kondensatorspannung der Röhrenstrom den Sättigungswert unterschreitet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Umschaltvorrichtung (2), durch die wahlweise entweder ein Strommesser (6) oder die Schaltvorrichtung (7, 17, 18) in den Entladungslcreis des Kondensators (τ_α, I₆, ι,.) legbar ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Wechselschalter (8), durch den wahlweise Kondensatoren (i_a, I₆, i_c) verschiedener Kapazitäten solcher Größe an die Gleichstromquelle anschließbar sind, daß dieselbe Skala am Strommesser (6) sich für die Ablesung der allen Kondensatoreinstellungen entsprechenden Ablaufzeiten eignet und die verschiedenen Ablaufzeitenbereiche einander ununterbrochen fortsetzen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung

   go durch ein elektromagnetisches Relais (7) gebildet ist, dessen Anker durch den Sättigungsstrom angezogen wird und der unter dem Einfluß einer solchen Gegenkraft steht, daß sie ihn beim Unterschreiten des Sättigungsstromes vom Eisenkern losreißt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (2) derart mit einem Ein- und Ausschalter (2) im Ladekreis des Kondensators verbunden ist, daß bei Schließung des Ladekreises der Strommesser (6) und bei Öffnung des Ladekreises die Schaltvorrichtung (7,17) stromdurchflossen ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (2) und der Ein- und Ausschalter (2_a) unter dem Einfluß einer Kraft stehen, die bestrebt ist, sie in jener Lage zu halten, in welcher der Strommesser (6) im Entladungskreis des Kondensators (i_a, I₆, i_c) liegt und in welcher der Ladestromkreis des Kondensators geschlossen ist, und daß die Umschaltvorrichtung und der Ein- und Ausschalter unter dem Einfluß eines Betätigungsschützes (14) stehen, das dieser Kraft ent- gegenwirkt und dessen Erregerstromkreis durch zwei zueinander parallel geschaltete Schalter (15,16) geschlossen werden kann, von denen der eine (15) von Hand aus betätigbar ist und der andere (16) unter dem Einfluß elektromagnetischer Kräfte steht, die ihn geschlossen halten, bis der Entladestrom des Kondensators den Sättigungsstromwert der Elektronenröhre (3) unterschreitet, ihn aber dann der Wirkung anderer Kräfte freigeben, die ihn öffnen.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Entladungskreis des Kondensators (i_a, I₆, i_c) in an sich bekannter Weise ein Widerstand (17) befindet, von dem ein Punkt mit der Steuerelektrode einer Schaltröhre (18) verbunden ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Entladungskreis das Wechselpotential derjenigen Wechselstromquelle (20) aufgedrückt ist, an der die Belastung (19) liegt, die auf eine bestimmte Zeitdauer eingeschaltet werden soll.
9. 9. Anwendung einer Einrichtung gemäß den vorhergehenden Ansprüchen zur Schaltung einer Röntgenröhre zwecks Herstellung von Röntgenogrammen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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