DE2409927C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Start- und Betriebsschaltung für eine eine Anode und eine Kathode mit vorgegebener Anheizzeit aufweisende gasgefüllte Röhre, wie beispielsweise eine Deuteriumlampe. Im besonderen betrifft die Erfindung eine automatische Startschaltung.

Die typischen gasgefüllten Lampen oder Röhren, wie beispielsweise Deuteriumlampen, benötigen eine Zeitverzögerung für die Kathoden-Aufheizung; es ist erwünscht, während dieser Aufheizzeit an die Heizwicklung eine höhere Spannung anzulegen, als für den späteren Dauerbetrieb erforderlich ist. Des weiteren kann bei derartigen Lampen die Zündspannung, d. h. die Spannung, bei welcher die Lampe zwischen Anode und Kathode zu leiten beginnt, infolge individueller Eigenschaften der Lampe innerhalb eines weiten Bereiches variieren. Beispielsweise kann in einer Deuteriumlampe die Zündspannung in einem Bereich von 125 bis 350 Volt liegen, während die Betriebsspannung bei 300 niA zwischen 40 und 100 Volt variieren kann. Eine weitere Eigenheit einer Deuteriumlampe besteht darin, daß der zur Herabsetzung der Anoden-Kathoden-Spannung unter 125 Volt erforderliche Strom ein bis zehn mA betragen kann. Des weiteren müssen Startschaltungen für eine derartige Lampe in der Lage sein, die Zündspannung laufend erneut an die Lampe anzulegen, bis die Lampe gezündet hat. Infolge des erwähnten weiten Bereiches, innerhalb welchem die Betriebsparameter einer gasgefüllten Lampe streuen können, verwendet man Startschaltungen, die eine Zündspannung gleich der höchsten möglichen Zündspannung liefern, um zu gewährleisten, daß alle damit verwendeten Lampen zünden; dies kann zu einer überhöhten Leistungsaufnahme und Wärmeverlustleistung der Lampe nach dem Zünden führen. In gleicher Weise kann bei Anlegen einer überhöhten Spannung an die Heizwicklung einer derartigen gasgefüllten Lampe, um deren Kathodenarbeitszeit abzukürzen, eine derartige überhöhte Spannung die Lebendauer der Lampe herabsetzen und eine übermäßige Wärmeerzeugung hervorrufen.

Der Erfindung liegt daher als Augabe die Schaffung einer Start- und Betriebsschaltung für derartige gasgefüllte Röhren, insbesondere für Deuteriumlampen zugrunde, mit welcher die vorstehend geschilderten, sich aus den Besonderheiten derartiger gasgefüllter Lampen ergebenden Probleme beim Start und beim Übergang zum Dauerbetrieb gelöst werden können. Insbesondere soll ein automatischer, wahlweise an unterschiedliche Lampen anpaßbarer Ablauf des Startvor-

Ii.

angs mit vorgebbarer Kathoden-Anheizzeit gewähreistet werden und die Notwendigkeit der Anlegung iberhöhter Heizwicklungsspannungen und überhöhter Zündspannungen, welche zu den eingangs erwähnten 3»einträchtigungen führen können, entfallen.

Zu diesem Zweck ist bei einer Start- und Betriebsschaltung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Schaltung die folgenden Schaltelemente in der angegebenen Verbindung enthält: Eine mit der Anode der gasgefüllten Lampe verbundene Zündspannungsquelle; eine mit der Anode verbundene Betriebsstromquelle, welche die gasgefüllte Röhre nach dem Zünden mit dem Betriebsstrom bei der annähernden Betriebsspannung der Röhre beaufschlagt; Schaltmittel zur Beaufschlagung der Heizwicklung der Röhre mit einer ersten Heizwicklungsspannung; eine Stromsteuervorrichtung zur Steuerung des Strotnflusses durch die gasgefüllte Röhre nach dem Zünden; eine Zeitverzögerungsvorrichtung zur Erzeugung einer annähernd der Anheizzeit der gasgefüllten Röhre entsprechenden vorgegebenen Zeitverzögerung, auf das Ende der Zeitverzögerungsperiode ansprechende Schaltmittel zur Beaufschlaung der Stromregelvorrichtung; sowie auf den Stromfluß durch die gasgefüllte Röhre nach der Zündung ansprechende Schaltmittel. mittels welcher der Heizwicklung der gasgefüllten Röhre nach deren Zündung eine zweite Heizspannung zugeführt wird, die kleiner als die erste Heizspannung

ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs-

form der Erfindung ist vorgesehen, daß die Heizwicklung oder Kathode der gasgefüllten Lampe mit einer Spannungsqulle verbunden ist, die zwischen einer ersten oder Anheizpannung und einer zweiten oder Betriebsspannung, die kleiner als die erste Spannung ist, umschaltbar ist. Die Anode der gasgefüllten Lampe ist mit einer Spannungsquelle verbunden, aus der zunächst Zündspannung und sodann nach dem Zünden eine jeregelte niedrigere Spannung an die Lampe angciceiwird. Der Stromregler wird nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung eingeschaltet, die allgemein gleich der für die Kathodenaufheizung erforderlichen Zeit ist und vom Ausgang eines Zählers einer Verriegelungsschaltung zugeführt wird, nachdem der Zähler einen vorgegebenen Zählwert erreicht hat. Die Zeitgeberimpulse für den Zähler werden mittels eines astabiauch automatisch ein Neubeginn der Zeitverzögerung für die erneute Anlegung der Zündspannung nacn einem Stromausfall gewährleistet .

Aus der USA.-Patentschrift 35 68 004 ist eine speziell für eine Vakuumröhre, und zwar insbesondere eine in einer Oszillatorschaltung betriebene Vakuumrohre vorgesehene Startschaltung bekannt, weiche wahrend der Aufheizung einer Vakuumröhre eine Beschädigung oder Zerstörung der Röhre durch zu hohe Verlustleistungen verhindern soll. Zu diesem Zweck wird bei der bekannten Vakuumröhren-Startschaltung die Rohre während der Aufheizung mit einer erhöhten Heizspannung beaufschlagt und die Anodenspannung '^η*^εΓΙ™¹" tierend jeweils nur kurzzeitig angelegt, bis sich die Vakuumröhre im normalen Betriebszustand befindet. Diese bekannte Startschaltung, welche somit ment mit einer durch einen einstellbaren Zeitgeber definierten Start- und Aufheizperiode, sondern mit intermittierender Beaufschlagung der Röhre mit der Anodenspannung bis zum Übergang der Röhre in den normalen Betrieb arbeitet, wäre für gasgefüllte Röhren unbrauchbar. So wäre es bei Anwendung der bekan—-" tung als Startschaltung für eine gasgefüllt vermeidlich, daß während der kurzzeitige tung der Anodenspannung während der Aufheizpenode solange also die Kathode noch nicht ganz aufgeheizt ist, die Kathode durch Ionenbombardement mit

die Kathode noch nicht ausreichend durch eine^s.e umgebende Elektronenwolke gegen ein derartigesjonen bombardement geschützt ware. °« Jf^™^ Startschaltung zugrunde liegende Prinzip'■ ^ se intermittierende Anschaltung derjofte spannung wahrend der (durch Beau ^schlag""8 ^m einer erhöhten Heizspannung abgekürzten) Aufhe zpe

riode, bis bei der jeweils ^^m^°^ZT^ mutierenden Anscha tung ^J^S^ den normaler Betneb estgestellt w ^{d 1}^ ^{som l} £^r Start einer gasgefüllten Rohre ^ genüber arbeitet die Startschal «J{

dung mit einer ^«""^^J^gher der sitiv vorgegebenen ^s^&^*™™*^£ Stromf.uß durch^^££^ Teil der Startschakung bUden _Been^ _der

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der für die Kathodenaufheming erforderlichen

schaltung vorgcscncn, uciau, uo^ ^,^ .„._ö~_o

Zeitverzögerung für jede erneute Einschaltung konstant bleibt.

Durch die Erfindung wird somit eine automatische Startschaltung für gasgefüllte Lampen mit einer Anode und Kathode geschaffen, welcher mittels einer Zeitverzögerung der Kathodenaufheizung der gasgefüllten Lampe Rechnung trägt und des weiteren gewährleistet, daß nach dem Zünden der Lampe diese mit einem geregelten Strom bei einer unterhalb der Lampenzündspannung liegenden Spannung betrieben wird und die ferner auch automatisch eine Verringerung der Heizleitstung nach dem Zünden der Lampe zur Kompensation der durch Hen Anodenstrom hervorgerufenen Verlustleistung bewirkt; durch die Erfindung wird ferner tung
un '

zeigt eine automatische Startschal-Lampe 10 mit einer Anode Heizwicklung 14. Gefüllte beispielsweise Deuteriumlampen, dienen Anwendungszwecke, wo eine Lichtquelle mit einem gegebenen Lichtspektrum benötigt wird, wie beispielsweise in der Spektralphotometrie. Eines der Hauptprobleme in Verbindung mit derartigen gasgefüllten Lampen besteht jedoch darin, daß innerhalb einer bestimmten Anzahl derartiger Lampen die Betriebsparameter der einzelnen Lampen jeweils von Lampe zu Lampe unterschiedlich sind. Beispielsweise kann die Zündspannung irgenwo in einem Bereich von

