DE857655C

DE857655C - Voltage regulator circuit for electrical discharge devices

Info

Publication number: DE857655C
Application number: DEB12949A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Prochnow
Original assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Current assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Priority date: 1950-12-10
Filing date: 1950-12-10
Publication date: 1952-12-01

Description

Spannungsreglerschaltung für elektrische Entladungsgeräte Die Erfindung betrifft eine Spannungsreglerschaltung für elektrische Entladungsgeräte, die mit Stoßströmen arbeiten. Diesen Geräten ist gemeinsam, daß die Energie einer Stromquelle zunächst in einem Ladekondensator gespeichert wird. Sie werden für die verschiedensten Anwendungszwecke gebaut, z. 13. um Zündvorgänge auszulösen, so in der Schießtechnik und in der Lichttechnik. Zum Beispiel werden in der Lichttechnik seit längerem elektrische Blitzlichtgeräte angewendet, die mit Gasentladungslampen arbeiten, bei denen der Lichtblitz durch Umsetzung elektrischer Energie in einer Gasstrecke erzeugt wird. Die Blitzlichtlampe liegt an einem Ladekondensator, der aus einer Stromquelle über einen Wechselrichter und Hochspannungstransformator allmählich bis auf die Nutzspannung aufgeladen und dann in einem Entladungsstoß sehr kurzzeitig über die Lampe entladen wird.Voltage regulator circuit for electrical discharge devices The invention relates to a voltage regulator circuit for electrical discharge devices that use Surge currents work. These devices have in common that the energy from a power source is initially stored in a charging capacitor. They are used for the most diverse Applications built, e.g. 13. To trigger ignition processes, so in shooting technology and in lighting technology. For example, electrical lighting has been used for a long time Flash units used that work with gas discharge lamps, in which the Flash of light is generated by converting electrical energy in a gas train. The flashlight lamp is connected to a charging capacitor that comes from a power source an inverter and high-voltage transformer gradually down to the useful voltage charged and then discharged very briefly via the lamp in a burst of discharge will.

Es ist bekannt, daß bei der Entladung die erzielbare Hochspannung von der Höhe der Primärspannung abhängt. Bei Sammlern und Trockenelementen wird mit der allmählichen Entladung oder Zersetzung durch den Betrieb und die Zeit die Primärspannung des Wechselrichterkreises allmählich geringer. Damit wird die Kondensatorspannung und, im Fall des Blitzlichtgerätes, auch die Lichtausbeute, vom Zustand der Primärspannungsquelle abhängig. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Spannungsregierschaltung zu verwenden, die mit einer Leerlauf-EMK arbeitet, die bedeutend größer als die Nutzspannung des Kondensators ist und den Wechselrichter ausschaltet, wenn die Nutzspannung des Kondensators den Betriebswert erreicht. Sinkt die Kondensatorspannung unter einen vorgegebenen Wert ab, so wird der Wechselrichter wieder in Betrieb gesetzt, bis die obere Spannungsgrenze wieder erreicht ist. Damit wird eine annähernd konstante Spannung erhalten und die Ladezeit geändert, wenn sich die Neigung der Kondensatorladekurve ändert.It is known that the high voltage that can be achieved during discharge depends on the level of the primary voltage. In the case of collectors and dry elements with the gradual discharge or decomposition through operation and time the Primary voltage of the inverter circuit gradually decreases. This becomes the capacitor voltage and, in the case of the flash unit, also the light output, from the state of the primary voltage source addicted. In order to avoid this disadvantage, a voltage regulator circuit has already been proposed that works with an idle emf that is significantly larger than that The useful voltage of the capacitor is and the inverter switches off when the useful voltage of the capacitor has reached the operating value. If the capacitor voltage drops below above a specified value, the inverter will start up again, until the upper voltage limit is reached again. This becomes an approximately constant Voltage obtained and the charging time changed when the slope of the capacitor charging curve changes changes.

