DE1489327A1

DE1489327A1 - Elektrische Entladungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1489327A1
Application number: DE19651489327
Authority: DE
Inventors: Holtje Malcolm C
Original assignee: General Radio Co
Current assignee: General Radio Co
Priority date: 1965-01-28
Filing date: 1965-08-12
Publication date: 1970-09-03
Also published as: US3339108A; NL6600650A; DE1489327B2; GB1116111A

Description

Elektrische Entladungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Entladungsvorrich~ tungen und sie betrifft insbesondere Schaltungen zur Speisung von Speichermitteln, wie Kondensatoren, mit elektrischer Energie, die sich zum Erzeugen eines Lichtblitzes Über Entladungsvorrichtungen, wie beispielsweise eine Gasentladungsröhre nach Art des Strobotron, entladen lassen.

Beim Betrieb von Strobotron oder entsprechenden Röhren besteht für die Höchstgeschwindigkeit, mit der das Blitzen erfolgen kann, eine grundlegende Begrenzung, nämlich die Entionisierungszeit der Röhre. Obwohl sich diese Zeit durch die Konstruktion der Röhre in gewissem Umfange steuern läßt, bleibt sie für die maximale Blitzfolge eine Begrenzung. Wenn an die Röhre, bevor ihre Entionisierung erfolgt ist, mehr als eine bestimmte kritische Spannung angelegt wird, entsteht eine Dauerentladung (-sog. "holdover*), so daß der normale Betrieb" der Blitzröhre ausge-

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schlossen ist. Bei bestimmten Arten von Blitzröhrenschaltungen kann der vährend einer solchen Dauerentladung fließende Strom die Blitzröhre rasch zerstören, soferndie Schaltungen nicht durch Verwendung einer Schutzvorrichtung kompliziert werden. Die bisher verwendeten einfachen Blitzröhrenschaltungen varen also nicht in der Lage, sich der theoretischen Blitzfolgegrenze, die zur Entionisierungszext reziprok ist, zu nähern.

Demzufolge ist ein Hauptziel der Erfindung die Schaffung von verbesserten Blitzröhrenschaltungen und insbesondere von Schal-· tungen zum Zuführen elektrischer Energie in Strobotronröhren.

Sin weiteres Ziel der Erfindung sind Schaltungen zu» Speisen von Kondensatoren und entsprechenden Speicherraitteln mit elektrischer Energie«

Ein weiteres Ziel der Erfindung sind verbesserte Schaltungen der vorerwähnten Art, die mit verhältnismäßig niedrigen Speisespannungen betrieben werden, sQÖaß sich bequem PestkörperschalVorrichtungen verwenden lassen.

Ein noch weiteres Ziel der Erfindung sind Schaltungen der vorerwähnten Art, bei denen man sich die Eesonanzaufladewirkungen bei

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Wegfall der l@ngel der bisher bekannten Schaltungen dieser Art zunutze nacht.

Bin zusätzliches Ziel der Erfindung sind verbesserte Schaltungen zum Speisen von Gas en ti adungs vorrichtungen u. dgl. axt elektrischer Energie, bei denen eine Dauerentladung verhindert wird, indem gewährleistet ist, daß die Speisespannung für eine Zeitspanne, die zumindest so groß ist, vie die Bntionisierungszeit, unterhalb der Dauerentladungs-Spannungsschyelle bleibt·

Sin weiteres Ziel der Erfindung sind Schaltungen der vorerwähnten Art, die sich ohne wesentliche Erhöhung der Spitzenströme oder Betriebsspannungen und bei minimaler Veränderung der Parameter der Schaltung über einen weiten Arbeitsfrequenzbereich einstellen lassen«

Ein zusätzliches Ziel der Erfindung ist eine verbesserte Schaltung sum schrittweise erfolgenden Aufladen einer elektrischen Speichervorrichtung bis auf einen gewünschten Spannungswert.

Bin noch weiteres Ziel der Erfindung ist eine Blitzröhren-Speisekreisschaltung mit einer einstellbaren Kapazität zwecks Erzielung einer maximalen Licht ausbeute über einen weiten Bereich von

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Blitzfolgen, die zu ihrem einwandfreien Betrieb leeine weiteren ' Einstellungen erJErderlich macht.

Jtfeitere Ziele der Erfindung sind Blitzröhrenschaltungen mit aussergewöhnlich hohen, an die theoretische Grenze heranreichenden Blitzfolgen, die bei diesen Blitzfolgen zuverlässig arbeiten; Blitzröhrenschaltungen mit ungewöhnlich hohem Wirkungsgrad sowie Blitzröhrenschaltungen u. dgl., die selbst bei Niederfrequenzbetrieb keine großen Induktivitäten erfordern und doch eine regulierte Ausgangsspannung liefern.

