CH420260A - Impulsgenerator für induktive Belastungen - Google Patents

Description

      Impulsgenerator        für        induktive    Belastungen         Die        Erfindung    betrifft Beinen     Impulsgenerator        für     induktive     Belastungen,        welcher        seineerste    von     einer     Stromquelle gespeiste     Verzögerungsstufe    enthält,  deren einer Ausgang über     einen        elektronischen          Stromstoss-Schalter    mit     einer    Belastung verbunden  ist,

   wobei der     Belastung    die in der     genannten    Ver  zögerungsstufe gespeicherte Energie in Form     eines     Impulses zugeführt wind, wenn     sich        ider        elektronische          Stromstoss-Schalter    in     seinem        leitenden        Zustand    be  findet und     die    genannte Verzögerungsstufe wieder  aufgeladen wird, wenn der     elektronische        Stromstoss-          Schaltergesperrt    ist,

   wobei     idie    Sperrung des Schalters  über seine zweite Verzögerungsstufe     durch        Spannungs-          gegenkopplung        .erfolgt    und     ,

  nach        Wiederaufladung        .der          ersten        Verzögerungsstufe        ider    Belastung ein weiterer       Impuls        zugeführt    wind und welcher     Genenator    ferner  zur Regelung des     Spannungszeitproduktes    der an die  Belastung abgegebenen     Impulse    einen     magnetisch    sät  tigbaren Kern     zeit    einer     Löschwicklung        rund        einer          parallel    zur Belastung  <RTI  

   ID="0001.0053">   geschalteten        Steuerwicklung          aufweist.     



       Ein    Impulsgenerator nach der     Erfindung        kann          insbesondere        zum    Betrieb     eines        Verschieberegisters          verwendet    werden, welches ,aus     sättigbaren    Magnet  kernen besteht,     idie    in bestimmter     Reihenfolge    im  pulsmässig .angesteuert werden sollen.     Ein    erfindungs  gemässer     Impulsgenerator        kann    aber auch bei lo  gischen Schaltungen     mit        :

  Magnetkernen    oder allen  solchen     Verteilerschaltungen        Anwendung        finden,    die       ebenfalls    für den     Impulsgenerator    eine im wesent  lichen     induktive    Belastung     idarstellen.     



  Unter     einem    oben genannten      Stromstoss -Schal-          ter    versteht man     allgemein    eine elektronische     Schalt-          stufe,    welche     mittels    eines Steuerimpulses .aus     ,einem          gesperrten    Zustand, in welchem nur     ein    ,sehr     kleiner     Strom durch die     Schaltstufe        fliesst,    in     einen    leitenden  Zustand gebracht werden     kann,

          in    welchem     Strom       ,durch     die    Schaltstufe     @so    lange     fliesst,        bis    sich     idie     Höhe .des     Steuerknpulses        auf        einen    vom     Charakter     der     Schaltstufe    abhängigen Wert     verringert    hat.

   Eine  besondere     Ausführung    einer solchen     Stromstoss-          Schaltstufe    (USA-Patent Nr. 2 628 309)     ,besteht    aus  einer     bistabilen        Multivibratorschalbung,        in    Ader eine  Triode in     Kathodenverstärkerschaltung    zur Rück  kopplung von der     Ausgangselektrode    oder einen  Triode     ider        Multivibratorschaltung    lauf die     Eingangs-          elektrode    der anderen Triode der     Schaltung    An  wendung findet.

   Zur     Einleitung    eines     Kippvorganges     wird ein     positiver        Spannungsimpuls    der     Steuerelek-          trode    der     ersten    Triode der     Miltivbratorschaltung          zugeführt,

      wobei die im Rückkopplungszweig     lie-          gende        Kathodenverstärkertriode          wird     und den neuen     Kippzustand        aufrechterhält.    Zum       Rückkippen        wird    die     Kathodenverstärkertriode    :ge  sperrt.  



  Bei derartigen Impulsgeneratoren mit einem sättig  baren     Magnetkern    im     Regelkreis    für das     Spannungs-          zeitprodukt    der an die Belastung     abzugebenden        Im-          pulse    ist die     Löschwicklung    des Kernes ständig     mit          einer    Stromquelle verbunden.

       Fehlen        irgendwelche     Vorrichtungen zur     Verhinderung        oder        Löschung    des       Kernes,    so     wird    der Kern     :

  durch    den Strom ,aus der  Stromquelle -gelöscht, sobald     idie    der     Belastung        zu-          geführte        Energie    auf einen die Sättigung des     Kernes          nicht    mehr     aufrechterhaltenden        niedrigen    Wert     iab-          gesunken    ist.