Gegenstand der Erfindung ist eine Spannungsreglerschaltung, die im Gegensatz zu der bekannten Schaltung, die mit einer Mehrgitterröhre und einer Anzahl Vorspannungsquellen für diese arbeitet, zur Steuerung eines Relais lediglich stromstarke Entladungen von Kondensatoren über Entladungsstrecken als spannungsempfindliche Glieder, z. B. Glimmstrecken oder Funkenstrecken, vorsieht und sich durch einfachen Aufbau und robuste Betriebsweise auszeichnet. Je ein Kondensator bildet mit einem Widerstand ein RC-Glied und mit einer Entladungsstrecke einen Steuerkreis für das Relais. Durch diese Kreise gesteuert, schaltet das Relais die Ladestromquelle intermittierend ein und regelt die Spannung am Ladekondensator innerhalb eines vorgegebenen Intervalls. Für die Einsschaltung und die Ausschaltung ist je ein Steuerkreis vorgesehen; beide Kreise sind über das Relais in einer Folgeschaltung verkoppelt derart, daß der zweite Kreis erst wirksam wird, nachdem der erste Kreis seine Steuerfunktion erfüllt hat. Der erste Steuerkreis läßt in Abhängigkeit von der Spannung des Ladekondensators, der er mit kleiner Zeitkonstante, also praktisch verzögerungsfrei, folgt, mit einem Stromstoß über seine Entladungsstrecke das Relais anziehen, worauf sich dieses über einen Haltekontakt hält und über einen Ruhekontakt den Ladestromkreis unterbricht. Der zweite Steuerkreis bringt anschließend zeitabhängig mit einem Stromstoß über seine Entladungsstrecke das Relais zum Abfall, so daß der Grundzustand der Schaltung wiederhergestellt wird.The invention is a voltage regulator circuit which is im In contrast to the known circuit, the one with a multigrid tube and a number Bias sources for this works, only high-current to control a relay Discharges from capacitors over discharge paths as voltage-sensitive Limbs, e.g. B. glow gaps or spark gaps, provides and through simple Construction and robust operation. Each capacitor forms with one Resistance an RC element and with a discharge path a control circuit for the Relay. Controlled by these circuits, the relay switches the charging current source intermittently and regulates the voltage on the charging capacitor within a specified interval. A control circuit is provided for switching on and switching off; both Circuits are coupled in a sequential circuit via the relay in such a way that the second Circle only becomes effective after the first circle has fulfilled its control function. The first control circuit allows, depending on the voltage of the charging capacitor, which it follows with a small time constant, i.e. practically without delay, with a Current surge over its discharge path attract the relay, whereupon this over holds a holding contact and interrupts the charging circuit via a normally closed contact. The second control circuit then brings about time-dependent with a current surge its discharge path causes the relay to drop, so that the basic state of the circuit is restored.

Der Aufbau einer Schaltung nach der Erfindung wird im folgenden (im Zusammenwirken mit einem elektrischen Blitzlichtentladungsgerät in Beispielen geschildert. Sie kann sinngemäß auf alle elektrischen Entladungsgeräte mit einem Ladeköndensator angewendet und mit bekannten Mitteln der Relais- und Schalttechnik abgewandelt werden. In der Zeichnung bedeutet Fig. 1 den Übersichtsschaltplan eines Ausführungsbeispieles, Fig. 2 ein Schaubild zur Erläuterung der Wirkungsweise der Fig. 1, Fig. 3 eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1, Fig.4 eine weitere Abwandlung der Schaltung nach Fig. 1.The structure of a circuit according to the invention is described below (in Cooperation with an electrical flash discharge device outlined in examples. It can be applied to all electrical discharge devices with a charging capacitor applied and modified with known means of relay and switching technology. In the drawing, FIG. 1 denotes the general circuit diagram of an exemplary embodiment, FIG. 2 shows a diagram to explain the mode of operation of FIG. 1, FIG. 3 shows a modification the circuit according to FIG. 1, FIG. 4 a further modification of the circuit according to FIG. 1.