Zusammenfassend, und ohne die Absicht einer Beschränkung des Erfindungsbereich§ienthält die Vorrichtung nach der Erfindung gemäß einer ihrer Ausführung^ formen eine Blitzröhre nach Art einer Stroboskopröhre mit einem an ihre Hauptelektroden angeschlossenen Kondensator zum Zuführen der den Blitz bzw. die Blitze erzeugenden elektrischen Energie. Der Kondensator wird aufgeladen über einen Transformator mit einer Primärwicklung, die an eine elektrische Energiequelle und an einen Halbleiterschalter zur Steuerung des Anlegens dieser Energie an den Transformator angeschlossen ist und mit einer Sekundärwicklung, die an den Kondensator so angeschlossen ist, daß sie einen Resonanzaufladekreis mit einem Aufladegleichrichter bildet. Die Zündelek-

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trode der Röhre ist an einen Zündkreis angeschlossen, der ausserdera eine monostabile Schaltung zum Zuführen eines Impulses ' in den Halbleiterschalter zündet, um diesen leitend zu machen. Die Impulsdauer ist so eingestellt bzw. gewählt, daß sie gleich der oder etwas größer als die Entionisierungszeit der Röhre ist. Die Aufladediode ist so gepolt, daß sie die während des Leitens des Schalters in der Sekundärwicklung erzeugte Spannung sperrt, den während des Zusämmenbrechens des Magnetfeldes in dem Transformator nach dem Impuls erzeugten Strom jedoch durchläßt. Ein regenerativer Rückkopplungskreis_jsündet die monostabile Schaltung nach einer Verzögerung erneut, so daß nach dem anfänglichen Zünden bzw. Auslösen der monostabilen Schaltung die Erzeugung sich wiederholender Impulse bewirkt wird. Jeder Impuls aus der monostabilen Schaltung ladet den Kondensator schritt- oder ratenweise auf. Wenn der Kondensator bis auf den gewünschten Spannungswert aufgeladen worden ist, wird die Rückkopplung automatisch unterbrochen zum Beenden des Arbeitens der monostabilen Schaltung.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer üblichen Strobotron- oder entsprechenden Blitzvorrichtungsspeisekreisschaltung der bisher

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verwendeten Bauart,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Arbeitsweise bzv. der Kennlinie der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild einer anderen Bauart der bisher bekannten Stroboskop- oder entsprechenden Blitzvorrichtungsspeisekreisschaltung zum Erzielen einer verbesserten Arbeitsweise bei schnelleren Blitzfolgen,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Arbeitsweise bzw. der kennlinie der Schaltung nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Schaltbild einer verbesserten Blitzspeisekreisschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Arbeitsweise bzw. der rennlinie der Schaltung nach Fig. 5,

Fig. 7 ein entsprechendes Schaltbild einer verfeinerten Schaltung gemäß der Erfindung zwecks Erzielung einer vereinfachten Arbeitsweise über einen weiten Frequenzbereich und

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Pig. 8 eine graphische'Darstellung der Arbeitsweise bzw. der kennlinie der Speisekreisschaltung nach Fig. 7.

Fig. 1 zeigt die ÜbMchste bisher zum Speisen einer Strobotronröhre Qd* dgl. oder einer entsprechenden Blitzvorrichtung mit Energie verwendete Speisekreisschaltung. Gemäß dieser Schaltung wird ein an die Hauptelektroden der Röhre PT angeschlossener Kondensator C (oder Kondensatoren oder eine sonstige Speichervorrichtung) über einen Widerstand R aufgeladen und beim Anlegen eines aus einem Zündstromkreis 2 kommenden Impulses an die Zündelektrode der Eöhre über die Röhre periodisch entladen. In der graphischen Darstellung nach Fig. 2, in der die Spannung an den Ordinaten und die Zeit an den Abszissen aufgetragen sind, bedeuten E die Speisespannung, E die erforderliche Betriebsmindestspannung, E_ß die kritische Dauerentladungsspannung, t, die Sntionisierungszeit der Bohre FT und t_Q die für den Kondensator G zum Erreichen der Betriebsmindestspannung E_Q erforderliche Zeit. Die Hochstfreqüenz, bei der die Röhre PT axt der erforderlichen iichtafegabe (output) Blitzen kann, beträgt:

Venn E annähernd E sein soll, dann ist

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t_o ^ 3 R C .

Nach der elementaren Schaltungstheorie ist nachweisbar, daß

1og„ E

B-E_h .

Bei einer typischen Strobotronröhre ist

RC a 150/a see ^ 1430/u see;
₁ 10ÖÖ ^x

η 1000-1ΌΟ

t = 3RC = 429Ou sec;

und £_m = 10⁶ = 233 Hz ^m

Wenn die Betriebsfrequenz 233 Hz übersteigt, nimmt die Betriebsspannung und folglich die Lichtausbeute pro Blitz ab. Bei der typischen Blitzröhrenschaltung dieser Art nimmt B_, sofern die Blitzfolge auf 400 Hz gesteigert vird, bis auf
82,5 % ihres normalen Wertes ab. Dies ist etva die maximale Frequenz für einen zuverlässigen Betrieb. Für nur gelegent-

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lieh gebrauchte Röhren ist ein Betrieb bis zu 1 000 Hz möglich, wobei dann B bis auf 50 % des Nennwertes absinkt und die Lichtausbeute pro Blitz etwa 15<■% des Nennwertes beträgt, da die Energie sich mit dem Quadrat der Spannung verändert und auch der Wirkungsgrad bei niedrigeren Spannungen abfällt.