   Um :dies     ;zu    verhindern,     sind        Schalt-          stufen        vorgesehen,    wobei nun     allerdings    das Problem  auftritt, wie die durch den     Strom,aus    der     Stromquelle          verursachte        Löschung    des Kerneis so lange verzögert  werden kann, bis die Schaltstufe gesperrt hat.

   Würde  .der Kern     nämlich    gelöscht wenden, bevor     ian    die  Schaltstufe eine Sperrspannung     angelegt    ist, so würde       idie        beim    Löschen des     Kernes        in        ihm        auftretende          Flussänderung    :

  seiner     Steuerwicklung        ,eine        Spannung              induzieren,    welche einen solchen Wert und eine solche       Polarität    aufweist,     @dass    der leitende     Zustand    der       Schaltstufe    ,aufrechterhalten bleibt.

       Die        Schaltstufe          kann    so     lange    nicht     sperrten,    bis die     mhr        zugeführte          Steuerspannung        taufeinen        vollbestimmten        niedrigen     Wert     ;abgesunken        ist.    Zum     -Sperren    der Schaltstufe  sind     dementsprechend    zwei     Massnahmen    .erforderlich:

    Der     durch    die Schaltstufe     fliessende    Ström muss ge  sperrt oder zumindest drastisch     reduziert    werden,       und    -es muss während     dieser        Stromreduktion    jede       wesentliche        Flussänderung        im    Kern     vermieden     werden.  



       Im        Impulsgenerator        nach    der     Erfindung        wird          idies        dadurch        erreicht,        dass        idann,    wenn durch     idie          Löschwicklung        ides-    Kernes     in        der        Steuerwicklung          eine    den Schalter nach     ,

  der    Entladung der in     der     ersten Verzögerungsstufe gespeicherten     Energie    in       iseinen    leitenden Zustand erhaltende     Spannung        in-          duziert        wird,

      die     ian    die     Steuerwicklung        .angekoppelte     zweite     Verzögerungsstufe        durch    Lieferung     einer    von  dem am Ausgang des     Schalters        auftretenden    Impuls  abgeleiteten     Spannung    -an     die        Steuerwicklung    ,der  Kern im :

  gesättigten Zustand gehalten     wird    und     an-          ,schliessend        die    zweite     Verzögerungsstufe    dem Aus  gang des Schalters     eine        zur        Sperrung        ides        Schalters     ,dienende     Spannung        zuführt.     



  Ein     Ausführungsbeispiel        ider        Erfindung    wird  unter     Bezugnahme    auf die Zeichnungen erläutert.  Von den: Figuren zeigen:       Fig.    1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemä  ssen     Impulsgenerators;          Fig.    2     Spannungskurven,        idie    sich an verschie  denen     Stellen    der in     Fig.    1 dargestellten     Schaltung     ergeben.  



  Eine     Spannungsquelle    10     liefert    an     idie        Eingangs-          klemmen    12A und 12B     ides        Impulsgenerators    eine       konstante    Spannung.

   Die     Klemme    12A     führt        zu        einer          Reihenimpedanz,    welche     in        Fig.    1     als    Widerstand 14       dargestellt    ist.

       Eine    erste     Verzögerungsstufe    16     äst          mit        ihren        Eingangsklemmen        ian        Iden        Widerstand    14       ,und    ,an- die     Klemme    12B     angeschaltet.    Der Wider  stand 14 hat einen hohen Widerstandswert verglichen       mit    dem Wellenwiderstand     ider        Verzögerungsstufe    16.

    Diese     erste    Verzögerungsstufe ist eine     speichernde     Verzögerungsleitung, deren gespeicherte Energie in  den     Belastungskreis    entladen     wird.     



  Das     Ausgangssignal        ider    ersten     Verzögerungsstufe     16     wird    einer elektronischen Schaltstufe 18 von der  Art eines     Stromstoss-Schalters        zugeführt.        Eine    Steuer  stufe 20 erzeugt     Steuerimpulse    zum Sperren ,der  Schaltstufe 18.

   Die Schaltstufe 18 kann     beispiels-          weise    ein     Thyratron,        ein        Thyristor        oder    eine     Vier-          schicht-Diode        enthalten.     



