-
Die
vorliegende Erfindung betrifft die Veränderung der Versorgungsleistung
einer Last, die von einer annähernden
Gleichspannung versorgt wird, die durch Gleichrichten einer Wechselspannung
erhalten wurde, und allgemeiner auf das Senden einer analogen Information über eine
Wechselstrom-Versorgungsleitung
für eine
Last mit kapazitiver Eingangsimpedanz.
-
Wenn
man die Versorgungsleistung einer Last mit kapazitiver Eingangsimpedanz
zu verändern wünscht, benutzt
man generell einen Variator zum Ändern
des Phasenwinkels oder zum Abschneiden des Phasenwinkels, um die
an die Last übermittelte Leistung
zu modulieren.
-
1 zeigt
ein Beispiel eines klassischen Variators zum Abschneiden des Phasenwinkels.
Dieser Variator 1 basiert auf der Verwendung eines Schalters 2 (hier
eines MOS-Transistors), der in Serie mit einem Messwiderstand Rm
zwischen zwei Anschlüssen 3 und 4 des
gleichgerichteten Ausganges einer Brücke von Dioden D1, D2, D3 und
D4 verbunden ist. Ein weiterer erster Anschluss 5 der Brücke ist mit
einem Anschluss 6 (zum Beispiel der Phase) einer Wechselstrom-Versorgungsquelle
verbunden, zum Beispiel der Netzspannung Vac, wohingegen ein zweiter
weiterer Anschluss 7 der Brücke einen Ausgangsanschluss
bildet, der eine modifizierte, für
die Last bestimmte Versorgungs-Wechselspannung Vin abgibt. Die weitere
Leitung (Leitung 8) der Wechselstromversorgung ist nicht
unterbrochen. Der Transistor 2 wird durch einen Wandler 9 (zum
Beispiel einen integrierten Schaltkreis TS555, der durch die Firma SGS-Thompson-Microelectronis
vertrieben wird) gesteuert, der zwischen dem Anschluss 4 und über einen
Versorgungswiderstand Ra dem Anschluss 3 verbunden ist.
Der Wandler 9 wandelt eine Veränderung des Widerstandes (Potentiometer 10)
in eine Leitungszeit des Schalters 2 um.
-
Die
Funktion eines Variators, wie er in der 1 dargestellt
ist, ist vollständig
bekannt. Der Schaltkreis 9 empfängt eine Regeleinstellung,
zum Beispiel von einem Pontiometer 10, die den Phasenwinkel
der gelieferten Spannung Vin festsetzt. Bei jeder Halbperiode der
Spannung Vac folgt die Spannung Vin zunächst dem Verlauf der Spannung
Vac bis der Schalter 2 gesteuert von dem Wandler 9 öffnet.
-
Obwohl
ein Variator, der auf einen solchen Phasenabschnitt gerichtet ist,
sich gut für
Anwendungen eignet, bei denen die zu versorgende Last eine Widerstandslast
ist und nicht eine Versorgung ausgehend von einer Netzrückspeisung
einer Gleichspannung benötigt,
liefert ein solcher Phasenwinkel-Variator mehrere Probleme in dem
Falle einer kapazitiven Eingangsimpedanz.
-
Ein
erstes Problem ist, dass die annähernde Gleichspannung
zur Versorgung der Last den Leistungsveränderungen, die an die Änderung
des Phasenwinkels gebunden sind, folgen muss, damit die Veränderung
des Phasenwinkels sich in einer Veränderung der Leistung der Last
niederschlägt.
Es kann auch sein, dass die Last generell unter Zwischenschaltung
eines elektronischen Schaltkreises vorsorgt wird, der seine ausreichende
Versorgung über die
annähernde
Gleichspannung erhält,
die ausgehend von der Spannung Vin erhalten wird. Zum Beispiel schadet
in einer Anwendung zur Versorgung einer Leuchtstoffröhre mit
Hilfe eines elektronischen Schaltkreises, der einen Wandler mit
Abschneiden der Phase bildet, eine Veränderung der annähernden Gleichspannung,
die aus der Spannung Vin erhalten wurde, der korrekten Funktion
des Wandlers mit Phasenabschnitt.
-
Darüber hinaus
bringt ein Abschneiden in der Ladezone eines Kondensators, der wesentlich
für die Eingangsimpedanz
ist, einen erheblichen Wirkstrom mit sich, der nicht erwünscht ist.