In Fig. i bedeutet Up die Primärspannung, i einen Wechselrichter,' 2 den Hochspannungsladekondensator mit einem parallel liegenden Spannungsteiler 3 und innerhalb der gestrichelten Umrandung 4 das Schaltrelais mit drei Wicklungen 5, 6 und 7 und einem Kontaktfedersatz 8 im Stromkreis des Wechselrichters 1. 9 ist ein Einschalter. Der Ladestromkreis mit Gleichrichter für den Ladekondensator ist im Schaltbild der Einfachheit halber fortgelassen.In Fig. I Up denotes the primary voltage, i an inverter, '2 the high-voltage charging capacitor with a parallel voltage divider 3 and within the dashed border 4 the switching relay with three windings 5, 6 and 7 and a contact spring set 8 in the circuit of the inverter 1. 9 is a power switch. The charging circuit with rectifier for the charging capacitor is omitted in the circuit diagram for the sake of simplicity.

Das Relais 4 besitzt im Beispiel zwei Arbeitswicklungen 5 und 6, die über Entladungsstrecken 1o und 11, im Beispiel Glimmlampen, mit RC-Gliedern 12, 13 und 14, 15 in Reihe an einem Abgriff des Spannungsteilers 3 liegen. Die Wicklung 7 ist eine Haltewicklung des Relais. Dabei ist die Wicklung 6 so angeordnet, daß ihr magnetischer Fluß dem der Wicklung 7 entgegengesetzt gerichtet ist.The relay 4 has in the example two working windings 5 and 6, the Via discharge paths 1o and 11, in the example glow lamps, with RC elements 12, 13 and 14, 15 are connected in series to a tap of the voltage divider 3. The winding 7 is a holding winding of the relay. The winding 6 is arranged so that its magnetic flux is directed opposite that of the winding 7.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung sei an Hand der Fig. 2 erläutert. Bei spannungsloser Anlage ist das Relais ,4 abgefallen. Wird der Schalter 9 zur Zeit t = o eingeschaltet, so läuft der Wechselrichter über den Ruhekontakt r1 des Federsatzes 8 an, und über Transformator und Gleichrichterschaltung wird der Ladekondensator 2 aufgeladen. Entsprechend tritt an dem Kondensator 13 eine an dem Spannungsteiler 3 einstellbare, der Hochspannung UP proportionale Spannung U1 auf. Die Zeitkonstante des Gliedes 12, 13 ist klein bemessen, so daß die Spannung am Kondensator 13 der am Kondensator 2 proportional fast ohne Verzögerung folgt, und die Einstellung ist so vorgenommen, daß die Glimmlampe io zündet, wenn die Nutzspannung am Ladekondensator 2 erreicht ist (t = t1; U1 = U1,). Durch den Zündstrom zieht das Relais an und legt sich mit dem Arbeitskontakt a 1 auf Haltestrom, bleibt also angezogen, wenn der Impuls über die Strecke io beendet ist: Der W:echselrichterkreis wird unterbrochen, die Aufladung ist beendet. Gleichzeitig hat das Relais den Ruhekontakt r2 geöffnet und den Ladekreis 14, 15 für die Glimmlampe 11 freigegeben. Mit der Schaltung des Relais und der Unterbrechung des Ladevorganges zur Zeit t1 (Fig. 2) sinkt die Spannung am Ladekondensator langsam wieder ab, so daß die Glimmlampe io nicht ein zweites Mal zünden kann (t-tl'). Die Zeitkonstante des Kreises 14, 15 wird nun so bemessen, daß der Kondensator 15 auf die Zündspannung U21 der Röhre 11 nach einer Zeit T aufgeladen ist, innerhalb deren die Spannung des Ladekondensators 2 um einen vorgegebenen Betrag unter die Nutzspannung abgesunken ist. Die Zeit T ist durch diesen Betrag und die Gerätekonstanten gegeben. Wenn die Glimmlampe 11 zur Zeit t2 = t1 -I- T zündet, entlädt sich der Kondensator 15 über die Wicklung 6 des Relais 4, deren Polung so ist, daß ihr Kraftfluß dem Haltefluß der Wicklung 7 entgegenwirkt und ihn aufhebt. Das Relais fällt also beim Zünden der Strecke 11 ab. Über den Ruhekontakt r1 läuft der Wechselrichter wieder an und ein neues Spiel beginnt. Das Wiedereinschalten des Ladestromkreises erfolgt also nicht spannungs-, sondern zeitabhängig