Bei diesen niedrigen Betriebsspannungen wird das Zünden der Röhre sehr schwierig und es besteht die Möglichkeit einer Fehl zündung. Wenn de? Kondensator über die Röhre nicht vollständig entladen wird, bleibt etwas von seiner Ladung zurück, so d£ der nächste Aufladezyklus mit einer an dem Kondensator vorhandenen Spannung beginnt, so daß die Spannung zu dem Zeitpunkt t, über Ej₁ liegt. Sofern dies vorkommen sollte, entsteht eine Dauerentladung. Der Dauerentiadungsstrom durch die Blitzröhre wird durch Aufladen des Widerstandes R auf einen sicheren Wert begrenzt. Der Betrieb kann jedoch nicht eher wiederaufgenommen werden als bis E beseitigt oder bis unter E^ gesenkt worden ist.

Eine bekannte Technik zum Erzielen einer besseren Leistung bei höheren Blitzfolgen bedingt, wie in Fig. 3 gezeigt, das Ersetzen des Aufladewiderstandes R durch eine Induktivität L und eine Diode D. Der Kondensator C wird jetzt über die Induktivität L und die Diode D aufgeladen. Die in der graphischen Darstellung

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nach Fig. 4 veranschaulichte Aufladekurve hat den Hauptvorteil einer Verbesserung der Steilheit der Aufladekurve. Die Tatsache, daß diese Aufladekurve bei Null beginnt, trägt dazu bei, die Spannung bis zu dem Zeitpunkt t_d niedrig zu halten, während der steile Abschnitt der Kurve die ziemlich schnelle Energieübertragung auf den Kondensator darstellt. Darüber hinaus beträgt die Endspannung E aufgrund der bei der Induktivität L möglichen Resonanzaufladung das Zweifache von E, so daß die Speisespannung E die Hälfte des bei dem Widerstandaufladekreis nach Fig. 1 erforderlichen Wertes betragen kann. Die Diode D verhindert bei der normalen LC-Schwin— gung der Schaltung das Entladen des Kondensators zurück in die Stromquelle E. Auch hier läßt sich durch Anwendung der einfachen Schaltungstheorie nachweisen, daß die Resonanz-Aufladefrequenz f durch die Beziehung

2f = 1 cos /E-E₁. ^

gegeben ist.

Bei dieser typischen Blitzröhrenschaltung beträgt die maximale Blitzfrequenz f

0V

f = 2f - 1 * cos"¹ /1OOO-100 V 963 Hz

^m T150 χ icr* V 1000

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ρ ·.. -■ ■ ■

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*"· I ι *"■

Bei Ativendung der Technik nach Fig. 3 läßt sich die Blitzröhre FT des vorherigen Beispiels also bei ihrer vollen Lichtausbeute von 5 W bis auf 963 Hz betreiben. Dies macht es erforderlich, daß

E_Q * 1000 V,

5 V =1/2 CE₀* f_ra, und

^c "■ -10 - 0.0104 »f _m 1Ό⁶ x 963 '

Obwohl ein solches induktives Resonanz-Aufladesystem ein viel besseres Arbeiten bei hohen Blitzfolgen herbeiführt, ist die tatsächliche maximale Blitzfolge jedoch nicht vesentlich verbessert. Die maximale Blitzfolge ist noch veit von der theoretischen Grenze 1 entfernt.

Außerdem gibt es noch weitere arteigene Mangel. Wenn beispielsweise die Stroboskop- oder eine ähnliche Vorrichtung mit einer Über f liegenden Blitzfolge betrieben vird, bleibt von dem vorherigen Blitz etwas Energie in der Induktivität zurück. Demzufolge steigt die Spannung an dem Xondensator C schneller an, so daß sie zu dem Zeitpunkt t_d höher ist als E_n. Dadurch wird eine Dauerentladung erzeugt. Bei der vorliegenden Schaltung

