DE9416368U1 - Vorrichtung zur Zündung von Elektrozündern zur Auslösung von pyrotechnischen Effekten - Google Patents

Description

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VORRICHTUNG ZUR ZÜNDUNG VON ELEKTROZÜNDERN ZUR AUSLÖSUNG VON PYROTECHNISCHEN EFFEKTEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zündung von einem oder mehreren Elektrozündern zur Auslösung von pyrotechnischen Effekten, die eine Kontrolleinheit und eine Zündbox umfaßt, die in Abstand zueinander angeordnet und über elektrische Leitungen miteinander verbunden sind.

Die in der Praxis eingesetzten Zündvorrichtungen für Elektrozünder sind so aufgebaut, daß die zum Zünden der Elektrozünder benötigte elektrische Gesamtenergie durch eine mit einem Schalter ausgestattete Energiequelle über elektrische Verbindungsleitungen nach Schließen des Schalters den Elektrozündern zugeführt wird. Jeder in den Zündkreis eingebundene Elektrozünder benötigt für die Zündung eine bestimmte Energiemenge. Bei Betätigung der Zündvorrichtung ergeben sich große elektrische Verluste auf den Verbindungsleitungen zwischen Kontrolleinheit und Zündbox. Diese Verluste lassen sich nur durch Einspeisung von sehr großen elektrischen Spannungen ausgleichen. Dies ist jedoch oft nicht erwünscht oder sogar nicht zulässig, z.B. im Bereich der Bühnentechnik. Hier darf nur mit Kleinschutzspannungen bis 42 V gearbeitet werden, so daß der Aktionsradius der Zündvorrichtung und/ oder die Anzahl der einsetzbaren Elektrozünder erheblich begrenzt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der obigen Art zu schaffen, bei denen die zwischen der Kontrolleinheit und der Zündbox entstehenden elektrischen Leitungsverluste keine nennenswerte Rolle spielen, so daß die Zündvorrichtung einen großen Aktionsradius hat und eine große Anzahl von Elektrozündern eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Zündbox einen Zündkondensator enthält, der eingangsseitig zur Aufnahme eines Steuerstromes mit einer in der Kontrolleinheit befindlichen Spannungsquelle und ausgangsseitig über einen Schalter mit dem oder den Elektrozündern verbindbar ist.

Der Zündstrom muß daher nur den kurzen Weg von dem Kondensator zu dem oder den Elektrozündern zurücklegen, so daß hier keinen nennenswerten Verluste auftreten. Die große Entfernung zwischen der Kontrolleinheit und der Zündbox muß nur von sehr geringen Steuerströmen zurückgelegt werden.

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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung;

Fig. 2 zeigt die Zündvorrichtung der Fig. 1, erweitert um eine Zu-

standsprüfeinheit;
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Fig. 3 zeigt die Zündvorrichtung der Fig. 2, erweitert um eine Einheit

zur Verhinderung von Fehlzündungen;

Fig. 4 zeigt die Zündvorrichtung der Fig 3., erweitert um eine Spannungsverdopplereinheit;

In Fig. 1 ist eine Zündvorrichtung dargestellt, die aus einer Kontrolleinheit CTRL und einer Zündbox ZB besteht. Diese beiden Komponenten der Zündvorrichtung werden örtlich voneinander getrennt angeordnet und durch elektrische Leitungen miteinander verbunden. Die Kontrolleinheit CTRL besteht aus einer Spannungsquelle Vu und einem Schalter Sl, der parallel zur Spannungsquelle Vu angeordnet ist. Die Kontrolleinheit CTRL verfügt über drei von außen zugängliche Anschlüsse, die mit Pin 1, Pin 2 und Pin 3 bezeichnet sind. Die dargestellte Zündbox ZB verfügt über drei nach außen geführte Anschlüsse, die mit Pin &Ggr;, Pin 2' und Pin 3' bezeichnet sind. Die Anschlüsse der Zündbox ZB werden entsprechend den Bezeichnungen mit den Anschlüssen der Kontrolleinheit CTRL verbunden. Darüber hinaus verfügt die Zündbox ZB über zwei weitere Kontaktklemmen CON 1, an denen der oder die Elektrozünder Z in Reihe angeschlossen werden. Die Zündbox ZB umfaßt weiterhin einen Zündkondensator Cl, der so dimensioniert ist, daß er die für die Zündung aller Elektrozünder Z benötigte Energie speichern kann.

