DE2025244A1 - Schaltungsanordnung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Bauelementes mit Thyratron-Charakteristik - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Bauelementes mit Thyratron-Charakteristik Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Bauelementes mit Thyratron-Charakteristik.
• Um einen elektrischen Strom eine bestimmte Zeit lang durch einen Verbraucher fließen zu lassen, ist es notwendig, einen zeitge-, steuerten Schalter zu verwenden, der den gewünschtem Stromkreis schließt und nach einem vorgebbaren Zeitpunkt wieder öffnet Ein über ein elektrisches Zeitglied gesteuertes Bauelement mit Thyratron-Charakteristik, beispielsweise ein Thyristor stellt einen solchen Schalter dar. Für die Zeitsteuerung eines solchen Schalters wurden bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht.
• be ist beispielsweise eine Schaltungsanordnung bekannt , bei der ein aus einer Widerstands-Kondensatorkombination bestehender Zeitkreis eine Glimmlampe zündet und die Zündung der Glimmlampe dann, in Verbindung mit einem Thyristor, zum periodischen kurzzeitigen Laden und Entladen des Verzögerungskondensators für eine Uhrensteuerung benutzt wird. Diese Schaltungsanordnung ist in der US-Patentschrift 3 297 889 näher beschrieben. In dieser Schaltungsanordnung wird ein besonders ausgebildeter Kondensator verwendet, dessen mechanische Bewegung, infolge der elektrischen Kräfte beim Auf- und Entladen, zum Antrieb eines Zahnrades benutzt wird.
• Diese Anordnung besitzt jedoch Nachteile und die ist jedenfalls dann nicht verwendbar, wenn sehr kleine Schaltzeiten oder wenn variable Schaltseiten gewünscht werden. Diese Schaltung ist daher auch zum zeitlichen Steuern von netzstrombetriebenen Geräten nicht ohne Aufwendige Schaltungsmodifizierungen zu benutzen.
• Ferner ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der eine monostabile Kippschaltung ein kurzzeitig auftretendes Sperrkriterium in ein zeitlich verlängerte Anzeige umsetzt. Diese Schaltungeanordnung ist in der OS 1 487 010 näher beschrieben. Danach wird während der Aufladezeit eines Kondensators die Schaltung in den instabilen Zustand gesteuert und es wird während dieser instabilen Phase der Schaltung ein Relais oder eine Lampe betätigt.
• Auch diese Schaltung besitzt Nachteile, wenn netzstrombetriebene Geräte zeitgenau ein- und ausgeschaltet werden sollen. Wenn ausseFdem Temperaturschwankungen hinzukommen, ist diese Schaltung auch nicht in der Lage, diese Temperaturschwankungen auszugleichen. Schliesslich ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der ein Kippglied von einem Zeitglied gesteuert wird, das aus einer Brückenschaltung von Widerständen und einem Kondensator besteht, wobei sowohl das Kippglied, als auch das Zeitglied mit getrennten Stromversorgungen arbeiten. Diese Schaltungsanordnung ist in der DPS 1 192 696 näher beschrieben. Der schaltungstechnische AuS-wand dieser Anordnung ist nicht allein im Hinblick auf die getrennten Stromversorgungen sehr hoch. Ein weiterer Nachteil dieser Schaltungsanordnung ergibt sich auch daraus, daß das Zeitglied nicht temperaturkompensiert ist.
• Da sich die bekannten Schaltungsanordnungen nicht ohne weitgehende schaltungstechnische Modifizierungen für die zeitliche Steuerung netzstrombetriebener Geräte verwenden lassen und ausserdem die Genauigkeit der Zeitsteuerung, insbesondere bei Temperaturschwankungen, für viele Fälle nicht ausreicht, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die diese Nachteile nicht aufweist.
• Für eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Bauelementes mit Thyratron-Charakteristik besteht die Erfindung darin, daß eine an sich bekannte Anordnung zmn verzögerten Zünden einer Glimmlampe mit einer an sich bekannten bistabilen Kippstufe und deren Ausgang mit einerßan sich bekannten Phasenanschnittsteuerung eines Bauelementes mit Thyratron-Charakteristik verbunden ist, derart, daß das zu einem definierbaren Zeitpunkt einschaltbare Bau element mit Thyratron-Charakteristik durch den Glimmlampen-Zündimpuls über die bistabile Kippschaltung wieder zu einem definierbaren Zeitpunkt ausschaltbar ist.