-
Unabhängig von
der Eingangsimpedanz der Last liefert ein Variator, wie er in 1 dargestellt
ist, einen weiteren Nachteil, der darin besteht, dass eine erhebliche
Dissipation erzeugt wird, die von der Kommutation des Schalters 2 stammt
(zum Beispiel einem MOS-Transistor), wenn dieser von dem für die Last
bestimmten Strom durchflossen wird.
-
Infolge
dessen werden insbesondere für Lasten
mit einer kapazitiven Eingangsimpedanz üblicherweise andere Mittel
als die Veränderung
des Phasenwinkels verwendet, um in die Funktion der Last einzugreifen.
-
2 stellt
in sehr schematischer Weise die elektrische Verbindung eines Versorgungssystems 11 für eine Last 12 (Q)
ausgehend von einer Wechselspannung Vin dar, das mit einer Gleichrichterbrücke 13 für die Spannung
Vin und mit einem Versorgungsschaltkreis 14 für die Last 12 mit
einer annähernden
Gleichspannung Vout versehen ist. Die Spannung Vout liegt an den
Anschlüssen
eines Kondensators C an, der eine gleichgerichtete Wechselspannung
am Ausgang der Brücke 13 empfängt.
-
Die
Eingangsspannung Vin für
das System 11 ist generell für eine Last mit einer kapazitiven
Eingangsimpedanz, wie dargestellt, die Versorgungswechselspannung
Vac, zum Beispiel die nicht modifizierte Netzspannung. Die Funktion
einer Leistungsveränderung
wird über
einen analogen Eingang mit niedriger Spannung E des Schaltkreises 14 bewirkt. Das
an dem Anschluss E angelegte Signal dient, zum Beispiel bei einer
Anwendung für eine
Leuchtstoffröhre,
dazu, die Frequenz des Wechselstromes, der durch den Phasenabschnittswandler 14 geliefert wird,
zu modifizieren, um die Leuchtintensität zu variieren. Dieser Steueranschluss
E zum Abstufen der Leuchtintensität wird durch einen externen
Variator 15 gesteuert, der eine Steuerspannung zwischen
allgemein 0 und 5 Volt liefert, die proportional zu der gewünschten
Leuchtintensität
ist.
-
Ein
wesentlicher Nachteil dieser Lösung
zur Änderung
liegt in der Notwendigkeit, eine Verbindung niederer Spannung zwischen
dem System 11 zum Steuern der Last 12 und einem
mechanischen Potentiometerschalter (Variator 15) vorzusehen,
der üblicherweise
in einer gewissen Entfernung gelegen ist. Wie in 2 dargestellt,
müssen
neben den beiden Leitungen (Phase und Masse) der Versorgungswechselspannung
Vin weitere zwei Leitungen (Verbindung 16) mit niedriger
Spannung zwischen dem Schalter 15, der eine Stufenschaltung
enthält,
und dem elektronischen System 11 (insbesondere dem Schaltkreis 14)
für die
Steuerung der Last 12 vorgesehen werden.
-
Eine
weitere übliche
Lösung,
um einen Befehl an einen Schaltkreis 14 zum Steuern der
Versorgung einer Last zu liefern, besteht darin, eine Modulation
durch einen Trägerstrom
vorzunehmen, das heißt,
den Wechselstrom zur Versorgung durch ein Signal mit hoher Frequenz
zu modulieren, das den Befehl (zum Beispiel für die Leuchtintensität) übermittelt.
Eine solche Lösung
erfordert neben der Stufenschaltung 15 ein (nicht dargestelltes)
System zur Modulation des Trägerstromes,
um den Befehl auszugeben, und neben dem elektronischen System 11 einen
(nicht dargestellten) Demodulator, um das Befehlssignal für die Leistung
der Wechselspannungsversorgung wieder zu gewinnen.
-
Eine
solche Lösung
hat den Vorteil, dass eine zusätzliche
Verbindung mit niedriger Spannung 16 vermieden wird. Jedoch
hat sie den Nachteil, dass sie für
den Betrieb teilweise komplex und teuer ist.
-
Das
Dokument GB-A-2298553 beschreibt ein entfernt gelegenes Steuersystem,
bei dem die Wechselspannungsversorgung für eine vorbestimmte Dauer unterbrochen
wird, die einem Nulldurchgang folgt, um ein Steuersignal (in voller
Höhe oder als
Nullwert) zu übermitteln.
