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Elektrischer Zeitschalter, insbesondere für elektrische Zeitzünder
Es sind elektrische Zeitschalter, insbesondere für elektrische Zeitzünder, vorgeschlagen--worden,
bei denen über einen Widerstand zwei Kondensatoren in Reihe liegen, von denen der
eine (Speicherkondensator) zur Einleitung des Zeitschaltvorganges aufgeladen wird,
woraufhin die Klemmenspannung des anderen Kondensators auf den Auslösewert (Zündwert)
anwächst. Eine Schaltung dieser Art ist der besseren Erläuterung wegen in Fig. z
dargestellt. Bei dieser Ausführung werden zum Laden der beiden den eigentlichen
Zeitschalter bildenden Kondensatoren C2 und C4 zwei andere Kondensatoren Cl und
C3 benutzt. Diese beiden Kondensatoren werden über die Schalter A ... C aus
den beiden Stromquellen G, und G, aufgeladen. Die Spannungen dieser beiden Stromquellen
seien mit Ul und U3 bezeichnet. Bei der praktischen Ausführung wird in der Regel
nur eine einzige Stromquelle benutzt, und es werden mit Hilfe von Spannungsteilern
od. dgl. aus dieser Stromquelle die beiden Spannungen U1 und U3 abgeleitet. Beim
Aufladen der Kondensatoren Cl und C3 sind naturgemäß die Verbindungen zwischen diesen
Kondensatoren und den beiden Kondensatoren C2 und C 4 unterbrochen.
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Der eigentliche Zeitschalter umfaßt, wie schon angegeben, die Kondensatoren
C, und C4 und den Widerstand R. Der Kondensator C. hat eine größere Kapazität als
der Kondensator C4.
Der letztere dient als Auslöse- oder Zündkondensator.
Demgemäß wird von seinen Klemmen die Auslöse- bz«-. Zündspannung abgenommen. Für
die folgende Betrachtung sei angenommen, daß die Schaltung als Zeitzünder verwendet
wird. In diesem Falle wird an die Klemmen des Kondensators C, eine Zündvorrichtung
angeschlossen (welche im vorliegenden Falle au: einer Glimmröhre Z_ und einem Zündmittel
P bestehen mag), die anspricht, sobald die Klemmenspannung des Kondensators C, einen
bestimmten Betrag erreicht.
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Im Falle der Verwendung als Zeitzünder sind die Teile C., C, R und
Z in einem Geschoß S untergebracht. Die Anschlußpunkte n' und c' können als gegen
den Geschoßkörper isolierte Kontakthebel od. dgl. aus dem Geschoß herausgeführt
werden, während die Anschlußpunkte ct und c durch Kontaktringe gebildet werden,
die gegeneinander und gegen das Geschützrohr isoliert vor dem Geschützrohr angebracht
werden, wie das in den Fig. 2 a ... 2 d angedeutet ist. Durch diese Figuren
sind die einzelnen Schaltphasen veranschaulicht, und es sei an Hand dieser Figuren
die Wirkungsweise kurz erläutert.
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Es ist zunächst noch nachzuholen, daß der Anschlußpunkt b' des Zeitschalters
mit dem Körper des Geschosses S elektrisch verbunden ist, während der Anschlußpunkt
b der geschützfesten Schaltung mit dem Geschützrohr verbunden ist. Vor dem Abfeuern
des Geschosses werden die Kondensatoren C1 und C.. auf vorbestimmte Beträge aufgeladen.
Sobald das Geschoß das Geschützrohr verläßt, wird zunächst in der durch Fig. za
veranschaulichten Phase der Kondensator C; auf den Kondensator C_ umgeladen. In
der folgenden, durch Fig. ab veranschaulichten Phase wird der Kondensator Cl auf
den Kondensator C. umgeladen und anschließend in der Phase nach Fig.a c der Kondensator
C., (der ja noch eine Restladung besitzt) auf den Kondensator C, umgeladen, und
es wird dadurch diesem eine bestimmte Gegenspannung gegeben. Nunmehr ist der eigentliche
Zeitschalter sich selbst überlassen. Es entlädt sich der Kondensator C= über den
Widerstand R auf den Kondensator C, Die Klemmenspannung dieses Kondensators C, wächst
an und führt schließlich. sobald sie einen bestimmten Betrag erreicht hat, zur Auslösung
bz«-. Zündung.