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nach Pig. 3 ist nichts vorgesehen, um den Strom beim Auftreten einer Dauerentladung zu begrenzen, so daß die Blitzröhre rasch zerstört sein wird, sofern nicht eine Schutzvorrichtung verwendet vird. Die Induktivität L ist ferner notwendigerweise ziemlich groß und macht bei Vergrößerung des Blitzkondensators (zur vollen Lichtausbeute bei niedrigerer Blitzfolge) immer größere Spitzenströme aus dem Speisestromkreis erforderlich, sofern nicht die Induktivität L bei Veränderung der Kapazität in ihrem Wert geschaltet, d. h. ebenfalls verändert vird.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile und Beschränkungen jedoch veitgehend behoben. Fig. 5 zeigt beispielsweise eine erfindungsgemäß gebaute Schaltung, die ohne die vorstehend erörterten Mängel bei dem theoretischen Höchstwert 1 ange-

t_d näherten Blitzfolgen betrieben werden kann· Diese ScHaltung hat außerdem den Vorteil, daß die Speisespannung E einen beliebigen geeigneten Wert haben kann, so daß sich für Transistoren günstige niedrige Spannungen verwenden lassen. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Transformator T mit einer Induktivitäts-Primärwicklung L und einer Induktivitäts-Sekundärwicklung L vorgesehen, deren'Windungsverhältnis mit 1:n bezeichnet ist, wobei η einen beliebigen geeigneten Wert haben kann.

009836/0164 ' ·' '

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Die Polarität der WickiUangen ist dAirch die angrenzenden Punkte angedeutet. Die Sekundärwicklung L ist an die als Kondensator G dargestellten Speichermittel so angeschlossen, daß eine ResonanzHtefladeschaltung mit einer Aufladediode D entsteht, wobei der Kondensator C₁ vie vorher, an die Hauptelektroden der Blitzvorrichtung FT angeschlossen ist. Ein als Transistor dargestellter Halbleiterschalter S ist so eingerichtet, daß er einen Stronucreis von äe& Gileichstromquelle E über die Primärvsric^lung I₅ schließt. Bei enem NPN-Transistor, dessen lollektor an das untere Ende' άβτ friwclririGklung L angeschlossen ist und dessen iroittor geerdet oder an die Masse mit dem Potential Vp gelegt ist, während die. Piusklemme +E der Gleichstromquelle an das obere Ende der Priraärvicklung L angeschlossen ist, ist die Basis des Transiftorschalters S an einen Impulsgeber 4 angeschlossen_t der positive Impulse erzeugt, deren Dauer gleich der oder etvas großer als die Entionisierungszeit t_d ist. Der Impulsgeber 4 ^iM durch den Zündkreis 2 betätigt, der außerdem, i&rie vorstehend beschrieben, die Strobotronröhre zvecks Entladung des rondensators, Θ zündet.

Die vorstehend beschriebene Schaltung nach Fig. 5 arbeitet wie folgt; Es sei angenommen, daß die Blitzvorrichtung FT soeben geblitzt hat und daß der Kondensator G völlig entladen ist.

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Der normalerweise nicht leitende oder "abgeschaltete" Schalter S vird durch einen Impuls mit einer Dauer t, aus dem Impulsgeber 4 leitend gemacht oder "eingeschaltet". Dadurch vird eine Spannung nE in die Sekundärwicklung L des Transformators T induziert· Aufgrund der Polarität der Wicklung spannt diese Spannung die Diode D ihrer Durchlaßrichtung entgegengesetzt vor (back-biases), so daß kein Strom in den Speicherkondensator C fließt· Somit bleibt also die Spannung an der Röhre FT für eine Zeitspanne gleich t, auf Null. Während dieser Zeitspanne steigt der Strom in der Primärwicklung L linear bis auf

¹P

Die in der Primärwicklung L gespeicherte Energie erreicht den Wert

1/2 Li² = E²td² . Nach der Zeitspanne t, schaltet die Schaltvorrichtung S, ab.

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Das in dem Transformator T zusammenbrechende Magnetfeld induziert in die Sekundärwicklung L eine Spannung mit umgekehrter Richtung, so daß die Diode in Durchlaßrichtung vorgespannt vird. Die in der Induktivität des Transformators T gespeicherte Energie vird jetet im Wege der Sesonanz in den Kondensator C übertragen, so daß dieser auf eine Spannung E_Q (Fig. 6) aufgeladen vird. Polglich ist

1/2

^2LP

vorin L = η L . Die Ladezeit beträgt s ρ

t_o - t

Die Kapazität des Speicherkondensators C vird durch die Betriebsdaten der Strobotronröhre bei maximaler Blitzfolge bestimmt· Die Ladezeit t_Q-t_d läßt sich jedoch durch Verkleinern von L_ so klein vie erforderlich machen. Venn L halbiert und

S S

das Windungsverhältnis η konstant gehalten vird, so vird auch

.A

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L halbiert. Um die gespeicherte Energie konstant zu halten, muß E um >-=— verringert verden, so daß der Spitzenstrom um y/T vermehrt bzv. gesteigert vird. Die maximale Blitzfolge ist dann

f __ = 1 a 1 .
^m

Es ist also eine Annäherung an die maximale theoretische Blitzfolge und trotzdem eine Verhinderung von Dauerentladungen möglich.