Der verwendete Schalter übermittelt
kein analoges Befehlssignal.
-
Die
vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine neue Lösung vorzuschlagen, um ein
Befehlssignal an eine Versorgungsschaltung für eine Last zu übermitteln,
die die Nachteile der bisherigen Lösungen verringert.
-
Die
vorliegende Erfindung hat insbesondere das Ziel, eine einfache Lösung vorzuschlagen,
die keine zusätzliche
Verbindung zwischen dem Befehlselement und der Versorgungsschaltung
für die
Last benötigt.
-
Die
vorliegende Erfindung hat insbesondere das Ziel, einen Sender für ein Befehlsfunktionssignal über eine
Leitung für
eine Versorgungs-Wechselspannung vorzuschlagen, die in dem Sender
keine Dissipation nach sich zieht.
-
Noch
allgemeiner hat die vorliegende Erfindung das Ziel, ein analoges
Befehlssignal auszusenden, indem die Wechselspannung als Träger für die Übersendung
verwendet wird, ohne dass dieses Aussenden von einer thermischen
Dissipation begleitet wird, und ohne dass es notwendig ist, auf
ein Sende-Empfangs-System
mit hochfrequenter Modulation zurückzugreifen.
-
Um
diese Ziele zu erreichen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein
Sender für
einen analogen Befehl über
eine Wechselstrom-Versorgungsleitung für eine Last vorgesehen, der
ein unidirektional leitendes Element parallel mit einem Widerstandselement
mit einem als Funktion des zu übertragenden analogen
Befehles variablen Wert aufweist.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind das Widerstandselement und der Variationsbereich
für seinen
Wert gewählt,
um die Dissipation von Energie zu minimieren, wenn es von einem
Strom durchflossen wird.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das unidirektional leitende Element
aus einer Diode gebildet.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht das Widerstandselement mit variablem
Wert aus einem Potentiometer.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht das Widerstandselement mit variablem
Wert aus einem MOS-Transistor,
wobei die Diode bevorzugt durch eine intrinsische Diode des MOS-Transistors
gebildet ist.
-
Die
vorliegende Erfindung sieht darüber
hinaus ein Verfahren zum Senden einer Information über eine
Wechselstrom-Versorgungsleitung
einer Versorgungsschaltung für
eine Last mit einer kapazitiven Eingangsimpedanz vor, die einen
Kondensator aufweist, der näherungsweise
eine Gleichspannung Vout liefert, wobei
auf der Senderseite
die Spitzenamplitude der Wechselspannung in zwei Halbwellen variiert
wird; und
auf der Empfängerseite
der Kondensator derart dimensioniert wird, dass er eine Versorgung
mit einer einzigen Halbwelle unterstützt, und aus der Wechselspannung
eine Information proportional der Variation der Amplitude abgeleitet
wird.
-
Diese
und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile gemäß der vorliegenden
Erfindung werden im Detail in der folgenden Beschreibung von besonderen,
nicht beschränkenden
Ausführungsbeispielen
in Bezug auf die anhängenden
Figuren näher beschrieben,
wobei:
-
1 und 2,
die oben beschrieben worden sind, dazu dienen, den Stand der Technik
und das gestellte Problem darzustellen;:
-
3 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Senders für
einen analogen Befehl gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
-
4A und 4B in
Form von Chronogrammen die Funktion eines in 3 dargestellten Senders
illustrieren;
-
5 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Versorgungsschaltkreises für
eine Last mit einer annähernden
Gleichspannung darstellt, die durch Gleichrichten einer Wechselspannung
erhalten wurde, das in geeigneter Weise einem Sender gemäß der Erfindung
zugeordnet werden kann;
-
6A, 6B und 6C in
Form von Chronogrammen die Funktion des Schaltkreises gemäß 5 darstellen,
wobei ein Sender entsprechend der Darstellung in 3 verwendet
wird;
-
7 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Senders für
einen analogen Befehl gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt; und
-
8 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Empfängerschaltkreises
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
-
In
den unterschiedlichen Figuren werden gleiche Elemente durch die
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Klarheit sind nur die
Elemente, die für
das Verständnis
der Erfindung notwendig sind, in den Figuren dargestellt und im nachfolgenden
beschrieben.