125 Volt bis 250 Volt liegen, während die Betriebsspannung, d. h. die Spannung zur Aufrechterhaltung der Leitung, nach dem Zünden der Lampe, einen Wert irgendwo im Bereich zwischen 40 bis 100 V bei 200 mA Betriebsstrom besitzen kann. Des weiteren kann der zur Verringerung der Anoden-Kathoden-Spannung unter 125 V erforderliche Strom einen Wert im Bereich zwischen 1 und 10 mA besitzen. Des weiteren benötigen die gasgefüllten Lampen dieses Typs eine Kathoden-Anheizzeit von 2,5 bis 3 Minuten, um nach dem Zünden eine einwandfreie Leitung zu gewährleisten.

In der folgenden Beschreibung werden repräsentative Werte der Schaltbauteile unter Bezugnahme auf den Betrieb einer Deuteriumlampe angegeben. Des weiteren sind die hauptsächlichen funktionellen Teile der Schaltung durch gestrichelt eingezeichnete Schaltblökke angedeutet und zum besseren Verständnis hinsichtlich der Funktion dieser Schaltblöcke bezeichnet. Diese nach den hauptsächlichen Funktionen zusammengefaßten Teilschaltungen umfassen einen Kathodenwicklungs-Spannungsschalter 16, einen Stromregler 18, eine Verriegelungsschaltung 20, einen astabilen Multivibrator 22, eine Rückstellschaltung 24 und eine Zählvorrichtung 26.

Der Heizfaden-Spannungsschalter 16 weist einen npn-Transistor 28 auf, dessen Emitter mit der negativen Klemme einer Gleichspannungsquelle Vi von beispielsweise 13 V Gleichspannung verbunden ist Die positive Klemme der Spannungsquelle Vi ist mit der Heizwicklung 14 über eine Leitung 29 verbunden; das andere Ende der Heizwicklung 14 ist über eine Leitung 30 und einen Widerstand 31 mit der Basis des Transistors 28 verbunden. Der Emitter des Transistors 28 ist über einen Widerstand 32 (3 Ohm) mit dem Kollektor verbunden; der Kollektor ist ferner mit der Kathode einer Vorspanndiode 33 verbunden, deren Anode mit der Leitung 30 zwischen dem Widerstand 31 und der Heizwicklung 14 verbunden ist

Die Anode 12 der Lampe 10 ist Ober eine Leitung 34 mit einer ersten und einer zweiten Spannungsquelle verbunden. Eine Wechselstromquelle 35 (350 V Wechselspannung) wird über einen Isoliertransformator 36 angeschaltet indem man mittels eines Schalters 37 den Stromkreis zwischen der Wechselstromquelle 35 und der Primärwicklung des Transformators 36 schließt 4s Die Sekundärwicklung des Transformators 36 liegt mit ihrem einen Ende an Masse, während ihr anderes Ende mit der Anode einer Diode 38 verbunden ist deren Kathode fiber einen Widerstand 39 (15 kOhm) mit der Lei tung 34 verbunden ist Auf diese Webe wird eine Halbwellen-Glekhricbtspannung über den Widerstand 39 zugeführt Die zweite Spannungsquelle V* (150 V Gleichspannung) ist mit ihrer poshiven Klemme über eine Diode 40 mit der Leitung 34 verbunden.

Der Stromregler 18 weist einen Operations- bzw. FunktionsverstSrker 42 und zwei npn-Transistoren 43 und 44 auf; der Kollektor des Transistors 44 ist über eine Leitung 45 mit der Basis des Transistors 28 des Heizwiddungs-Spannungsschalters 16 verbunden. Der Emitter des Transistors 44 liegt Ober einen Widerstand 46 (10 Ohm) an Masse; ferner ist der Emitter über eine Leitung 47 and einen Rückkopphmgswiderstand 48 (10 kOhm) mit dem negativen Eingang des Operationsbzw. Fuaktionsverstlrkers 42 verbunden. Der Ausgang des Operations- bzw. Funktionsverttirkers 42 ist über einen Widerstand 49 (100 Ohm) mit der Basis des Tran sistors 43 verbunden; der Emitter des Transistors 43 ist mit der Anode einer Diode 50 verbunden, deren Kathode mit der Basis des Transistors 44 und über einen Widerstand 51 (1 kOhm) mit Masse verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 43 ist über einen Vorspannwiderstand 52 (470 Ohm) mit einer Spannungsqeulle + Vi (15 V Gleichspannung) verbunden; diese Spannungsquelle liefert über eine Leitung 53 auch die Vorspannung für den Funktionsverstärker 42. Die Leitung 53 ist über den Stromqueüen-Überbrückungskondensator 54 (0,01 Mikrofarad) mit Masse gekoppelt. Über eine Leitung 55 erhält der Operations- bzw. Funktionsverstärker 42 auch eine negative Vorspannung - Vi (-15 V Gleichspannung); die Leitung 55 ist ebenfalls über einen Stromquellen-Überbrückungskondensator 56 (0,1 Mikrofarad) mit Masse gekoppelt.