  Die     Schaltstufe    18 ist über     eine    Diode 22 ,an  die Primärwicklung 24 eines Transformators 26 ge  schaltet. Die Sekundärwicklung 28 des Transforma  tors ist an die     Eingangsklemmen        einer    zweiten Zeit  verzögerungsstufe 30 angeschaltet,     deren    Verzöge  rungszeit     .grösser    ist     ,als    die der ersten     Verzögerungs-          stufe.    Das     Ausgangssignal    der zweiten Verzögerungs-    stufe 30 wird den beiden     Klemmen    32A und 32B  des Belastungskreises zugeführt.

   An die Klemme  32A des Belastungskreises ist auch die     Primär-          wicklung    24 des Transformators angeschlossen. Ein  Magnetkern 34, der zwei     magnetische        Remancnz-          zustände    hat, ist     induktiv    mit der :an den     Klemmen     32A und 32B liegenden     Steuerwicklung    36     gekoppelt:     Eine     Löschwicklung    38 ist     induktiv        mit    dem :

  Kern  34 gekoppelt und über     einen        WUerstand    40     an        ;die          Eingangskle4nmen    12A und 12B angeschaltet. Der  Belastungskreis. besteht aus den     Seriewiderständen          R1,        R2    ...

       R.,    welchen nacheinander Impulse von       einer    -dritten     Verzögerungsstufe    42     zugeführt        werden.          Diese        drittle    Verzögerungsstufe ist an     idie        Klemmen     32A     rund   <B>32B</B>     angeschlossen    und     derBelastungskreis     äst     ebenfalls    an den     dritten        Verzögerungskreis    42       ,angeschlossen.     



  Die Widerstände     R1,        R2   <B>...</B>     Rn    können beispiels  weise die vier Wicklungen eines :aus     Magnetkernen          bestehenden        Verschiebungsregisters    sein.  



  Der Kern 34 regelt     :das        Spannungs-Zeitprodukt          ider    der Belastung zugeführten     Impulse    -auf     einen     vorgegebenen Wert. Der     Kern    34 hat     idieselben    cha  rakteristischen Eigenschaften wie die Kerne     des        Be-          lastungskreises    und     unterliegt    denselben     Umgebungs-          bedingungen    wie die Kerne des     Belastungskreises.     



       Fig.    .2 zeigt die Spannungskurven, die sich<B>im</B>  Betrieb bei der Anordnung gemäss     Fig.    1 ergeben.  Der     Iden    Vorgang :auslösende     Impuls    wird     der        Span-          nungsquelle    20     im    Zeitpunkt 0     .geliefert,    wie     idies     die Kurve 50 der F     ig.    2 zeigt;

   durch     diesen        Impuls          wird        idie        Schaltstufe    18 geöffnet.     Die        erste        Ver-          zögerungsstufe    16, welche von     ider        Spannungsquelle     10 über     Iden    Widerstand 14     aufgeladen    wurde,     liefert     die     gespeicherte    Energie ,an     :

  die        Belastung    während       einer        Zeitspanne,    welche     gleich    der     idopp        elten    Ver  zögerungszeit der     ersten        Verzögerungsstufe    16     äst.     Dies -ist -durch die     Kurvenform    52 wiedergegeben,       welche    von der Spannung     V1        auf        Iden    Wert 0       innerhalb    eines     Zeitinbervalles    2D übergeht,

   welches       im        Zeitpunkt    0     beginnt.        Die        Spannung    an den Ein  gangsklemmen der     Verzögerungsstufe    16     äst        V1     und an den     Ausgangsklemmen        V2.     



       Wenn    nur ein     aus        einem        Widerstand    bestehender  Belastungskreis ,an die     Ausgangsklemmen    des     ersten     Verzögerungskreises 16 angeschaltet wäre, so würde       idie    sich     .an    der Belastung ;

  ausbildende     Spannung    eine       Rechteck-Impulsspannung    der Dauer 2D1     @sein.        Da     aber der Kern 34 und     die        Steuerwicklung    36     ian        die          Ausgangsklemmen    32A     und    32B     angeschaltet        sind,          bewirkt    der die     Steuerwicklung    36 durchfliessende  Strom,

   dass     dieser    Kern nach     idem        Auftreten        einiger          Voltmikrosekunden        gesättigt        wird,

      wobei die     hierzu     benötigte Zeitspanne durch     idie    Grösse     und    die cha  rakteristischen     Eigenschaften        ides    Kernes und der  Wicklung 36     bestimmt        sind.    In     .diesem        Zeitpunkt     besteht     praktisch    ein Kurzschluss für die     Ausgangs-          wicklung    des ersten     Verzögerungskreises,        wodurch          ,

  die    Spannung V4     @an        Iden    beiden     Ausigangsklemmen     32A und 32B beträchtlich     reduziert        wind.    Die     Dauer         des Spannungsimpulses     V4    und     idie        Spannung    selbst  ist durch die Kurve 54 wiedergegeben.