-
Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, eine der beiden Halbwellen
der Versorgungswechselspannung dazu zu verwenden, um die notwendige
Leistung zur Versorgung der Last zu übermitteln, und die andere
Halbwelle dazu zu verwenden, um eine analoge Information den Schaltungen zu übermitteln,
die diese Last mit Hilfe einer annähernden Gleichspannung versorgen,
die durch Gleichrichtung der Wechselspannung erhalten wurde. Auf
diese Weise verwendet gemäß der vorliegenden
Erfindung die Versorgungsschaltung für die Last eine Wechselspannung
mit einseitigen Halbwellen, und die Übertragung der analogen Information
erfolgt dann, ohne die annähernde
Gleichspannung zu modifizieren, die für die Versorgungsschaltung
der Last verwendet wird. Gemäß der Erfindung
kann damit der analoge Befehl übertragen
werden, indem die Spitzenamplitude der Wechselspannung während der
für die Übertragung
verwendeten Halbwelle variiert wird, wobei diese Variierung eine
Funktion des zu übertragenden
Befehles ist.
-
3 stellt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Senders für
einen analogen Befehl dar, der an eine Versorgungsschaltung für eine Last
mit kapazitiver Eingangsimpedanz gemäß der vorliegenden Erfindung übertragen
wird.
-
Dieser
Sender weist parallel zwischen einem Eingangsanschluss 20 und
einem Ausgangsanschluss 21 ein Element 22 mit
unidirektionaler Leitung (zum Beispiel eine Diode Dr) und ein Widerstandselement 23 mit
variierbarem Wert auf, zum Beispiel ein Potentiometer. In dem in 3 dargestellten
Beispiel ist das Potentiometer 23 in Serie mit einem Begrenzungswider stand
R1 geschaltet. Gemäß der Erfindung
ist der Wert des Widerstandselementes eine Funktion des zu übertragenden
Befehles und stellt damit die Spitzenamplitude der Spannung der
Halbwellen ein, die für
die Übertragung
verwendet werden.
-
Ein
Sender gemäß der Erfindung
ist dazu bestimmt, in Serie in eine Wechselspannungsversorgungsleitung
eingeschaltet zu werden. Zum Beispiel ist der Anschluss 20 mit
einem ersten Netzanschluss einer Wechselspannung Vac, zum Beispiel
der Phase des Netzes verbunden. Die Spannung Vin, die mit der Versorgungsschaltung
für die
Last verbunden wird, wird zwischen dem Ausgangsanschluss 21 des Senders
und der nicht unterbrochenen Masseleitung 8 der Wechselspannungs-Versorgung
abgenommen.
-
Die
Funktion des in 3 dargestellten Senders ist
in den 4A und 4B illustriert,
die in Form von Chronogrammen ein Beispiel des Verlaufes der Spannungen
Vac und Vin zeigen.
-
In
dem in den 4A und 4B dargestellten
Beispiel lässt
die Diode Dr die positiven Halbwellen hindurch und wird während der
negativen Halbwellen der Spannung Vac gesperrt. Man sieht jedoch,
dass eine perfekt symmetrische Funktion erreicht werden kann, indem
die Anschlüsse
der Diode Dr in der Schaltung gemäß 3 invertiert
werden, damit sie während
der negativen Halbwellen leiten und während der positiven Halbwellen
gesperrt wird.
-
Während der
negativen Halbwellen wird die Spannung Vin in Bezug auf die Wechselspannung Vac
durch den Spannungsabfall in dem Widerstandselement aus dem Widerstand
R1 und dem Potentiometer 23 mit einem Widerstand geschwächt, der
mit dem Empfänger
verbunden ist, der im Folgenden beschrieben wird. Gemäß dem Wert
des Potentiometers 23 ist diese Dämpfung mehr oder minder wichtig. In
der 4B sind drei unterschiedliche Einstellungen des
Potentiometers 23 dargestellt, wobei eine mittlere Einstellung
in einer durchgezogenen Linie dargestellt ist und einen negativen
Spitzenwert V1 liefert, während
die beiden anderen extremen Einstellungen gepunktet dargestellt
sind und jeweils negative Spitzenwerte V2 beziehungsweise V3 liefern.
-
Man
sieht, dass unabhängig
von der Einstellung des Poteniometers 23 die Wellenform
der positiven Halbwellen der Ausgangsspannung Vin nicht verändert ist.
-
5 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Versorgungsschaltung 11' für eine (nicht
dargestellte) Last mit einer kapazitiven Eingangsimpedanz, die zum
Erzeugen von analogen Informationen geeignet ist, welche über einen
Sender gemäß der Erfindung übermittelt
werden.
