DE2364483A1 - Bezugspunktpotential-kompensationsschaltung - Google Patents
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Description
κ..
DR.E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2364483
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
telefon: 381233 2000 HAMBURG 50,21 · Dezember 1973
W. 26147/73 2o/Vo
Fuj i Xerox Co., Lt d.
Tokio (Japan)
Bezugspunktpotential-Kompensaticnsschalturig
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bezugspunktpotential-Kompensationsschaltung,
zur Verwendung in Phasensteuereinrichtungen und insbesondere auf einen Kompensationsstromkreis, in welchem das Bezugspotential eines Einschaltelements im Ansprechen auf
Schwankung in der Einspeisungsfrequenz und/oder der Speisespannung variiert wird bzw. sich ändert, so daß
die phasengesteuerte Wellenform nicht durch Schwankungen in der Speisespannung beeinflußt wird.
Beim Steuern einer Last durch Phasensteuerung beispeilsweise in Temperatureinstelleinrichtungen
vom Phasensteuertyp wird eine Kosinuswellenform
(Fig. 1-a) oder eine Sägezahnwellenform Vc, welche von einer Wechselspannungsquelle durch einen Integrationsstromkreis
erhalten wird, einer Steuerspannung Vd
überlagert, welche die Temperatur der Last wiedergibt.
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Die resultierende Wellenform wird mit einer-konstanten
Spannung Vp verglichen» und ein Impuls wird an einem Koinzidenzpunkt A erzeugt, um eine Lastspannung mit
einer Wellenform V^, wie in Fig. 1-b gezeigt, zu erhalten.
Viele Phasensteuerstromkreise sind zum Aufschalten eines Signals auf eine Last bekannt, um ein Lastspannungssignal, wie in Fig·. 1-b gezeig't, zu erhalten. Typischerweise
weisen diese Phasensteuerstromkreise ein Thyratronelement auf, welches im Ansprechen auf den vorgenannten
Impuls ein. Steuersignal bei einem bestimmten ausgewählten Phasenwinkel parallel an dLe zu steuernde Last anlegt.
Der Phasenwinkel bestimmt den Betrag der Spannung, die an die Last angelegt wird; In bezug auf, die Fig. 1 wird
ein Punkt A bei irgendeiner Veränderung der Amplitude der Steuerspannung Vd, welche ihrerseits durch Temperaturveränderung
bewirkt wird, bewegt bzw. verschoben. Dementsprechend kann die Lastspannung V. gesteuert werden.
Falls der Stromkreis für eine 60 Hz-Spannungsquelle vorgesehen ist und falls es erwünscht ist, ihn an eine
5o Hz-Wechselspannungsquelle anzuschließen» verändert sich die Kosinuswellenform von der in Fig. 2-a mit ausgezogener
Linie gezeigten Form zufolge eines Unterschieds im Integrations Vorgang, und als Ergebnis hieivon verändert sich öle Phasensteuer-Wellenform, wie es in Fig. 2-b
gezeigt ist. D. h., da_ die Periode Tg bei 60 Hz
kleiner ist als die Periode T5 bei 5o Hz, ist die maximale
Spannung Vcg kleiner als die maximale Spannung
Vc5 , und es besteht die Beziehung
C*6o , °( 5o
A6o 1So
Demgemäß ergibt der Betrieb hei 5o Hz im Vergleich zu dem bei
60 Hz einen größeren Effektivwert der Phasensteuerspannung für de Steuerspannung Vd. Entsprechend kann die Ein-
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richtung in Temperatureinstellgeräten nicht sowohl für 5ο-als auch für 6o-Hz-Energiequellen verwendet
werden.
Zusätzlich führt, wenn die Speisespannung · schwankt, eine festgelegte Bezugspunktspannung zu.
einer ähnlichen Unannehmlichkeit. Wenn die Speisespannung sich erhöht, verschiebt sich der Punkt A
zum Punkt A', wodurch der Einschaltwinkel und die
Lastsparmung mit dieser Erhöhung in der Spannung bemerkenswert
erhöht i^erden. Um die Lastspannung konstant zu
halten, muß der Einschaltwinkel kleiner werden.
Um die oben genannten Nachteile zu beseitigen, sieht die Erfindung eine Einrichtung zum Variieren
der Bezugsspannung Vp in automatischer Weise vor, wobei diese von der Veränderung in der Speisespannungsfrequenz
abhängt, so daß der Einschaltwinkel der Lastspannung V. konstant gehalten und unabhängig
von der Frequenzsdiwankung ist. Außerdem wird gemäß
der Erfindung die Bezugsspannung Vp automatisch verändert,
wenn die Speisespannung schwankt, um auch diesen Effekt zu kompensieren.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1-a und 1-b zeigen den Phasenwinkel und
die Lastwellenform für ein Steuersignal bzw. die zugehörige Lastspannung,
wobei das Bezugspunktpotential fest ist. Fig. 2-a und 2-b sind der Fig. 1 entsprechende
Diagramme,die jedoch "den Einfluß der Speisespannungsfrequenzänderung auf die
Ausgangsspannung zeigen.