Über den Ladewiderstand Rl wird der Zündkondensator Cl von der Spannungsquelle Vu der Kontrolleinheit CTRL aufgeladen. Der Ladewiderstand Rl ist so dimensioniert, daj3 nur ein geringer Ladestrom über die Verbindungsleitungen zwischen Kontrolleinheit CTRL und Zündbox ZB flieJ3t. Beim Schließen des Schalters Sl liegt die Spannung der Spannungsquelle Vu, die über

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eine Verbindungsleitung weitergeleitet wird, die die Klemmen Pin 3 und Pin 3' verbindet, am Triac Tl an und schaltet diesen durch. Der in Reihe mit der Steuerelektrode des Triacs Tl liegende Widerstand R2 dient dabei der Strombegrenzung. Die im Zündkondensator Cl gespeicherte Energie wird freigesetzt und führt zur Auslösung des oder der in Reihe geschalteten Elektrozünder Z.

Fig. 2 zeigt die Zündvorrichtung der Fig. 1, erweitert um eine Zustandsprüfeinheit. Die Zustandsprüfeinheit gibt dem Anwender über die Kontrolleinheit CTRL optisch durch die Leuchtdiode DIl darüber Aufschluß, ob der oder die Elektrozünder Z einer oder mehrerer Zündboxen ZB funktionsfähig sind, und ob der Zündkondensator Cl über eine ausreichende Energie verfügt, um alle Elektrozünder Z zünden zu können. Die Funktionsweise der Zustandsprüfeinheit wird im folgenden erläutert.
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Die Ladespannung des Zündkondensators Cl wird über den oder die Elektrozünder Z dem Spannungsteiler, der aus den Widerständen R3 und R4 gebildet wird, zugeführt. Dieser Spannungsteiler ist hochohmig ausgeführt, damit der durch den oder die Elektrozünder Z fließende Strom klein bleibt und die Reihenschaltung von mehreren Elektrozündem Z keinen nenneswerten Einfluß auf die am Abgriff des Spannungsteilers R3 und R4 meßbare Spannung hat. Werden an den Kontaktklemmen CONl Elektrozünder Z angeschlossen, wird am Abgriff des Spannungsteilers R3 und R4 die Kondensatorspannung des Zündkondensators Cl im Verhältnis von R3 zu R4 meßbar. Diese Spannung gelangt vom Pin 3' der Zündbox ZB über eine Verbindungsleitung zur Kontrolleinheit CTRL und liegt am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ICl an, der als Komparator beschaltet ist. Überschreitet die am invertierenden Eingang des Komparators ICl anliegende Spannung die durch den Spannungsteiler Rl3 und Rl4 eingestellte Vergleichspannung, die am nichtinvertierenden Eingang des Komparators ICl anliegt, schaltet der Ausgang des Komparators ICl auf einen Low-Pegel. Die am Ausgang des Komparators ICl angeschlossene Leuchtdiode DIl kann über den Vorwiderstand Rl5 leuchten.

Die Anzahl der Zündboxen ZB wird im folgenden mit "n" bezeichnet. Sind &eegr; Zündboxen ZB parallel geschaltet, ergibt sich am Abgriff des aus R3n und R4n gebildeten Spannungsteilers nur bei funktionstüchtigen Elektrozündem Z die

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gleiche Spannung am invertierenden Eingang des Komparators ICl wie bei einer einzelnen Zündbox ZB. Ist ein defekter Elektrozünder Z in der Zündvorrichtung enthalten, liefert der aus R3n und R4n gebildete Spannungsteiler einen kleineren Spannungswert am invertierenden Eingang des Komparators ICl. Der Ausgang des Komparators ICl schaltet auf einen High-Pegel um. Die Leuchtdiode Dl 1 erlischt.

Fig. 3 zeigt eine Erweiterung der Fig. 2 im Bereich der Zündbox ZB, mit der Fehlzündungen durch eventuelle elektrische Störungen vermieden werden.