Zwischen dem Stromregler 18 und der Verriegelungsschaltung 20 liegt ein Spannungsteiler mit den Widerständen 60 (11,8 kOhm) und 61 (18,2 kOhm) in Reihe zwischen der Spannungsquelle - V2 und einer Leitung 62, welche den Ausgapg der Verriegelungsschaltung 20 bildet Der Knotenpunkt zwischen den Widerständen 60 und 61 ist mit dem positiven Eingang des Kooperations- bzw. Funktionsverstärkers 42 verbunden.

Die Verriegelungsschaltung 20 weist einen pnp-Transistor 64 und einen npn-Transistor 66 auf; der Kollektor des Transistors 64 ist mit der Leitung 62 verbunden, an welcher die Ausgangsgröße der Verriegelungsschaltung auftritt Die Leitung 62 ist über einen Widerstand 67 (3 kOhm) auch mit der Basis des Transistors 66 verbunden. Der Emitter des Transistors 64 ist übe>- eine Leitung 68 mit einer positiven Spannungsquelle + Vi verbunden, die über Reihenwiderstände 69 (1 kOhm) und 70 (3 kOhm) auch mit dem Kollektor des Transistors 66 verbunden ist Der Knotenpunkt zwischen den Widerständen 69 und 70 ist mit der Basis des Transistors 64 verbunden. Der Emitter des Transistors 66 liegt über eine Leitung 71, seine Basis über einen Widerstand 72 (1 kOhm) an Masse. Die Verriegelungsschaltung 20 wird durch einen am Ausgang des Zählers 26 auftretenden Impuls in Gang gesetzt und zwar wire dieser auf der Leitung 75 auftretende Impuls über einer Widerstand 76 (1 kOhm) und einen Widerstand 78 (1 kOhm) der Basis des Transistors 66 zugeführt. Dei Knotenpunkt zwischen den Widerständen 76 und 78 isi über einen Glättkondensator 79 (10 Mikrofarad) mil Masse verbunden.

Als Eingangsgröße für den Zähler 26 dienen Zeitge berimpulse auf der Leitung 80, welche den Ausgang de; astabilen Multivibrators 22 darstellt Der Multivibratoi 22 weist einen pnp-Transistor 82 und einen npn-Transi stör 83 auf; der Kollektor des Transistors 82 ist mit dei Basis des Transistors 83 verbunden. Zwischen den Emitter des Transistors 82 und dem mit Masse verbun denen Emitter des Transistors 83 liegt ein Kondensatoi 84 (100 Mikrofarad). Die Basis des Transistors 82 lieg einerseits über einen Widerstand 85 (5,1 kOhm) ai Masse und ist andererseits fiber Reihenwiderstände St (1,6 kOhm) und 87 (1 kOhm) mit einer positiven Span nungsqueüe +Vi (+5 V Gleichspannung) verbunden Der Knotenpunkt zwischen den Widerständen 86 un< 87 ist über einen Widerstand 88 mit dem Emitter de Transistors 82 and über eine Leitung 80 mit dem KoI lektor des Transistors 83 verbunden.

Die Rückstellschaltung 24 erzeugt auf einer Leitunj 90 einen Rückstellimpuls zur Rückstellung des Zähler 26 auf NuIL Dk Rückstellschaltung 24 weist einen pnp Transistor 92 auf, dessen Emitter mit der Spannungs quelle + Vi und dessen Basis Ober einen Widerstand 9!