PUr einen Betrieb über einen veiten Frequenzbereich läßt sich die Blitzvorrichtung FT nicht nahe bzv. bei ihrem maximalen Nennvert vervenden, sofern der Entiadungskondensator C nicht verändert verden kann und nicht mehrere Bereiche vorgesehen sind. Bei einer typischen praktischen Schaltung können vier Bereiche sechs-zu-eins bei einer rondensatorveränderung von 216 zu 1 vorgesehen verden· Für Niederfrequenz-Betrieb kann der Entladungskondensator C auf einen größeren Wert geschaltet und die Energie pro Blitz proportional gesteigert verden» Bei einer Energieübertragung der vorstehend beschriebenen Art im Vege der Resonanz muß auch die in dem Transformator T ge-

γι. \ Xfi

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speicherte Energie proportional zunehmen. Dazu ist eine entsprechende Abänderung der Schaltung erforderlich.

Sofern die Zeit des Leitens des Schalters S und die Induktivitäten des Transformators im gleichen Verhältnis vermehrt werden vie die Steigerung der Entladungskapazität, bleiben alle "Spannungen und Ströme gleich und die Energie pro Blitz vird vie gewünscht vermehrt. Die vermehrte Aufladezeit ist Icein Problem, da die Zeitspanne zwischen den Blitzen der Stroboskopröhre für geringere Blitzfolgen proportional verlängert vird. Eine Veränderung der Induktivität des Transformators über einen veiten Bereich Xbeispielsweise 216 Π) ist jedoch nicht zveckmäßig.,

Die vermehrte Energie pro Blitz läßt sich auch durch Erhöhung der Speisespannung oder durch Verlängerung der Zeit des Leitens der Schaltervorrichtung S um die Quadratwurzel des Verhältnisses der Kapazitätssteigerung ( d. h, um 15:1) erreichen. Diese Veränderungen bevirken, daß der Spitzenstrom um die Quadratwurzel der Veränderung des rapazitätsverhältnisses (d. h, um 15:1) vermehrt bzw. erhöht vird· Beschränkungen der Halbleiter-Schaltvorrichtung S machen solche Strom- oder Spannungserhöhungen unerwünscht.

Demzufolge ist nach einem in Fig» 7 veranschaulichten veiteren

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Merkmal der Erfindung eine neuartige Technik zum Speichern von mehr Energie pro Blitz vorgesehen, ohne daß Veränderungen der Speisespannung, des Stromes oder an dem Transformator erforderlich sind. Die mit den in Fig. 5 dargestellten Schaltungs— elementen übereinstimmenden Schaltungselemente haben die gleichen Bezugszeichen, so daß die entsprechenden Anschlüsse nicht veiter beschrieben zu werden brauchen. Eine monostabile Schaltung oder ein Impulsgeber 6, die bzw. der die Impulse mit einer Zeitdauer t^ zum Einschalten des Schalters S zuführt, wird von dem gleichen Zündkreis 2 ausgelöst, der die Stroboskopröhre FT zündet, und sie besitzt eine regenerative Rückkopplungsschleife FL mit einer Verzögerungsvorrichtung und einem Gatter, Das Gatter 8 wird von einer Flip-Flop- oder einer bistabilen Schaltung 10 gesteuert, die in Auswirkung des Zündkreises auf einen Zustand und in Auswirkung des Aufladens des Kondensators C auf die gewünschte Spannung auf ihren anderen Zustand umgeschaltet wird. Zu dem letztgenannten Zweck wird eine Lawinendurchschlagsvorrichtung, beispielsweise eine Zewierdiode D , verwendet· Die Zenerdiode D ist zwischen dem Einstelleingang der Flip-Flop-Schaltung 10 und der Anschlußstelle des Transistorkollektors sowie dem unteren Ende der Primärwicklung L angeschlossen

Die Schaltung nach Fig. 7 arbeitet wie folgt: Ein Impuls aus

•A

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dem Zündkreis läßt die Stroboskopröhre FT aufblitzen, so daß ihre Speichervorrichtung, beispielsweise der Kondensator C, entluden vird. Gleichzeitig führt der Zündkreis 2 der mono-

' stabilen Schaltungbder dem Impulsgeber 6 einen Impuls zu, so daß diese bzVi dieser einen Impuls mit einer Dauer t_d erzeugt, wobei außerdem die Fli^lop-Schaltung 10 auf ihre Ausgangsstellung zurückgestellt wirdi so daß das Gatter 8 geöffnet ist. Der Impuls sas der «enostabiien Schaltung 6 schaltet den Transistorschalter 8 für eine Zeitspanne t ein. Während dieser Zeitspanne ist die Diode D ihrer Durchlaßrichtung entgegengesetzt vorgespannt, so daÄ an der Röhre FT keine spannung auftritt und sie völlig entionisieren kann» A* Snde des Impulses t_d vird der Transistor

• 8 abgeschaltet, so dafl die in dem Transformator T gespeicherte Bnergie in Wege der Resonanz in den Kondensator C Übertrugen vird. Vi* durch die Sntladung»kennlinie nach Fig. 8 veranschaulicht, vird die Spannungäes Kondensators C schritt- oder ratenweise bis auf •iz«t& Wert e erhöht, der wesentlich niedriger sein kann als die erforderliche Betriebsspannung E_Q. Der Kondensator ladet für eine mit Hilf* des Verzögerungsgenerators 12 festgelegte Zeitspanne auf.