-
Diese
Schaltung weist gemäß der üblichen Art
(2) eine Diodenbrücke 13 auf, deren
zwei Eingangsanschlüsse
mit zwei Anschlüssen 21, 24 der
Wechselspannung Vin verbunden sind, die durch einen Sender gemäß der vorliegenden
Erfindung geliefert wird, zum Beispiel dem in 3 dargestellten.
-
Ein
erster Ausgangsanschluss 25 der Brücke 13 bildet einen
Anschluss eines Referenzpotentiales der Schaltung 11'. Ein zweiter
durch die Brücke 13 gleichgerichteter
Ausgangsanschluss 26 hat wie in einer herkömmlichen
Schaltung die Aufgabe, mit Hilfe eines Kondensators C eine annähernde Gleichspannung
Vout an eine Schaltung 14 zu liefern, die dazu dient, eine
(nicht dargestellte) Last zu versorgen.
-
Ein
Merkmal eines Empfängers,
der mit einem Sender gemäß der vorliegenden
Erfindung in geeigneter Weise funktioniert, ist es, dass er Einrichtungen
aufweist, um eine genaue Gleichspannung Vout an die Anschlüsse des
Kondensators C zu liefern, und zwar unabhängig von Änderungen, die durch den Sender
( 3) auf die Eingangsspannung Vin der Brücke 13 ausgeübt werden.
-
In
dem in 5 dargestellten Beispiel weist der Empfänger eine
Diode Dc in Serie mit dem Kondensator C zwischen den Anschlüssen 26 und 25 des durch
die Brücke 13 gleichgerichteten
Ausganges auf, wobei die Anode der Diode Dc mit dem Anschluss 26 verbunden
ist und die annähernde
Gleichspannung Vout an den Anschlüssen des Kondensators C abgenommen
wird.
-
Die
Rolle der Diode Dc oder eines analogen unidirektionalen leitenden
Elementes liegt darin, eine Abnahme der gleichgerichteten Wechselspannung Vr
zuzulassen, bevor diese durch den Kondensator C gefiltert wird.
Dies ist gemäß der Erfindung
unerlässlich,
um aus der Wechselspannung Vin, die durch den Sender geliefert wird,
die analoge Information, die durch die negativen Halbwellen geliefert
wird, herauszuziehen.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Ausgangsspannung Vr des Ausganges der Brücke 13,
die zwischen den Anschlüssen 26 und 25 liegt, zwei äußeren Anschlüssen eines
Spannungsteilers zugeführt,
der durch zwei Widerständer
R1, R2 gebildet wird, die in Serie geschaltet sind. Dieser Spannungsteiler
dient dazu, aus der gleichgerichteten Wechselspannung Vr eine niedrige
Spannung Vpa zu bilden, die eine Funktion des Pegels ist, der durch den
Sender während
der negativen Halbwellen eingestellt wurde. Die Dimensionierung
des Spannungsteilers mit den Widerständen R1, R2 ist wohlverstanden
eine Funktion der Amplitude der Versorgungswechselspannung Vac mit
einer für
die analoge Niedrigspannung Vpa gewünschten Amplitude, die der
Versorgungsschaltung 14 für die Last zugeführt werden
soll und der Dimensionierung des Potentiometers 23 und
des Begrenzungswiderstandes R1, die an dem Verhältnis zwischen den Spannung
Vpa und Vac teilhaben. Bei dem in 5 dargestellten Aus führungsbeispiel
ist eine Integrationsschaltung 27 zwischen dem Mittelanschluss 28 des
Spannungsteilers aus der Serienschaltung der Widerstände R1 und
R2 und dem Anschluss E der Schaltung 14 eingeschaltet,
der die Befehlspannung Vp empfängt.
Die Rolle dieses Integrators (der zum Beispiel durch einen Widerstand
R3 und einen Kondensator Ci gebildet ist) ist es, wie man in Folge
in Bezug auf die 6B sehen wird, die Änderungen
der Wechselspannung Vpa in Pegel einer Gleichspannung umzuwandeln.
-
Es
ist selbstverständlich,
dass jedes zu einer Spannungserniedrigung dienende äquivalente
Mittel an Stelle des Spannungsteilers mit den Widerständen verwendet
werden könnte.