(10 kOhm) mit der gleichen Spannungsquelle + Vi verbunden sind. Die Basis des Transistors 92 ist ferner über einen Widerstand 94 (1 kOhm) und einen in Reihe damit liegenden Kondensator 95 (10 Mikrofarad) mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors 92 ist einerseits mit der Leitung 90 und andererseits über einen Widerstand 96 (220 Ohm) mit Masse verbunden.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schaltung erläutert: Zur Inbetriebnahme der Schaltung werden sämtliche Spannungen gleichzeitig eingeschaltet und gleichzeitig durch Betätigung des Schalters 37 auch die Wechselstromquelle 35 mit der Primärwicklung des Transformators 36 verbunden. Die Spannungsquellen bleiben dann während der gesamten Betriebsdauer der Schaltung eingeschaltet.

Bei der Einschaltung der Spannung erzeugt zunächst die Rückstellschaltung 24 einen Impuls auf der Leitung 90 zur Rückstellung des Zählers 26. Der astabile Multivibrator 22 und der Zähler 26 bilden eine Zeitverzögerungsschaltung, die nach Ablauf einer vorgegebenen ao Zeitperiode einen Ausgangsimpuls auf der Leitung 75 erzeugt. Während dieser vorgegebenen Zeitverzögerungsperiode erhält die Anode 12 der gasgefüllten Röhre 10 ihre Zündspannung über die Leitung 34 in Form einer Kombination aus der Halbwellen gleichge- »5 richteten Wechselspannung und der Gleichspannung aus der Spannungsquelle + Va (etwa 400 V Scheitelspannung). Die Strombeaufschlagung der Heizwicklung 14 erfolgt durch Anlegen einer Spannung von etwa 12 V über der Heizwicklung, aus der Spannungsquelle Vi durch die Heizwicklung 14, die Leitung 30, dem Widerstand 31, die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 28 zur negativen Klemme der Spannungsquelle V3. Nachdem der Zähler 26 seinen vorgegebenen Zählwert, welcher die vorgegebene Zeitverzögerung anzeigt, erreicht hat, löst der auf der Leitung 75 auftretende Impuls die Verriegelungsschaltung 20 aus, die, wie nachfolgend näher beschrieben, solange »eingestellt« »set« bleibt, wie die Spannungsquellen angeschaltet sind. Nachdem die Verriegelungsschaltung 20 auf »EIN« gestellt ist, tritt an den Spannungsteiler-Widerständen 60 und 61 ein Potential auf, das als Bezugsspannung für den Operations- bzw. Funktionsverstärker 42 des Stromreglers 18 dient. Nach der Einschaltung des Stromreglers 18 fließt Strom von der Anode 12 zur Kathode oder Heizwicklung 14 der gasgefüllten Röhre 10. Dieser Strom (von etwa 300 mA) fließt von der Heizwicklung 14 über die Leitung 30, den Widerstand 31. die Leitung 45, die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 44 und den Widerstand 46 nach Masse. Dieser Stromfluß durch den Widerstand 31 erzeugt einen zur Vorspannung des Transistors 28 in Sperrichtung ausreichenden Spannungsabfall, derart, daß der Transistor 28 nichtleitend ist Somit muß der Heizwicklungsstrom nunmehr durch den Widerstand 32 fließen, wo- durch die Spannung über der Heizwicklung auf den Dauerbetriebswert von etwa 10 V herabgesetzt wird Da diese Abfolge durch den Stromfluß durch die Lampe 10 statt durch die Zeitverzögerungsvorrichtung gesteuert wird, bleibt die Leistungszufuhr zu der Heiz- βο wicklung 14 bis zur Zündung der Lampe auf diesem hohen Wert Sobald die Lampe 10 gezündet hat, wird der Betriebsstrom (von etwa 300 mA) von der Niederspannungsquelle + Va (etwa 150 V) über die Diode 40 aufgebracht mit einem nur geringfügigen Strombeitrag ans der Wechselstromquelle 35 infolge des hohen Widerstandswertes des Strombegrenzungswiderstands 39(15kOhm).

Die Rückstellschaltung 24 soll gewährleisten, daß der Zähler 26 vom »Null«-Zustand aus beginnt, da im Fall eines Stromausfalles der Zähler 26 sich bei Stromwiederkehr in einem beliebigen Zustand befinden kann, falls er nicht rückgestellt wird. Bei Einschaltung der Spannungsquelle + Vi ist der Kondensator 95 zunächst entladen. Es fließt dann Strom über die Emitterbasisstrecke des Transistors 92 und den Widerstand 94, wodurch der Kondensator 95 aufgeladen wird. Dieser Strom schaltet den Transistor 92 durch, wodurch die Leitung 90 unter Spannung gesetzt wird. Durch diese Spannung wird der Zähler 26 in den Nullzustand zurückgestellt. Mit Aufladung des Konensators 95 steigt seine Spannung an. Sobald dieser Spannungsanstieg einen Punkt erreicht hat, daß über den Widerstand 93 genügend Strom zur Beendigung und Aufrechterhaltung der Aufladung zugeführt werden kann, schaltet der Transistor 92 ab. Der Widerstand % läßt die Spannung auf der Leitung 90 unter den Schwellwert des Rückstelleingang des Zählers 26 absinken. Der Widerstand % muß hinreichend klein sein, damit die an ihm liegende Spannung unter 0,7 V gehalten wird.