über eine besondere Entladungsstrecke. Da aber die Entladung des Ladekondensators 2 über die Nebenwiderstände 3 von äußeren Einflüssen praktisch unabhängig ist, entspricht die zeitliche Steuerung der Wiedereinschaltung praktisch einer spannungsabhängigen Steuerung.The mode of operation of the circuit according to the invention will be explained with reference to FIG. When the system is de-energized, relay, 4 has dropped out. If the switch 9 is switched on at time t = o, the inverter starts up via the normally closed contact r1 of the set of springs 8, and the charging capacitor 2 is charged via the transformer and rectifier circuit. Correspondingly, a voltage U1, which can be set at the voltage divider 3 and is proportional to the high voltage UP, occurs on the capacitor 13. The time constant of the element 12, 13 is small, so that the voltage on the capacitor 13 follows that of the capacitor 2 proportionally almost without delay, and the setting is made so that the glow lamp ignites when the useful voltage on the charging capacitor 2 is reached ( t = t1; U1 = U1,). The relay picks up due to the ignition current and sets itself to the holding current with the normally open contact a 1, i.e. it remains picked up when the pulse is over the distance io: The inverter circuit is interrupted, charging is ended. At the same time, the relay has opened the normally closed contact r2 and released the charging circuit 14, 15 for the glow lamp 11. With the switching of the relay and the interruption of the charging process at time t1 (FIG. 2), the voltage on the charging capacitor slowly drops again so that the glow lamp cannot ignite a second time (t-tl '). The time constant of the circuit 14, 15 is now dimensioned so that the capacitor 15 is charged to the ignition voltage U21 of the tube 11 after a time T, within which the voltage of the charging capacitor 2 has fallen by a predetermined amount below the useful voltage. The time T is given by this amount and the device constants. When the glow lamp 11 ignites at time t2 = t1 -I- T, the capacitor 15 discharges through the winding 6 of the relay 4, the polarity of which is such that its flow of force counteracts the holding flow of the winding 7 and cancels it. The relay drops out when the path 11 is ignited. The inverter starts up again via the normally closed contact r1 and a new game begins. The reconnection of the charging circuit is not voltage, but time-dependent via a special discharge path. However, since the discharge of the charging capacitor 2 via the shunt resistors 3 is practically independent of external influences, the timing of the restart corresponds practically to a voltage-dependent control.

Eine nähere Untersuchung der Schaltung zeigt, daß sich die Aufladung nicht von selbst wieder einschaltet, wenn der Ladekondensator 2 entladen wird, solange sich das Relais 4 in Arbeitsstellung befindet. Aus diesem Grunde wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von der Hochspannungsseite des Ladekondensators 2 über eine Reihenschaltung aus Kondensator 16 und Widerstand 17 ein Stromkreis über die Relaiswicklung 6 gebildet, derart, daß der Entladestoß des Kondensators 16 das Relais ebenso abfallen läßt wie die Zündung der Strecke i i.A closer examination of the circuit shows that the charge is taking place does not turn on again by itself when the charging capacitor 2 is discharged, as long as relay 4 is in the working position. For this reason, another Embodiment of the invention from the high voltage side of the charging capacitor 2 over a series circuit of capacitor 16 and resistor 17 form a circuit across the Relay winding 6 formed in such a way that the discharge surge of the capacitor 16 the relay drops as well as the ignition of the path i i.