• Weitere Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Der durch die Erfindung erzielbare Vorteil liegt darin, daß netzstrombetriebene Verbraucher für eine definierbare Zeitdauer, die ausserdem in einem weiten Zeitintervall wählbar ist, mit grosser Genauigkeit und Konstanz eingeschaltet werden können. Weitere Vorteile ergeben sich hinsichtlich des Aufwandes dadurch, daß ziel die netzstrombetriebenen Geräte direkt an die Zeitsteuerung geschlossen werden können. Schliesslich lässt sich durch die Erfindung auch ohne grossen Nehraufwand die Phase des Netzwechselstroms variabel anschneiden.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figur, die die Schaltungsanordnungsgemäss der Erfindung zeigt, beispielsweise näher erläutert.
• Aufbau Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Bauelementes mit Thyratron-Charakteristik, z.B. eines Thyratrons, besteht aus einer Verzögerungsschaltung 1 für die verzögerte Zündung einer Glimmlampe 14, aus einer bistabilen Kippstufe 2 und aus einer Thyristorschaltung 3. An den Klemmen 4 und 5 liegt die Netzwechselspannung UN und an den Klemmen 6 und 7, als Verbraucher 33, das ein- und auszuschaltende hetzbetriebene Gerät. Die Verzögerungsschaltung 1 besteht im wesentlichen aus vier Widerständen 8, 9, 10 und 11, die hochohmig sind und in Reihe liegen. Die Reihenschaltung wird mit einem Kondensator 12 und einem Widerstand 13 fortgesetzt. Parallel zum Kondensator 12 liegt eine Reihenschaltung, bestehend aus einer Glimmlampe 14 und den Widerständen 15 und 16, deren gemeinsamer Verbindungspunkt an der Basis des ersten Transistors 17 der Kippstufe 2 liegt. Dem Kollektoranschluss des Transistors 17 sind die Widerstände 18 und 19 vorgeschaltet. Die genannten Widerstände sind deshalb nicht als ein einziger Widerstand ausgebildet, weil sich so eine bessere Dimensionierung des Siebgliedes erreichen lässt, das aus dem Widerstand 19 und dem Kondensator 20 besteht, und zur Siebung der durch die Diode 21 gleichgerichteten Wechselspannung dient. Der zweite Transistor 22 der Kippstufe 2 besitzt einen Kollektorwider stand 23 und einen den Widerständen 24 und 25 gebildeten Basisspannungsteiler. Der Emitter des Transistors 27 ist mit der Basis des Schalttransistors 2 der T Thyristorschaltung 9 verbunden. Diese Schaltung besteht aus dem Thyristor 27 selbst, der Auslösediode 28 und der den Phasenanschuitt bestimmenden Widerstands-Kondensatorkombination 29. 30 und 31 Wirkungsweise Wenn der Netzschalter 32 der Schaltungsanordnung geschlossen wird, dann lädt sich zunächst in einer Halbwelle der anliegenden Netzwechselspannung der Kondensator 31 über den Widerstand 30 und den regelbaren Widerstand 29 bis zu einem Wert Uz auf, der über die Auslösediode 28 den Thyristor 27 zündet.
• Der Verbraucher 33 wird daraufhin von einem Halbwellenstrom durchflossen, dessen Phase von der Wlderßtands-Kondensatorlkombination 29, 30 und 31 bestimmt wird.
• Gleichzeitig wird durch das Schliessen des Schalters 32 der zeitbestimmende Kondensator 12 über die hochohmigen Widerstände 8, 9, 10 und 11 sowie 13 mit einer Gleichspannung aufgeladen, die über die Diode 36 gewonnen wird. Sobald die Spannung am Kondensator 12 die Höhe der Zündspannung U-z der Glimmlampe 14 erreicht hat, zündet dieses und erzeugt einen Ausgangsimpuls, der über die Widerstände 15 und 16 zur nächsten Stufe 2 übertragen wird.
• Bis zu diesem Zeitpunkt lag vorher an der Basis des Transistors 17 eine so niedrige Spannung, daß der Transistor 17 gesperrt blieb. Infolge des durch die Glimmröhre 14 und damit des u.a auch durch den Widerstand 16 fließenden Stromes, fällt am Widerstand 16 eine positive Spannung ab, die auch an der Basis des Transistors 17 anliegt und diesen vom Sperrzustand in den leitenden zustand umsteuert. Damit fließt auch in die Basis des Transistors 26, der dem Kondensator 31 parallel liegt, ein Basisstrom. Deshalb wird auch der Transistor 26 leitend, so daß er den Kondensator 31 kurzschliesst, so daß die Zündspannung an der Steuerelektrode des Transistors 27 zusammenbricht und den Transistor 27 sperrt. Hierdurch wird der Verbraucher 33 vom Netz abgeschaltet.