Nachdem der Zähler 26 rückgestellt ist, läuft die Zeitverzögerungsvorrichtung dann während einer vorgegebenen Zeitperiode entsprechend der erforderlichen Einheitszeit der Lampe 10, Für eine Deuteriumlampe 10 kann diese erforderliche Einheitsszeit 2,5 bis 3 Minuten oder etwa 200 Sekunden betragen. Da Schaltungen mit langen Zeitkonstanten schwer zu verwirklichen sind, ist eine Impulszählung aus einem astabilen Multivibrator vorgesehen. Auf diese Weise wird keine Tastung (»gating«) benötigt; in der Zeichnung ist der Zähler 26 als Einzelzähler dargestellt; jedoch können zwei Dekadenzähler verwendet werden, wobei der 8-binäre Ausgang des zweiten Dekadenzählers die Ausgangsgröße für die Leitung 75 liefert. Dies würde 80 Zähltakte des Multivibrators 22 erbringen, wobei zur Erzielung der gewünschten Zeitverzögerung von 200 Sekunden eine Impulsfolge von 2,5 Sekunden für den Multivibrator 22 ergäbe. In dem astabilen Multivibrator 22 liefern die Widerstände 86 und 85 die Vorspannung für die Basis des Transistors 82. Der Widerstand 88 und der Kondensator 84 bilden die die Frequenz bestimmende RC-Zeitkonstante. Der Widerstand 87 bildet den Lastwiderstand für den Transistor 83; im abgeschalteten Zustand fließt nur sehr wenig Strom durch den Widerstand 87, derart, daß die Spannung auf der Leitung 80, d. h. am Kollektor des Transi stors 83, etwa gleich der Spannung der Spannungsquel Ie + Vi ist Durch den Widerstand 88 fließt Strom, wo durch der Kondensator 84 aufgeladen wird. Sobald die Spannung an dem Kondensator 84 auf etwa 0,7 V übei die durch die Widerstände 85 und 86 erzeugte Vorspan nung ansteigt wird der Transistor 82 leitend, soda! nunmehr der durch den Transistor 82 fließende Stron in die Basis des Transistors 83 fließt und diesen ein schaltet Sobald der Transistor 83 leitet, wird die Span nung auf der Leitung 80 annähernd gleich dem Masse potential (mit einem vernachlässigbaren Spannungsab fall an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistor 83). Die zusätzliche Rückkopplung durch den Wider stand 86 zur Basis des Transistors 82 hält den Transi stör 82 leitend, bis der Kondensator 84 sich über dei Emitter des Transistors 82 entladen hat Bei der Entla dung des Kondensators 84 sinkt das Basispotential de Transistors 82 unter den zur Aufrechterhaltung de Leitungszustandes erforderlichen Wert ab, so daß de Transistor 82 in den Aus- oder Sperrzustand übergek

ίο

und hierdurch auch der Transistor 83 abgeschaltet wird, derart, daß die Leitung 80 wieder in ihren Anfangszustand zurückkehrt, in welchem sie etwa das Potential der Spannungsquelle + Vi besitzt.

Der astabile Multivibrator 22 liefert fortgesetzt Impulse, bis der Zähler 26 den vorgegebenen Zählwert (80 Zählungen) erreicht; in diesem Zeitpunkt steigt das Potential der Leitung 75 auf den hohen Wert an.