   Es     ist    zu  beachten,     @dass    die erforderlichen     Voltmikrosekunden,     durch welche     die    Kerne     des        Belastungskreises        in     ihren Zustand magnetischer     Remanenz        gebracht        wer-          ,den,    im     wesentlichen    gleich Odem Produkt von T  und V4 sind.  



  Der von der ersten     Verzögerungsstufe    16 über  die elektronische     Schaltstufe    18 gelieferte Strom hält  weiter     den    Magnetkern 34 im Zustand     id'er        Sättigung.     Am Ende     des        Intervalles    2D1 ist die Energie,     welche     zuvor in der     ersten        Verzögerungsstufe    gespeichert  war, verbraucht;

   in diesem     Zeitpunkt        würde        ider     Kern 34 -das Bestreben     haben,        durch    den der     Lösch-          wicklung    38 an den     Klemmen    12A und 12B     zu-          geführten        Strom        gelöscht    zu werden.

       Wenn    aber  sofort     ein    Löschen     stattfinden        würde,        würde        in        der          Steuerwicklung    36 eine Spannung induziert, die zur  Folge hätte, dass die Schaltstufe 18 in ihrem     öff-          nungszustandgehalten        würde.    Es russ     :daher        ;

  das          Löschen    des     ,genannten    Kernes verzögert     wenden,          damit    der     erste        Verzögerungskreis        1@6    für den     näch-          sten        Arbeitszyklus        schnell        wieder    aufgeladen werden  kann.  



  Das Löschen des Kernes 34 und das Sperren der  Schaltstufe 18 wird dadurch bewirkt, dass Energie  von Odem     Impuls        abgeleitet        wird,    welcher :an     den          Belastungskreis    an den Klemmen 32A und 32B ab  gegeben wird, wodurch der     Kern    34     in        seinem    er  regten     Zustand        gehalten        wird,    bis     die        Schaltstufe    1.8  gesperrt werden kann.

   Es wird Energie von dem dem  Belastungskreis     zugeführten        Impuls    abgeleitet, um  den     Sperrkreis    in Gang zu setzen, welcher aus dem       Transformator    26 und     idem        zweiten        Zeitverzögerungs-          kreis    30     besteht,    und zwar über     zwei        verschiedene     Wege.

   Erstens     wird    ohne     wesentliche        Verzögerung     über den     Transformator    26     Impulsenergie    Odem zwei  ten     Verzögerungskreis    30 zugeführt.

   Die Verzögerung  des Kreises 30 ist derart, dass der     verzögerte        Impuls     an der     Steuerwicklung    36 des Kernes 34     .gerade     kurz vor dem     Zeitpunkt        eintrifft,    in welchem     die          Schaltstufe   <B>18</B> gesperrt     werden        soll.        Diese        Energie     hat eine solche Polarität, dass der Kern     .34    weiter  in     seinem        Erregungszustand        gehalten    wind.

   Es     ward     also     eine    Löschung     des        Kernes    34     während    der  kritischen     Sperrzeitspanne    P     verhindert.     



  Gleichzeitig mit der     Zufuhr    von     Energie    zu     der     zweiten Verzögerungsstufe über :den Transformator  26 wird in     umgekehrter        Richtung        zusätzlich    Energie  des     ursprünglichen    Impulses der zweiten     Verzöge-          rungsstufe        zugeführt.    Diese Energie     wird    danach dem       Transformator        zugeleitet,    welcher während der kri  tischen     Sperrphase    :

  dieselbe der     Schaltstufe    18 zu  führt. Die Polarität     ;dieser    zugeführten Spannung       V3    ist derart, dass     die    Schaltstufe 18     gesperrt    wird.  



  In     Fig.    2 ist die -an Ader     Schaltstufe    18     liegende     Spannung die     Differenz    zwischen den     Spannungen          V2    und     V3.    Diese Spannung bestimmt, ob die       Schaltstufe    18 weiter Strom     durchlässt        odergesperrt          wird..    Aus     den    Kurven 56 und 58, welche     die    Span-         @nungen        V2    bzw.

       V3    wiedergeben,     sieht    man,     @d@ass     die Polarität der Spannung sich     umkehrt    und die  Spannung     während    der kritischen Sperrperiode nega  tiv wird.  