_$ A» Sud* dieser Versögerungszeitspanne vird durch das offene Gatter 8 de« Eingang der »onostabilen Schaltung 6 ein Impuls zugeführt,

■ der bewirkt, daß die monpstabile Schaltung einen zweiten impuls

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mit einer Zeitdauer t^ erzeugt, der den Transistor S erneut einschaltet (d. h. leitend macht) und vorübergehend Energie in dem Transformator T speichert. Die Verzögerung ist so eingestellt, daß zvischen den Impulsen t, ein Zwischenraum entsteht, der Zeit läßt zum übertragen der Energie aus dem Transformator T in den rondensator C-, Nach dem zweiten Impuls t-, wird die Spannung des Kondensators C, vie in Fig. 8 gezeigt, auf den Wert e₂erhöht. Durch die monostabile Schaltung 6 werden in gleicher Weise aufeinanderfolgende Impulse erzeugt, vobei das Ende jedes Verzögerungsimpulses die Erzeugung des nächsten Impulses aujs der raonostabilen Schaltung 6 einleitet. Dieser Vorgang dauert an, bis die Spannung in dem rondensator C den erforderlichen Wert E_Q erreicht. Diese Spannung wird durch die Zenerdiode D bestimmt. Da die Sekundärspannung mit Hilfe des Windungsverhältnisses zu der Priaärspannung in Beziehung steht, läßt sich die Kondensatorspannung in dem Niederspannungs-Primärkreis bestimmen. Wenn der Primärkreis die Spannung der Zenerdiode D_z tiberschreitet, wird diese leitend und schaltet sie die Flip-Flop-Schaltung 10 um, die das Gatter 8 schließt. Darauf werden durch die »onostabile Schaltung 6 keine Impulse mehr erzeugt und das System bleibt bei vollständig aufgeladenem Kondensator C in Ruhe, bis ein Zündimpuls das Aufblitzen der Vorrichtung FT herbeiführt, die Flip-Flop-Schaltung 10 auf ihren Ausgangszustand zurückstellt

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bzw. umschaltet und die monostabile Schaltung 6 erneut einschaltet.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Schaltung nach Fig. 7 und 8 ist ohne Rücksicht auf den Nennwert des Kondensators im wesentlichen die gleiche. Wenn der Kondensator zum Erhalten einer maximalen Lichtausbeute aus der Röhre FT verändert wird, ändert sichdie Anzahl der Aufladeraten oder -teilbeträge, wobei jedoch der Betrieb stets weitergeht, bis der Kondensator bis auf den erforderlichen Spannungswert E aufgeladen ist. In der Schaltung sind keine Veränderungen erforderlich.

Bei Erhöhung der Kapazität kann die feststehende Verzögerungszeit zum Ermöglichen des vollständigen übertragens der Energie im Verlaufe jedes Übertragungsintervalls aus dem Transformator T in den Kondensator C unzureichend werden, so daß bei Beginn des nächsten übertragungsIntervalls in dem Transformator T etwas Strom hineinfließen kann. ,Dies beeinträchtigt den Betrieb der Schaltung jedoch nicht. Während des nächsten Übertragungsintervalls wird der Strom aus dem Vorherigen Intervall lediglich zugeschlagen und somit die Energieübertragung pro Zyklus vermehrt. Die einzige Auswirkung besteht in einer

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Erhöhung des Spitzenstromes über die Schaltvorrüitung S. Sofern dies unerwünscht wird, hält eine Strombegrenzungsvorrichtung in dieser Schaltung den Aufladespitzenstrom auf einem feststehenden Wert. Dann sind zum Erreichen der endgültigen Betriebsspannung des JCondensators einige zusätzliche Auflade te übe träge erforderlich.

Bei dieser Schaltung ist eine Dauerentladung nicht möglich, solange die Dauer der Impulse t_d mindestens so groß ist wie die Entionisierungszeit der Röhre, da an dem Entiadungskondensator t, Sekunden nach einer Entladung keine Spannungsvermehrung auftreten kann.

Die Schaltung nach der Erfindung arbeitet bei geeigneten Strobotron und gleichartigen Röhren bei einer Frequenz von 7 000 Hz, was bedeutet, daß sie sich der theoretischen Ar— beitshöchstfrequenz der Röhre sowie dem theoretischen maximalen Wirkungsgrad nähert. Es kann eine die Verwendung eines Transistorschalters S zulassende niedrige Speisespannung und ein kleiner Transformator (mit beispielsweise L = 3 mH und L = 1,2 H) verwendet werden. Die Ausgangsspannung wird durch die Zenerdiode D genau reguliert.