Die Verriegelungsschaltung 20 befindet sich unmittelbar nach der Stromeinschaltung im »AUS«-Zustand, in welchem der Widerstand 69 eine Leitung des Transistors 64 und der Widerstand 72 eine Leitung des Transistors 66 verhindert. Sobald der Impuls auf der Leitung 75 auftritt, fließt Strom durch die Widerstände 76, 78 und 72 an Masse. Der Widerstand 76 und der Kondensator 79 bilden ein Filter für Einschaltstöße und verhindern eine vorzeitige Zündung bei d^r Stromeinschaltung oder durch Rauschspitzen, die in dem System auftreten könnten. Durch den vorerwähnten Stromfluß fällt an dem Widerstand 72 eine Spannung ab, und falls diese Spannung größer als der Basis-Emitter-Spannungsabfal! des Transistors 66 ist, wird der Transistor 66 leitend, so daß Strom durch die Widerstände 69 und 70 fließt. Der durch diesen Stromfluß an dem Widerstand 69 auftretende Spannungsabfall reicht aus, um den Transistor 64 in den leitenden Zustand zu schalten. Der Stromfluß aus der Spannungsquelle + V2 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 64 und die Reihenwiderstände 67 und 72 nach Masse erzeugt ein ausreichendes Signal, um den leitenden Zustand des Transistors 66 nach dem Verklingen des Impulses auf der Leitung 75 aufrecht zu erhalten. Die Verriegelungsschaltung 20 bleibt bis zur nachfo'genden Stromabschaltung verriegelt.

Der Stromfluß von der Spannungsquelle + V2 durch die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 64 verläuft auch durch die Leitung 62 und die Reihcnwiderstände 60 und 61 zur negativen Spannungsquelle — V2. Der aus den Widerständen 60 und 61 bestehende Spannungsteiler dient zur Erzeugung einer Bezugsspannung, die am Knotenpunkt zwischen den Widerständen 60 und 61 abgenommen und dem positiven Eingang des Operations- bzw. Funktionsverstärkers 42 zugeführt wird.

Der Stromregler 18 ist im Grunde eine Spannungsfolgeschaltung, d. h. die Spannung am Emitter des Transistors 44 ist annähernd gleich der Spannung am Knotenpunkt der Widerstände 60 und 61. Der Widerstand 49 ist ein Strombegrenzungswiderstand zur Begrenzung des Ausgangsstroms des Operationsverstärkers 42 zur Basis des Transistors 43. Der Transistor 43 arbeitet in Emitter-Folgeschaltung und bewirkt eine Stromverstärkung des durch den Widerstand 49 fließenden Stroms. Die Diode 50 ist eine Schutzdiode, welche verhindert daß bei einem eventuellen Ausfall des Transistors 64 Hochspannung über den Widerstand 43 in die Spannungsquelle + V2 gelangt Der Widerstand 52 dient als Strombegrenzungswiderstand zum Schutz des Tranistors 43, der Widerstand 51 als Basisvorspannwiderstand für den Transistor 44. Wird dem Verstärker 42 eine positive Spannung vom Knotenpunkt der Widerstände 60 und 61 her zugeführt so wird der Ausgang des Verstärkers 42 positiv; der Basis des Transistors 43 wird somit eine positive Spannung zugeführt und hierdurch der Transistor 43 leitend, so daß Strom von der Spannungsquelle + Vi über den Widerstand 52, die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 43, die Diode 50 und den Widerstand 51 nach Masse fließen kann. Dieser Stromfluß erzeugt am Widerstand 51 einen ausreichenden Spannungsabfall, daß der Transistor 44 leitend wird. In diesem Zeitpunkt fließt der Anoden-Kathoden-Strom durch die gasgefüllte Lampe 10 über die Leitung 30, den Widerstand 31, die Leitung 55, die Koüektor-Emitter-Strecke des Transistors 44 und den Widerstand 46 nach Masse. Der Stromfluß vom Verstärker 42 durch den Widerstand 49 steigt solange an, bis der Spannungsabfall an dem Widerstand 46 annähernd gleich der dem positiven Eingang des Verstärkers zugeführten Spannung wird. Die am Emitter des Transistors 44 auftretende Spannung wird über den Strombegrenzungswiderstand 48 als Gegenkopplungs-Rückführung dem invertierten Eingang des Verstärkers 42 zugeführt, wodurch der durch den Stromregler 18 fließende Strom geregelt wird.

Sobald der Transistor 44 leitet und Strom von der Anode 12 zur Kathode 14 durch die gasgefüllte Lampe 10 fließt, wird in dem Heizwicklungs-Spannungsschalter 16 der anfänglich leitende Transistor 28 nichtleitend, und zwar durch die Sperr-Vorspannung infolge des Stromflusses durch den Widerstand 31, den Transistor 44 und den Widerstand 46 nach Masse. Der Übergang des Transistors 28 in den nichtleitenden Zustand hat zur Folge, daß der Heizwicklungsstrom von der positiven Klemme der Spannungsquelle V3 über die Leitung 29, die Heizwicklung 14, die Leitung 30, die Vorspanndiode 33 und den Widerstand 32 zur negativen Klemme der Spannungsquelle Vi fließt. Der Heizwick-