Die erfindungsgemäße Reglerschaltung bietet neben den Vorteilen der geringen und einstellbaren Schwankung der Nutzspannung zwischen zwei Grenzwerten und der Ersparnis an Amperestunden dadurch, daß der Wechselrichter während der Benutzungsdauer zeitweise intermittierend abgeschaltet wird, auch noch die Möglichkeit, die Primärspannung oder die Übersetzung des Hochspannungstransformators höher zu wählen, als es für die verlangte Nutzspannung notwendig wäre, so daß diese entsprechend einer steileren Ladekurve schneller erreicht wird'. Sie kann im Bedarfsfall dahin abgewandelt werden, daß ein Relais mit zwei Wicklungen nach Fig.3 verwendet wird, wobei Wicklung 5 zugleich als Haltewicklung dient und die magnetische Wirkung der Wicklung 6 der der Wicklung 5 entgegengesetzt ist. Die Stromanpassung an die beiden Stromkreise der Wicklung 5 erfolgt in bekannter Weise durch Vorwiderstände.The regulator circuit according to the invention offers the advantages of small and adjustable fluctuation of the useful voltage between two limit values and the saving in ampere-hours by having the inverter during the period of use is switched off intermittently at times, also the possibility of the primary voltage or to choose the translation of the high voltage transformer higher than it is for the required useful voltage would be necessary, so that this corresponds to a steeper one Charging curve is reached faster '. If necessary, it can be modified to that a relay with two windings according to Figure 3 is used, winding 5 at the same time serves as a holding winding and the magnetic effect of the winding 6 that of the winding 5 is opposite. The current adjustment to the two circuits of the winding 5 takes place in a known manner by means of series resistors.

Schließlich kann auch ein Relais mit nur einer Wicklung nach Fig. 4 vorgesehen werden, das sich über einen Haltekontakt selbst hält, nachdem es angezogen hat und durch Spannungsgegenschaltung über den \Viderstand 18 durch die Entladungsstrecke i i zum Abfallen gebracht wird.Finally, a relay with only one winding as shown in Fig. 4 can be provided, which holds itself via a retaining contact after it has been tightened and by switching the voltage across the resistor 18 through the discharge path i i is made to fall off.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Voltage regulator circuit for electrical discharge devices with generation of a high voltage from a power source with non-constant terminal voltage, in particular from a collector or dry element, via an inverter and Transformer with a charging capacitor, characterized by a relay with a or more, preferably three windings, and two control circuits for the relay each with an RC element and a discharge path, the second circle from the first depending on the type of sequential circuit coupled via the relay, in such a circuit that the first control circuit as a function of the voltage of the charging capacitor with a current surge over its discharge path the relay can attract, whereupon it is held by a holding contact and a break contact interrupts the charging circuit, and the second control circuit is then time-dependent causes the relay to drop out with a current surge via its discharge path and restores the basic state of the circuit.

2. Voltage regulator circuit according to claim i, characterized in that the first circle has a small time constant and the second circle has a large time constant which is dimensioned such that up to to ignite its discharge path, the output voltage of the device by a predetermined Amount goes down.

3. Voltage regulator circuit according to claim i and 2, characterized by a relay with three windings, namely a first and a second working winding (5 or 6), each with an RC element (12, 13 or 14, 15) and a discharge path (io or i i) are connected, and a holding winding (7), the second working winding (6) the holding winding (7) is magnetically opposed (Fig. I).

4. Voltage regulator circuit according to one of the preceding claims, characterized by a series connection from capacitor (16) and resistor (17) between the high-voltage side of the charging capacitor (2) and the second winding (6), through which the discharge current surge of the charging capacitor causes the energized relay to drop out (Fig. i).

5. Voltage regulator circuit according to claims i to 3, characterized by glow lamps as discharge paths.

6. Voltage regulator circuit according to claim i to 3, characterized by spark gaps al, s discharge routes.