  Dadurch,     dass        eine    negative     Spannung,        nämlich     ,dann,     wenn        V3        grösser    ist :

  als V2, geliefert     wird,     wird die     Schaltstufe    18 -in einer sehr     kurzen    Zeit  spanne .gesperrt,     wonach    der Kern 34     gelöscht    wird  und der     Ladevorgang    der ersten Verzögerungsstufe  wieder     beginnt.        Weineine    aus Halbleitern     bestehende     elektronische Schaltstufe     verwendet    wird,

   hat     zweck-          mässigerweise    die     Diode    22     eine        Defektelektronen-          Speicherzeit,    die grösser ist als die der Schaltstufe       ;selbst.     



  Es ergibt sich aus dem     Vorstehenden,        @dass    das       Zeitintervall        zwischen    :den     steuernden        Impulsen,    die  von der     Impulssteuerstufe        ,abgeleitet    wenden,     ver-          ringert    wird,

       während    !die     Verwendung        magnetischer     Elemente     für        die        Steuerung        ider        Volt-Sekunden    der  dem Belastungskreis zugeführten Energie ermöglicht  wird.

   Dadurch, dass     der        elektronischen        Schaltstufe     seine in der Polarität     umgekehrte        Spannung        zugeführt          wird,    wird     de        Abschaltzeit        verringert,        obwohl        Strom     von der     Spannungsquelle    10     fliesst.    Wenn     es    sich um  Impulse hoher Wiederholungsfrequenz handelt,

       russ     der Widerstand 14     klein    .und der     Strom        dement-          sprechend    gross     sein,    d.     h.    grösser     Aals    der     Haltestrom     der     Schaltstufe    18.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Impulsgenerator für induktive Belastungen, wel cher eine erste von einer Stromquelle gespeiste Ver- zögerungsstufe enthält, deren einer Ausgang über einen elektronischen Stromstoss-Schalter mit einer Be- lastung verbunden ist,

   wobei der Belastung I> idie in der genannten Verzögerungsstufe gespeicherte Ener gie in Form eines Impulses zugeführt wird, wenn sich der elektronische Stromstoss-Schalter in seinem leitenden Zustand befindet und :die ,genannte Ver- zögerungsstufe wieder ;

   aufgeladen wird, wenn [der !elektronische Stromstoss-Schalter gesperrt ist, wobei ,die Sperrung des Schalters über eine zweite Ver zögerungsstufe durch, Spannungskopplung erfolgt,

   und nach Wiederaufladung der ersten Verzögerungsstufe der Belastung über den wiedergeöffneten Stromstoss- Schalter ein weiterer Impuls zugeführt wird und wel cher Generator ferner zur Regelung des Spannungs- zeitproduktes der an die Belastung abgegebenen -Im- pulse einen magnetisch

   sättigbaren Kern mit einer an der Stromquelle angeschlossenen Löschwicklung und einer parallel zur Belastung geschalteten Steuer wicklung aufweist, dadurch :gekennzeichnet, @dass :

   dann, wenn durch die Löschwicklung,(38) des Kerns (34) in der Steuerwicklung (36) eine den Schalter (18) nach der Entladung der in der ersten Verzögerungs stufe (16) gespeicherten Energie in seinen leitenden Zustand erhaltende Spannung induziert wird, die an ,die Steuerwicklung <B>(36)</B> angekoppelte.

   zweite Ver- zögerungsstufe .(30) durch Lieferung einer von dem am Ausgang des Schalters (18) :

   auftretenden Impuls abgeleiteten Spannung ,an die Steuerwicklung (36) der Kern (34) im gesättigten -Zustand gehalten wird und anschliessend die ,zweite Verzögerungsstufe (30) ,dem Ausgang des Schalters (18) eine Dur Sperrung ides Schalters (18)

   dienende Spannung zuführt. UNTERANSPRUCH Impulsgenerator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet; dass !der Eingang der zweiten Ver- zögerungsstufe (30) :an idie Sekundärwicklung (28) eines Transformators .(26) angeschlossen -ist;

   dessen Primärwicklung (24) in Reihe ,zwischen ider Belastung (R1 ... R.) und dem Schalter (18) geschaltet ist, dass die zweite Verzögerungsstufe @(30) eine -Zeit- verzögerung !aufweist, welche mindestens ;

   angenähert ,gleich oder Sperrzeit des Schalters (18) zwischen @auf- einanderfolgeoden, von der ersten Verzögerungsstufe (16) ian .:

   .die Last abgegebenen Impulse ist, und !dass die erste Verzögerungsstufe (16) eine Verzögerung aufweist, die kürzer ist als idie Verzögerung der zweiten Verzögerungsstufe (30).