Fig. 3-a und 3-b sind Diagramme, die die Einflüsse der Amplitudenschwankung der Speisespannung
auf die Ausgangsspannung zeigen. Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm einer Bezugspunktpotential-Kompensationsschaltung
gemäß der Erfindung.
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In Fig. H ist die primäre Seite eines Transformatiors
T1 mit einer Energiequelle N verbunden, und
die sekundäre Seite ist mit einem Widerstand R4 und
einem Kondensator C^ verbunden. Die Impedanz
des Kondensators CL und die Spannung parallel zu diesem
erhöhen sin, wenn die. Frequenz von 60 auf 5o Hz verändert wird. Die Kondensatorspannung wird durch
eine Diode D„ gleichgerichtet und durch einen Glättungsstromkreis
geglättet,welcher Kondensatoren C„, C~
und einen Widerstand R3 aufweist. Eine festgestellte
Spannung erscheint an einem Punkt e, und dieseist eine Funktion der Speisespannungsfrequenz und/oder der
Amplitude, wie es aus den Fig. 2 bzw. 3 zu ersehen ist. Diese festgestellte Spannung entspreicht der Spannung
Vp oder Vp1, welche in den Fig. 2 bzw, 3 gezeigt sind.
Vp wirkt als eine Gitter- bzw. Steuerspannung für einen programmierbaren Unijunktionstransistor PUT.
Das an einem Anschluß a erzeugte Signal entspricht der Spannung Vc gemäß den Figuren 1 bis 3. Vc kann
direkt abgegriffen werden oder von der Energiequelle N in Fig. 4 hergeleitet werden, wobei die gezeigte
Wellenform am Anschluß a durch Vollwellengleichrichtung des Ausgangssignals von der Energiequelle N hergeleitet
wird.
Das an dem Anschluß c hergeleitete Signal entspricht der Spannung Vd der Fig. 1 bis 3. Vd
ist ein Fuhlsignal, dessen Amplitude bei Veränderungen des Wertes des Parameters, welcher abgefühlt oder
gemessen wird, sich verändert. Demgemäß verringert, falls die Temperatur der zu fühlende und zu regelnde Parameter
ist, Vd in der Ausführungsform gemäß·Fig. 4
ihren Wert, wenn sich die Temperatur erhöht und umgekehrt. Dies kann durch Einsetzen eines Phasenumkehrtferstärkers
zwischen den Sensor und die Diode D1
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durchgeführt werden. Selbstverständlich könnte abhängig von der Stromkreisbemessung Vd sich mit erhöhender
Temperatur erhöhen und mit sinkender Temperatur sich verringern.
An einem Anschluß d wird das zusammengesetzte Signal Vc und Vd, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt,
gebildet. Das zusammengesetzte Signal wird an die Anode des Transistors PUT angelegt. Der Transistor
PUT zündet, wenn die Anodenspannung Vc und Vd die Steuerspannung Vp leicht überschreitet, um den
Kondensator C1 über den Transistor PUT und den Impulstransformator
in dessen Kathodenstromkreis zu. entladen. Demgemäß wird ein Trigger-Impuls von der
Sekundärseite des Impulstransformator an die Phäsensteuerschaltung
angelegt. Wie vorangehend erläutert, kann dieser Impuls in üblicher Weise verwendet werden,
um ein einem Thyratron entsprechenden Element zu zünden, welches den Phasenwinkel steuert, bei welchem
eine Lastspannung V. an eine Last angelegt
wird. Die Last kann eine elektrische Einrichtung zum Heizen eines bestimmten Bereichs sein, beispielsweise
eine wärmefixierende Station in einem elektrophotographischen Vervielfältigungsgerät. Die Lastspannung
kann direkt von der Energiequelle N abgenommen werden. Sie kann um 9o phasenverschoben (wie in den
Fig. 1 bis 3) oder auf andere Art und Weise zur Anwendung durch die Phasen-Steuerschaltung verarbeitet
werden.
An einem Anschluß b wird eine Serie von Impulsen wie gezeigt hergeleitet, um vollständige Entladung
des Kondensators C1 jedesmal dann sicherzustellen,
wenn die vollwellengleichgerichtete Spannung Vc Null wird. Diese Impulse werden entweder durch Differentiation
von Vc oder des Ausgangssignals von der Energiequelle N
hergeleitet. Unter der Annahme, daß der abgefühlte Para-
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meter beispielsweise die Temperaturesich im Betrieb
erhöht, wird demgemäß Vd sich verringern. In der Darstellung gemäß Fig.' 1, wo das Bezugspunktpotential
(welches der gewünschten Temperatur in einem bestimmten Bereich^beispielsweise der warmfixierenden Station eines
elektrophotographsichen .Vervielfältigung^geräts,entspricht,
welche konstant' gehalten werden soll) festgelegt ist, wird der Punkt A nach rechts verschoben.