Jedoch bildet die Verwendung von Widerständen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
aufgrund der Einfachheit dieser Ausführung. In gleicher Weise könnte jede
Einrichtung mit einer unidirektionalen Leitung an Stelle der Diode Dc
verwendet werden, die jedoch eine bevorzugte Ausführung aufgrund
ihrer Einfachheit ist.
-
Die
Funktion eines Empfängers,
wie er in 5 dargestellt ist, wird in den 6A bis &C gezeigt, die
in Form von Chronogrammen ein Beispiel des Verlaufes der Spannunegn
Vr, Vp und Vout für eine
Spannung Vin zeigen, wie diese in der 4B dargestellt
ist.
-
In 6A sind über der
Spannung Vr wieder die drei Beispiele der Befehlssignale gezeigt,
die durch den Sender für
die negativen Halbwellen der Spannung Vin festgelegt wurden. Die
Pegel der festgelegten Spannungen für diese negativen Halbwellen
finden sich aufgetragen über
der Spannung Vp in Form von kontinuierlichen Pegeln, und zwar aufgrund
der durchgeführten
Integration durch die Zelle 27. Man sieht, dass der Pegel
der Spannungen Vp1, Vp2 oder Vp3 direkt proportional der Amplitude
V1, V2, V3 der negativen Halbwellen ist, die durch den Sender (3)
festgelegt wurde. Die Änderungen den
Sender (3) festgelegt wurde. Die Änderungen
der Spannung Vp als Funktion der Änderungen der Spannung Vin
sind zwischen zwei extremen Pegeln MAX und MIN begrenzt. Der minimale
Pegel (MIN) entspricht einer nicht vorhandenen Spannung Vin während der
negativen Halbwellen und damit der Integration der einzelnen positiven
Halbwellen der Spannung Vac. Der maximale Pegel (MAX) entspricht
einer Spannung Vin, für
die das Potentiometer 23 in seiner minimalen Widerstandsstellung
ist.
-
Es
sei bemerkt, dass auf Seiten des Empfängers der Kondensator C so
dimensioniert ist, dass er eine ausreichende Energie speichern kann,
damit er nur durch eine der zwei Halbwellen wieder aufgeladen wird.
Somit wird die Spannung Vout ( 6C) auf
einem im Wesentlichen kontinuierlichen Pegel gehalten, obwohl die
Spannung Vr Änderungen
in ihren negativen Halbwellen erfährt.
-
Bevorzugt
werden die Widerstandswerte für R1,
R2, R1 und das Potentiometer 23 ausreichend hoch gewählt, um
die Dissipation in dem Widerstand R1 und in dem Potentiometer 23 auf
der Seite des Senders während
der negativen Halbwellen zu minimieren.
-
Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass sie einen Spannungsvariator
ergibt, der nur eine sehr schwache Dissipation der Energie mit sich bringt.
Es wird tatsächlich
kein Widerstandselement auf Seiten des Senders von einem Strom während der
negativen Halbwellen durchflossen und man kann darüber hinaus
die Widerstände
so dimensionieren, dass sie die Dissipation während der negativen Halbwellen
minimieren (zum Beispiel auf einen Wert von weniger als 1 Watt).
Somit kann ein Sender gemäß der Erfindung
zusätzlich
zum Beispiel in einem Schaltergehäuse in einer Mauer aufgenommen werden,
um einen Spannungsvariator zu bilden, ohne dass eine solche Aufnahme
das Problem mit einer Wärmeabführung hat.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass der Sender
einen besonders einfachen Aufbau aufweist, insbesondere in Bezug
zu einem herkömmlichen
Variator, wie dieser in 1 dargestellt wurde.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass sie es
erlaubt, jedes beliebige analoge Befehlssignal zu übermitteln,
ohne der Versorgung der Last zu schaden. Darüber hinaus kann ein Sender
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie er in 3 dargestellt ist, in Serie
in eine der Wechselspannungsversorgungsleitungen (zum Beispiel die Phase)
eingeschaltet werden, was die Installation erleichtert. Es handelt
sich somit um einen Variator mit zwei Anschlüssen.
-
7 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Senders für
einen analogen Befehl gemäß der vorliegenden
Erfindung. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Sender durch einen MOS-Transistor M in Serie zwischen den
Anschlüssen 20 und 21 und
eine Diode Di parallel zu dem Transistor M gebildet. Der Transistor
M wird durch einen Steuerblock 29 (CONTROL) gesteuert,
dessen Eingangsanschluss mit dem Anschluss 20 und dessen
Ausgangsanschluss mit dem Gate des MOS-Transistors M verbunden ist.