Es lassen sich mit Hilfe verschiedener Schaltungselemente be-

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stimmte Vorteile der Erfindung erzielen. Beispielsveise kann innerhalb des Bereichs der Erfindung anstelle eines Transformators eine einfache Induktivität verwendet verden. Wenn jedoch zur Steuerung des Stromflusses aus der Stromquelle E in die Induktivität hinein ein Transistorschalter vervendet wird, muß die Spannung der Stromquelle mit dem Transistor vereinbar sein.

Zur Erfindung gehört alles dasjenige, vas in der Beschreibung enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen« vas abweichend von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt. .

JB/too - 16 992

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Claims

PATENTANWALTS

PATENTANWALT DIPL.-INO.RICHARD MOLLER-eORNER PATENTANWALT DIPL.-INO. HANS-HEINRICH WtV

BERLiN-OAHLEM · PODBiELSKiALLCE «a _ . München 22 · widenmayerstrabse 4·

TELEFON: 7« Zt 07 · TELEORAMME: PSOPINDUS — X.H ^ TELEFON: 22 BS BS · TELEGRAMME: PROPINDUS

Berlin, den 1t. August

General sadio vest Concord, MassaelmsetU

Patentansprüche ι

/ 1J Elektrische Entladungsvorrichtung «it einer aasen eine« m die flBhre angeschlossenen Kondensator elektriscBer Energie für die Bntladong» «ine« aieichrichter und einer Obf r den Gleichrichter an den Kondensator ans*- schlossenen InduktiTitlt, gekenaseichnct durch Kittel (4 BSV« 6 «ad s) son Anlegen eines elektrischen Bnerffieiapilses an die Indoktiritlt, wobei der Oleichrichter (D) so gevolt ist· dal er die in Verlaufe des Iajwlses in die Indmktivittt (L_ft) la« dnsierte spmrnmtg sperrt «ad nach de« Znffals (t^) «thread des Tal sssnnbrechens des Magaetfeldes der ZnduxtivitXt ft ro« as» der induktivität (L.) in den Kondensator (C) nitftsa ItAt, «thread die Dauer des !«pulses (t_d) Mindestens so fro« ist vie die Entionisienaigsseit dar «kr« (PT).

2. Vorrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, da· dia xndulctivitlt aas der Sekimdlrwickleng (L^) eisas Trcnsfor«a·

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FERNSCHREIBER: 01*4057

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tore (T) besteht, «ι denen Priaftrwlckluag (L ) der (t^) «gelegt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, MnTOh gekennseichnet, dme die Mittel »u» Anlegen der Impulse (t_d) aas eine« Halblei türschalter (3) bestehen, der an «Ue Primlrwlcklung (L ) «ige»chlo«*en 1st.

4« Vorrichtung n»ch Anspruch 1» dadurch gekennxoichnet, daß die filttel xw» Anlege» der Impulse (t_d) aus eine» Iap-ulsgeber be~ stehen, wobei Mittel vorgesehen sind, die bewirken, dafl der Inpulsgeber wiederholte Iepulse er*eugt, bit der rondensator (C) bis axf eine rorb«stij«ite spannung (e_q) aufgeladen worden 1st.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (3) zu» Zünden der Röhre (FT) «weck» Erxeugrang eines Blitses, wobei die Mittel zu* Anlegen der l*pulae (t_d) durch die Zündungsmittel (S) gesteuert werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennseichnet, dafl die Kittel BU« Anlegen der !«pulse (t_d) eiaen aaf die zündungaitittel (a) ansprechenden Impulsgeber (4 bsw. €) enthalten »am

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Lrseugen eines Impulses (t_d) «it einer Dauer, die Mindestens ' gleich der Eationisierungsxeit der Röhre (PT) ist, wobei Mit· tel, die Bewirken, daß der Xtapulsgober eine vorbes tissue zeit nach den snde des vorherigen Impulses einen «eiteren Impuls (t_d) und danach diese Impulse wiederholt erzeugt, und Kittel vorgesehen sind, die auf das Erreichen einer vorbest isst ten Spannung (^₀) des Kondensators (c) ansprechen zur Beenden der erzeugung- der Impulse (t^)·

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das wiederholte Erzeugen von Impulsen durch den Impulsgeber bewirkenden Mittel einen zwischen den Ausgang und des Hingang des Inpulsgebers (6) angeschlossenen und eine verzögerung*— schaltung (12) sowie ein satter (8) umfassenden nockkopplungs-» kreis enthalten, wobei die die Erzeugung der impulse beendenden Mittel eine bistabile Schaltung (10) zur steuerung des Qatters (8) enthalten, die in Auswirkung der Zundungsalttel (2) auf einen Zustand und in Auswirkung der spannung des Kon·· densators (C) auf ihren anderen Zustand geschaltet wird·

8· Vorachtung nach Anspruch 7, dadurch gekeimzeichnet, dad zu» Umschalten der bistabilen Schaltung (10) auf ihren anderen Zustand in Auswirkung der spannung des Kondensators (C) eine' Lawiiiendmrchschlagsvorrichtung (D^) vorgesehen ist.