Demgemäß wird die Erzeugung des Trigger-Impulses durch den Transistor PUT \erzogert, um demgemäß die EIN-Zeit
der Spannung V, zu verringern. Die EIN-Zeit der
Li
Spannung VL ist durch den sch^raffierten Bereich von V.
in Fig. 1 gekennzeichnet. Die Verringerung der EIN-Zeit führt zu einem LastspannungsabfalT, wodurch der
Betrag der erzeugten Wärme an der warmfixieranoen Station
verringert wird, um die Temperatur auf die vorgenannte gewünschte Temperatur zu reduzieren.
- Die Probleme, welche, auftreten, falls die Speisespannungsfrequenz oder deren Amplitude sich verändern,
sind vorangehend in bezug auf den Stand der
Technik erläutert worden.
Gemäß der Erfindung wird, wenn die Amplitude der Speisespannung, wie in Fig. 3 dargestellt, sich erhöht,
Kompensation durch Veränderung der Amplitude des Bezugspotentials Vp erzeugt. Das erhöhte Bezugsspannun^potential
ist mit Vp1 bezeichnet. Durch Erhöhen der Bezugsspannung von Vp auf Vp1 verschiebt sich der
Einschaltwinkel auf den Punkt A*'. Daher wird die Einschaltzeit der Lastspannung V, in den Fig. verzögert.
Demgemäß wird die Erhöhung in der Speisespannung durch die Verzögerung^der Einschaltzeit von Vj kompensiert.
Das oben genannte Prinzip wird auch auf Frequenzveränderungen der Energiequelle N9 wie in den Fig.
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_7_ 236*483
2-a und 2-b gezeigt, angewendet. Demgemäß lädt das Auftreten von Schwankungen in der Speisespannung
den Komdensator C4, wobei die Ladespannung gleichge- ·
richtet und durch die Diode D2 geglättet und dem GlättungsStromkreis
zugeführt wird, so daß eine Gleichspannung Vp proportional zur EingangsSchwankung der
Speisespannung am Punkt e erscheint. Wie aus dem Vorangesagten ersichtlich ist,' verändert sich die Spannung
Vp selbsttätig im Ansprechen auf die Speisespannungs-*
frequenz und/oder deren Spannung, Demgemäß wird der Effektivwert der phasengesteuerten Wellenform in der
Phasen-Steuerschaltung nicht durch die Speisespannungsschwankungen
beeinflußt. Der Frequenzdetektorstromkreis kann von dem in Fig.Λ gezeigten RC-Typ sein
oder er kann irgendein anderer Stromkreis-oder ein Element sein, welches Signale erzeugt, dessen Amplitude
eine Funktion der Speisespannungefrequenz ist. Beispielsweise karn er ein Stromkreis vom RL-Typ
sein.
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Claims (3)
- 236AA83Patentansprüche1J Bezugspunktpotential-Kompens ationss chaltung für eine phasensteuernde Steuer-Schaltung, welche den Wert eines vorbestimmten Parameters steuert, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Signals, dessen Amplitude sich periodisch mit der Zeit ändert, eine Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Signals, dessen Amplitude eine Funktion des vorbestimmten Parameters ist, eine·. Einrichtung zum Addieren des ersten und des zweiten Signals zum Erzeugen eines dritten Signals, eine, auf das erste Signal ansprechende: Einrichtung zum Erzeugen eines vierten Signals, dessen Amplitude eine Funktion-der Frequenz des ersten Signals und welches für einen gewünschten Wert des Parameters repräsentativ ist, und durch eine Einrichtung zum Vergleichen des dritten und des vierten Signals zum Erzeugen eines fünften Signals, wenn das dritte und das vierte Signal im wesentlichen einander gleich sind, wobei das fünfte Signal an die Phasen-Steuerschaltung angelegt wird, so daß die Phasen-Steuerschaltung den Parameter auf dem gewünschten Wert unabhängig von Frequenzoder Amplitudenveränderungen des ersten Signals aufrechterhalten kann.
- 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des ersten Signals eine Energiequelle zum Erzeugen eines sinusförmigen Signals aufweist, dessen Frequenz oder Amplitude· Veränderungen unterworfen ist.
- 3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des vierten Signals einen RC-Integrationsstromkreis aufweist.A09827/0793k. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des fünften Signals einen Unijunktionstransistor (PUT), wobei das dritte Signal an die Anode des Transistors und das vierte Signal an die Steuerelektrode angelegt wird,und eine Entladeeinrichtung im Stromkreis mit dem Transistor aufweist, wobei die Phasen-Steuerschaltung an die Kathode des Transistors angeschlossen ist, so daß, wenn das dritte Signal leicht größer als das vierte Signal ist, das fünfte Signal als Impuls zum Einleiten des Arbeitens der Phasen-Steuerschaltung angelegt wird.409827/0793
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