Die bei Schließung des Schalters Sl an der Steuerelektrode des Triacs Tl anliegende Spannung muß deutlich über der Betriebsspannung liegen, damit keine zufälligen Kurzschluj3brücken den oder die Elektrozünder Z zünden. Realisiert wird diese Sicherheitsvorkehrung durch einen sich in Reihe mit einer Zenerdiode Dl befindlichen Widerstand R2. Beide zusammen definieren die minimale Spannung, die erforderlich ist, um den Triac Tl durchzuschalten. Der Steuerimpuls, der bei Schließung des Schalters Sl entsteht, muß entprellt werden, damit ein Durchschalten des Triacs Tl durch Spannungsspitzen und Induktionen verhindert wird. Ein parallel zur Steuerelektrode geschalteter Kondensator C2 dient der direkten Entprellung der Steuerelektrode des Triacs Tl.

Nach Abschaltung der Zündvorrichtung oder Entfernung der Zündbox ZB aus der Zündvorrichtung muß der Zündkondensator Cl schnell entladen werden, um jedes Risiko einer ungewollten Entladung, beispielsweise durch Berührung, zu verhindern. Es erfolgt eine Überwachung der Zündbox ZB hinsichtlich der Frage, ob die Betriebsspannung Vu an den Klemmen Pin &Ggr; und Pin 2' anliegt oder nicht. Diese Überwachung übernimmt ein Monoflop, das aus den Operationsverstärkern IC 1 und IC2 gebildet wird. Nach Wegschaltung der Betriebsspannung entlädt sich der Zündkondensator Cl, bei Zuschaltung der Betriebsspannung lädt sich der Zündkondensator Cl auf.

Der Zündkondensator Cl der Zündbox ZB wird dauerhaft im Entlademodus gehalten, sobald die Elektrozünder Z gezündet werden oder Störimpulse in der Größenordnung der Betriebsspannung auftreten. Ein kurzzeitiger Ausfall der Betriebsspannung ändert am Entlademodus nichts, da der Kondensator C3 der Zündbox ZB den nötigen Haltestrom liefert, der ein Umschalten des Monoflops verhindert.

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Fig. 4 entspricht Fig. 3, erweitert um eine Spannungsverdopplungseinheit, mit der es ermöglicht wird, bei gleicher Betriebsspannung ein Mehrfaches der Elektrozünder Z zu zünden. Die in Fig. 3 dargestellte Zündbox wird um den Operationsverstärker IC3 erweitert und erhöht die am Anschluß Pin T anliegende Spannung intern auf die fast doppelte Betriebsspannung. Eine gleichzeitige Vergrößerung der Kapazität des Zündkondensators Cl schafft die Möglichkeit, mehr als 20 Elektrozünder Z, die in Reihe angeordnet sind, bei Bedarf zu zünden.

Claims (5)

TER MEER - MÜLLER - STEJNM^ISTERj&^ARThJER· ;#;# Flash-Art SCHUTZANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Zündung von einem oder mehreren Elektrozündern (Z) zur Auslösung von pyrotechnischen Effekten, die eine Kontrolleinheit (CTRL) und eine Zündbox (ZB) umfaßt, die in Abstand zueinander angeordnet und über elektrische Leitungen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daJ5 die Zündbox (ZB) einen Zündkondensator (Cl) enthält, der eingangsseitig zur Aufnahme eines Steuerstromes mit einer in der Kontrolleinheit (CTRL) befindlichen Spannungsquelle (Vu) und ausgangsseitig über einen Schalter (Sl) mit dem oder den Elektrozündern (Z) verbindbar ist.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zündkondensator (Cl) eingangsseitig ein Ladewiderstand (Rl) vorgeschaltet ist, und daß der Schalter (Sl) in der Kontrolleinheit (CTRL) angeordnet ist und mit einem Triac (Tl) in der Zündbox (ZB) verbunden ist, derart, daß beim Schließen des Schalters (Sl) der Triac (Tl) durchgeschaltet wird.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zustandsprüfschaltung, die ermittelt, ob die an den Kontaktklemmen (Conl) angeschlossenen Elektrozünder (Z) funktionsfähig sind, und ob der Zündkondensator (Cl) über genügend Energie zur Zündung aller Elektrozünder (Z) verfügt.

4. Zündvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Monoflop (IC1,IC2), der die Wiederaufladung des Zündkondensators (Cl) nach einer Zündung ausschließt, und eine Zenerdiode (Dl), die die minimale Spannung definiert, die den Triac (Tl) durchschaltet.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daj3 eine Spannungsverdopplerschaltung zur Zündung von mehr als 20 in Reihe geschalteten Elektrozündern (Z) vorgesehen ist.