•Λ

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9. rerriehtma m saarittveiseB evfalffeadati Auflade* einer elek» trieeae« lyeiearlaataaf tots saa Exveichea elaer voxbe* ■ Itili Of—Bj. gefeaameeiefeaet Atrch ldttel

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(C), «ob«l «la D^«lsg«b«r (β) alt «la« iad «la«i Atttgangt dan Xapuligcbcr «β dl« TorOberg·- lMBd«A S^ielMMitMl (L₁) OuehlittiMld· NLtMl (3), MIttel ■it rnimmr ft^aif ιΜΝ|«ι«Μ)ΐ»υιιlrrtiiiy (it) rai JmMdblimMm AHsgMgs d·· Xapalsgek·!· (C) aittels soekkoyplvBg «t dot Mf *·· TfI igrtii· IMd Kittel vor9«s«h«u dl« «af di« ■Wi« der elektriaelMM BM19U la der syetelwivonlclitaae (C)

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10· VMviektMf aatffc ABspvuek 9» dadmeh fetamMiehMt* da· si« Mitt·! «ar taUaioaf der Speicharvorrlcbtmg (C) amthllt·

11· Varrleataafaaoa Aupraea 10, d

Mittat (t) foi|iii>« slad, aa mac* dar Eatladaag der

(C) die eajag voa Taynieea (t_d) daseh dea ir (6) ea

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It. vorrichte*? aacrli Ansprach 11, daten* gleise Ichmet, da· fserfcittdmmgsaittel «la Gatter (S) enthalt«*· vsbai dl· Mittat mai legümen dar Brsemgmg dar IMfMlM Mittal (10) na öffmaa das satter* (I) enthalten, »thread dia Mittal sw mterbrechem dar Ttrblatfaag Mittel «am fehllesen das aatters (I) aathalta«·

13* Verrichtung aaok mayneh 11, dadurch gakaaaiBalsiaiat, da· Im* Ikavalagabar am «irnar aoaoatabllai toliafttavf (#) Wataht «ad dal dia Mittal s«a Ofltaaa md tehlleian das dmttars (I) a*s alaar bUtabUa« lekaltaaf (10) «astalia«·

14. naktrlaeha Bntlatg1itwtg, gil aaaieldawt durch HltsrSla« (pt) sdt sval Batla4aMgaalaktro<S«n, dareh

(C), einen Twsttit (T) adt elaer PrlaftraiellaBf (L ) «ad einer SeloauStraleftlam« (L^), dar «bar eiaen dlaieiapieiitar (ö) am den TimAaaiatw (C) angeschlossen 1st» «ntal alae a&aktvi» sote GaaxglaettBtl· (B)₉ Mittal adt alaaai Ralhlaitaraahaltar (I) sä« semllesem elaea etroaBrelses aas dar QaeUa (κ) dia rrla«rvltfKle«f {t_m)₉ awneetablle Mittal as«

isen sä« Miefen an dem Sehalter (s), so das dar Schalter (S) leitend wird ws4 in der »elcandtevlcklwmf (t_e) eiaan elaaV trisceher Baerglelarnls eraaaft« dar <nelchri«lit*r (D) so

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polt tat, dad «r «thread tea elektrischen Energieimpulses die indusiarte Spannung sperrt« jedoch vShrend des Zusaav» aenbrechens des Magnetfeldes In desi Transformator (T) nach de« Xsjpuls (t_d) einen 3 t ro« durchlaßt. Mittel zum Zünden der Blitzröhre (PT) und der «onostabilen Schaltung tu* er» sengen der xapulse, einen regenerativen Hlclkoj>plungskrei3 _r dor den Ausgang der ac*ostabuen schaltung (6) an ihren eingang anschließt und eine VersVgerungsvorrichtung (la) sovle ein cutter (0) enthllt, und eine mp-Plop-Schaltung (to) vorgesehen ist, die das satter bei« Zünden der «anostabilen Schaltung (6) SJfftoet und es schließt, venn der Kondensator (0) bis auf eine vorbestiamte Spannung (n_Q) auf geladen worden ist.

19» Vorriebtang nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, das die nip-Plop~schaitung (10) «it Mitteln (d_s) versehen ist, die an die Prlalrricklung (L ) angeschlossen »ind, u* zu •redtteln, ob der Kondensator (C) auf seine vorbestimte Spannung aufgeladen «orden ist.

16« Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekenueiahnet, daß die letstgenaonten Mittel ans einer Lawinend») chschlags-schaltimg (D_m) bestehen.

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