• In der bistabilen Kippstufe 2 hat sich das Leitenwerden des Transistors 17 so ausgewirkt, daß das positive Potential am Kollektor des Transistors 17 auf den Sättigungswert zurückgeht und damit den Transistor 22 sperrt. Am Kollektor dieses Transistors liegt nun eine hohe positive Spannung an, die über den Widerstand 34 auch an die Basis des Transistors 17 rückgekoppelt wird und ihn damit noch weiter in den Durchlassbereich.
• steuert.
• Mit einem Steuerschalter 35 kann nun bewirkt werden, daß der Verbraucher 33 jeweils für die Aufladezeit des Kondensators 12 mit einstellbarem Phasenanschnitt stromdurchflossen wird. Wird der Steuerschalter 35 geschlossen, dann entlädt sich der Kondensator 12 über den Widerstand 13 und die Glimmröhre 14 wird gelöscht. Damit entsteht an der Basis des Transistors 17 ein negativer Spannungsimpuls, der diesen Transistor wieder sperrt. Sein Kollektor nimmt daher postives Potential an und auch die Basis-des Transistors 22 wird posItiv. Dadurch wird der Transistor 22 leitend und die Spannun an seinem Kollektor so klein, daß der Transistor 17 vollständig gesperrt wird. Dieser Transistor 17 sperrt damit auch den Transistor 26. Die Sperrung des Transistors 26 bewirkt dann die Aufhebung des Kurzschlusses am Kondensator 31, so daß der Thyristor 27 wieder aufgesteuert werden kann. Damit wird dann auch der Verbraucher 33 wieder eingeschaltet. Beim öffnen des Steuerschalters 35 beginnt erneut die verzögerte Auf ladung des Kondensators 12, so daß sich die eingangs erläuterten Vorgänge wiederholen.
• Für bestimmte Anwendungen kann es zweckmässig sein, den Steuerschalter 35 als Taster auszubilden, um so die Möglichkeit zu schaffen, mit einem kurzen Tastendruck den Verbraucher eine definierte Zeit lang einzuschalten.
• Für andere Anwendungen kann es zweckmsssizRseins den Schalter 35 als Relaiskontakt auszubilden, so daß diese Kontaktgabe ferngesteuert oder von einer Automatik gesteuert werden kann.

Claims (12)

1. Ansprüche

   5 chaltungs anordnung zur Steuerung der Einschaltdauer eines Bauelementes mit Thyratron-Charakteristik, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Anordnung zum verzögerten Zünden einer Glimmlampe (14) mit einer an sich bekannten bistabilen Kippstufe und deren Ausgang mit einer an sich bekannten Phasenanschnittsteuerung eines Bauelementes (27) mit Thyratron-Charakteristik verbunden ist, derart, daß das zu einem definierbaren Zeitpunkt einstellbare Bauelement mit Thyratron-Charakteristik durch den Glimmlampen-Zündimpuls über die bistabile Kippschaltung wieder zu einem definierbaren Zeitpunkt ausschaltbar ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (27) mit Thyratron-Charakteristik über ein Zeitglied (33, 29, 30 und 31) einschaltbar ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (29) des Einschalt-Zeitgliedes zur Einstellung der Einschaltzeit variabel ist.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blektrode der Glimmlapme (14) über einen Widerstand (15) mit der Basis des ersten Transistors (17) der bistabilen Kippstufe (2) verbunden ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anschaltung der bistabilen Kippschaltung (2) an die Phasenanschnittsteuerung des Bauelementes (27) mit Thyratron-Charakteristik, der Emitter des ersten Transistors (17) der bistabilen Kippschaltung (2) mit der Basis des Steuertransistvrs (26) für die Phasenanschnittsteuerung des Bauelementes (27) mit Thyratron-Charakteristik geführt ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransistor (26) der Phasenanschnittsteuerung parallel zum, die Zündung des Bauelementes (27) mit Thyratron-Charakteristik einleitenden, Kondensators (31) liegt.
7. 7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmlampe (14) und der Kondensator (12) des Zündkreises derart angeordnet sind, daß bei Entladung des EondensatorS die bistabile Eippschaltung (2) in die eine stabile Lage und beim Bünden der Glim~ lampe in die andere stabile Lage umschaltet.
8. 8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (27) mit Thyratron-Charakteristik ein Thyristor ist.
9. 9. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Glimmlampe (14) ein Halbleiterauslöseelement vorgesehen ist.
10. 10. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zeiteinstellung der Kondensator (12) oder die Widerstände (8, 9, 10 und 11) oder Kondensator und Widerstände des Zeitgliedes variabel sind
11. 11. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (1, 2, 3) als Integrierte Schaltung ausgebaut ist
12. 12. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Zeitschalt er eines automatischen Toast- oder Grillgerätes verwendet wird.