-
Der
Block 29 liefert eine Steuerspannung für den Transistor M als Funktion
eines Befehles. Die Ausbildung eines solchen Blockes 29 liegt
im Können eines
Durchschnittsfachmannes aufgrund der folgenden Funktionsangaben.
In gewissen Fällen
kann eine Verbindung mit der Masse 8 entsprechend der verwendeten
Einrichtungen vorgesehen werden.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird man einen MOS-Transistor mit schwacher Leistung in dem Falle vorsehen,
wenn er während
der negativen Halbwellen nur von einem schwachen Strom durch flossen wird,
wobei die Diode Di während
der positiven Halbwellen durchlässig
ist. In Folge dessen wird man selbst für eine Schaltung, die durch
eine hohe Wechselspannung versorgt wird (zum Beispiel durch die Netzspannung
von 220 Volt) einen MOS-Transistor verwenden können, der trotz der hohen Spannung von
niedriger Leistung ist.
-
Man
sieht, dass im Falle einer Schaltungsanordnung wie in 7 dargestellt,
die Diode Di durch die parasitäre
interne Diode des MOS-Transistors gebildet werden kann, was nochmals
den Aufbau des Senders vereinfacht.
-
8 zeigt
ein weiteres Beispiel eines Empfängers,
der mit einem Sender gemäß der Erfindung gekoppelt
werden kann, um ein analoges Befehlssignal zu erzeugen, das durch
eine von zwei Halbwellen der Versorgungs-Wechselspannung abgeleitet
wird.
-
Bei
dem Beispiel gemäß der 8 wird
die Befehlsspannung stromaufwärts
der Gleichrichterbrücke 13 abgenommen,
die die Spannung Vin gleichrichtet, um den Kondensator C zur Versorgung der
Last mit einer genauen Gleichspannung aufzuladen. Aus Gründen der
Vereinfachung sind die Steuerschaltung für die Last und ebenso diese
nicht in der 8 dargestellt.
-
Wie
oben wird der Kondensator C, an dessen Anschlüssen die Spannung Vout anliegt,
als Funktion der Last dimensioniert, um eine ausreichende Energie
in einer Halbwelle zu speichern, derart, dass die Änderung
der Spannung während
der Halbwellen, zum Beispiel der negativen Halbwellen, nicht der
Funktion der Last schadet.
-
In
dem in 8 dargestelltem Beispiel erfolgt das Wiedergewinnen
des analogen Befehles stromaufwärts
der Brücke 13.
Der Anschluss 21 ist mit der Anode einer ersten Diode D5
ver bunden, deren Kathode unter Zwischenschaltung eines Widerstandes
R5 mit dem Anschluss E verbunden ist. Eine zweite Diode D6 ist mit
ihrer Kathode mit dem Anschluss 21 verbunden, wobei deren
Anode unter Zwischenschaltung eines Widerstandes R6 mit dem Anschluss
E verbunden ist. Zwei Spitzenwertkondensatoren C5, C6 sind jeweils
zwischen dem Anschluss 24 und dem Mittelpunkt der Serienschaltung
aus den Dioden D5, D6 mit den Widerständen R5, R6 verbunden.
-
Die
Steuerspannung Vc, die am Mittelpunkt der Serienschaltung aus den
Widerständen
R5 und R6 anliegt, entspricht der Spannung Vin, abgeschwächt um das
Verhältnis
zwischen den Widerständen
R5 und R6, die vorzugsweise den gleichen Widerstandswert aufweisen.
Die Kondensatoren C5 und C6 dienen zum Filtern der Spitzenwerte
der positiven und negativen Halbwellen der Wechselspannung Vin.
Die Spannung Vc kann danach zum Beispiel durch eine geeignete Schaltung
gewonnen werden, zum Beispiel durch eine Schaltung zum Vergleich
der entsprechenden Spitzenwerte der positiven und negativen Halbwellen,
die anschließend
eine Angabe liefert, die direkt proportional dem durch den Sendern
gegebenen Befehl ist.
-
Die
Wahl des Empfängers
für den
analogen Befehl hängt
von seiner Anwendung ab. Auf eine Ausführungsform, wie in 8 dargestellt,
wird man zum Beispiel insbesondere dann zurückgreifen, wenn in die Struktur
der Schaltung (Gleichrichterbrücke
und Kondensator C) zum Liefern der Spannung Va nicht eingegriffen
werden kann, um die Diode Dc (5) einzufügen.