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Es versteht sich, daß die einzelnen Kontaktzeiten und die Konstanten
der Stromkreise so zu wählen sind, daß jeder der beschriebenen Vorgänge Zeit zum
abklingen hat. Unter Berücksichtigung dieses Umstandes ergibt sich für die Zeit
t zwischen der Einleitung und dem Ende des Zeitschaltvorganges folgende Beziehung:
Durch die notwendigen Fabrikationstoleranzen der einzelnen Elemente ergeben sich
natürlich Abweichungen von den gewünschten Sollzeiten. Die Zeitabweichungen infolge
Widerstandsabweichungen lassen sich aus obiger Gleichung unmittelbar ablesen, während
die Zeitfehler durch Kapazitätsabweichungen infolge des komplizierten Aufbaues der
Funktion nicht direkt entnommen werden können. Dabei ist die Frage nach der Größe
der notwendigen Kapazitätstoleranzen deswegen besonders wichtig, weil die Speicher-
und Zündkondensatoren in großer Stückzahl gefertigt werden müssen und damit automatisch
eine gewisse Streuung der Kapazitätswerte gegeben ist. Außerdem ist der für diese
Kondensatoren zur Verfügung stehende Raum außerordentlich klein, so daß man sie
normalerweise aus zvlindrischen Rundwicheln mit einer unterbrochenen Folie herstellt.
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Wertet man die obige Gleichung aus, und zwar unter Zugrundelegung
nach folgenden praktisch vorkommenden Daten Cl = 24,9 ;-,F R = .45 Megohm C.; =
s,3 ,-.F Uz = i go -Volt C. = o,9 pLF L% 1 = 415 Volt C, = 0,3 pcF so ergeben sich
für die verschiedenen Tempierungsspannungen die in nachfolgender Tabelle aufgeführten
absoluten Zeitfehler bei einer Abweichung der Kapazität des Speicher- und Zündkondensators
um den angegebenen Betrag
| 150 V O V - 150 -" |
| . |
| i = 10r04 3,f1Seh Sek. 16,9o5 Sek. |
| @- 1 °;'° -!- 0,007 -0,0115 - 0,0554 |
| - 10:' ° - o,oos)5 = o,ora - - 0,0635 |
| -- 5 °: ° ; 0,0342 - 00555 -0 ,370 Ab- |
| - 5 1) 0 - 0,0337 =- 0,0665 -0,3a4 «- 1 ei- |
| - 1 ° " ; 0,03s9 0,10o -@ 0,a36 chnn- |
| - z °:" - 0,03s - 0,11g - 0,23a gen |
| -,' 0,i()4 - 0,603 = 1 ,1ci7 |
| - O°;° - O,igzi k -0,5912 - 1,141 1 |
Diese Tabelle zeigt, daß der Auslöse- oder Zündkondensator C4 einen
etwa fünf- oder sechsmal so großen Einfluß auf die Zeitgenauigkeit ausübt wie der
Speicherkondensator C2. Auf dieser für die Genauigkeit des Zeitschalters überaus
wichtigen und vorher keineswegs absehbaren Erkenntnis beruht die Erfindung, und
zwar wird erfindungsgemäß bei Zeitschaltern der obengenannten Art die Kapazitätstoleranz
des Zünderkondensators C4 kleiner bemessen als die des Speicherkondensators C2,
vorzugsweise so, daß sich die Kapazitätstoleranzen der beiden Kondensatoren umgekehrt
zueinander verhalten wie ihre Einflüsse auf die Zeitgenauigkeit.
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Bei Verwendung des neuen Zeitschalters als Zeitzünder für Geschosse
u. dgl. steht in der Regel nur wenig Raum für die Unterbringung zur Verfügung, so
daß man im allgemeinen gezwungen ist, die beiden. Kondensatoren als übereinanderliegende
Zylinderwickel auszubilden. Bei diesen Ausführungen wird gemäß weiterer Erfindung
der außenliegende Wickel als Zündkondensator benutzt, mit der Folge, daß dieser
Kondensator noch abgeglichen werden kann.