-
Die
Einsatzmöglichkeiten
eines Senders für einen
analogen Befehl gemäß der vorliegenden
Erfindung sind vielfältig.
-
Unter
diesen Anwendungen, die hier beispielhaft zitiert sind, ist die
Anwendung auf einen Empfänger,
der Teil einer Steuerschaltung für
eine Leuchtstoffröhre
ist, wobei der Sen der dazu dient, die Leuchtintensität der Lampe
zu variieren. Eine solche Steuerschaltung für eine Leuchtstoffröhre wird
allgemein durch eine Brücke
gebildet und einen Kondensator, der zum Beispiel für eine Wechselspannung Vin
von 220 Volt eine Versorgung mit einer Gleichspannung von 300 Volt
an einen Phasenabschnitt-Wandler vom Typ „symmetrische Halbbrücke" liefert. Dieser
Wandler liefert einen Wechselstrom mit einer erhöhten Frequenz (üblicherweise
um 30 kH) an eine Leuchtstoffröhre
unter Zwischenschaltung einer Hochfrequenz-Induktanz. Der Wandler
weist üblicherweise
eine Steuerschaltung mit zwei Schaltern auf (zum Beispiel zwei MOS-Leistungstransistoren), die
in Serie zu den Anschlüssen
des Kondensators liegen, der die exakte Gleichspannung liefert.
Der Mittelpunkt der Serienschaltung der Leistungstransistoren ist
mit einem ersten Anschluss der Hochfrequenz-Induktanz verbunden,
die in Serie mit einer ersten Wicklung der Leuchtstoffröhre geschaltet
ist. Ein Kondensator mit niedrigem Wert verbindet üblicherweise
diese erste Wicklung mit einer zweiten Wicklung der Leuchtstoffröhre und
nimmt an deren Zündung
teil. Die Steuerschaltung für
die Leistungstransistoren ist zum Beispiel eine integrierte Schaltung,
die mit der Bezeichnung L6574 bekannt ist und durch die Firma SGS-Thompson
Microelectronics hergestellt wird. In einer solchen Schaltung wird
die Funktion der Abstufung der Leuchtintensität der Lampe über einen
analogen Eingang mit niedriger Spannung bewirkt, der gemäß der vorliegenden
Erfindung die Befehlsspannung Vp (5) empfängt.
-
Bei
einer solchen Anwendung stellt der Rückgriff auf ein System gemäß der Erfindung
eine Vielzahl von Vorteilen dar.
-
Zunächst ist
es nunmehr möglich,
eine Funktion zum Abstufen der Leuchtintensität zur Verfügung zu stellen, ohne dass
zusätzliche
Niedrigspannungsleitungen zwischen einem Schalter und der Lampe benötigt werden.
Darüber
hinaus benötigt
der Sender zum Einstellen der Leuchtintensität nur einen geringen Platzbedarf,
wodurch es erleichtert wird, diesen in einen Schalter einzubauen.
-
Natürlich sind
für die
vorliegende Erfindung verschiedene Varianten und Modifikationen
möglich, die
einem Fachmann auf der Hand liegen. Insbesondere kann die Dimensionierung
der unterschiedlichen Komponenten des Systemes gemäß der Erfindung
an die Funktion der Anwendung angepasst werden und insbesondere
an die Funktion der Vorsorgungsspannung und den gewünschten
Bereich für die
niedrige Spannung für
das Befehlssignal. Darüber
hinaus können
andere Empfänger
als die beispielhaft Ausgeführten
verwendet werden, vorausgesetzt dass sie die beschriebenen Funktionen
berücksichtigen
und es erlauben, insbesondere eine genaue Gleichspannung vorzugeben,
um die Last zu versorgen, wobei nur eine Halbwelle der beiden Halbwellen
der Wechselspannung verwendet wird. Außerdem könnte man andere Varianten auf
die beschriebenen Ausführungsbeispiele
für den
Sender für
ein analoges Befehlssignal gemäß der Erfindung ausführen, vorausgesetzt
dass das Merkmal einer Parallelschaltung aus einem Element mit unidirektionaler
Leitung und einer schwachen Wärmeentwicklung
mit einem Widerstandselement mit variablem Wert berücksichtigt
wird.