lungs-Spannungsschalter 16 bildet daher nach der Einschaltung anfänglich zunächst einen ersten Stromweg für die Heizwicklung 14 über den Transistor 28, und nach der Erregung des Stromreglers 18 nach der durch den Multivibrator 22 und den Zähler 26 bewirkten vorgegebenen Zeitverzögerung einen zweiten Stromweg durch den Widerstand 32, nachdem der Transistor 28 nicht-leitend geworden ist. Im Ergebnis hat dies zur Folge, daß anfänglich etwa 12 V an die Heizwicklung 14 gelegt werden, während nach der Zündung der Lampe etwa 10 V an der Heizwicklung 14 liegen.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung in Verbindung mit einer gasgefüllten Lampe die folgenden Funktionen erfüllt werden: Es wird eine der erforderlichen Kathoden-Anheizzeit für die gasgefüllten Lampen angepaßte Zeitverzögerung erzeugt Durch Verwendung einer Wechselstromquelle mil Halbwellengleichrichtung in Verbindung mit einer stromgeregelten Niederspannungs-Stromquelle wer-

den zwei Effekte erzielt: Die Zündspannung wird fortlaufend immer wieder bis zum Zünden der Lampe an gelegt und nach der Zündung der Lampe wird der Anoden-Kathoden-Strom der gasgefüllten Lampe 10 au! einer Stromquelle niedriger Spannung geregelt Hin

sichtlich der Leistungszufuhr an die Heizwicklung isi festzuhalten, daß durch die Schaffung zweier diskreter Pegel für den Stromfluß durch die Heizwicklung die Heizstromzufuhr automatisch nach der Zündung der Lampe verringert wird, als Kompensation für die durcr

den Anoden-Kathoden-Strom der gasgefüllten Lamp«

10 bewirkte Verlustleistung. Durch die Rückstellschal

tung 24 wird die Zeitverzögerungsvorrichtung im FaI

eines Stromausfalls automatisch auf Null zurückgestellt

Die Erfindung wurde vorstehend an Hand bevorzug

ter Ausführungsbeispiele beschrieben, die jedocl· selbstverständlich in mannigfacher Weise abgewandel werden können, ohne daß hierdurch der Rahmen dei Erfindung verlassen wird

Zusammenfassung:

Automatische Startschaltung für eine gasgefüllte Röhre mit Anode und Kathode, wie beispielsweise eine Deuteriumlampe, deren Anode sowohl mit einer Spannungsquelle für eine Zündspannung, wie auch mit einer Stromquelle für den normalen Betriebsstrom nach der Zündung verbunden ist. Die Heizwicklung der Röhre erhält nach der Einschaltung der Schaltung eine erste Spannung zugeführt. Eine Zeitverzögerungsschaltung erzeugt eine der für die Röhre erforderlichen Anheizzeit entsprechende Zeitverzögerung, wobei der Ablauf dieser vorgegebenen Zeitverzögerung die Einschaltung eines Stromreglers für die Regelung des durch die Röh-

re fließenden Anoden-Kathodenstroms auslöst. Nach dem Zünden der Röhre wird durch diesen Anoden-Kathodenstrom ein Heizwicklungs-Spannungsschalter so betätigt, daß dit Heizwicklung mit einer zweiten Spannung beaufschlagt wird, die niedriger als die erste Spannung ist, zur Kombination für die Verlustleisuingsaufnahme in der Heizwicklung als Folge des Anoden-Kathodenstroms. Die Zeitverzögerungsvorrichtung weist einen astabilen Multivibrator auf, der Zeitgeberimpulse an einen Zähler liefert, welcher seinerseits nach Erreichen eines eingestellten Zählwertes einen Impuls zur Auslösung bzw. Betätigung des Stromreglers erzeugt. Der Zähler wird unmittelbar nach der Einschaltung durch eine Rückstellschaltung rückgestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. 1. Start- und Betriebsschaltung für eine eine Anode und eine Kathode mit vorgegebener Anheizzeit aufweisende gasgefüllte Röhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung die folgenden Schaltelemente in der angegenen Verbindung enthäh: Eine mit der Anode (12) der gasgefüllten Lampe (10) verbundene Zündspannungsquelle (35 bis 39); eine mit der Anode (12) verbundene Betriebsstromquelle (Va), welche die gasgefüllte Röhre (10) nach dem Zünden mit dem Betriebsstrom bei der annähernden Betriebsspannung der Röhre beaufschlagt; Schaltmittel (16) zur Beaufschlagung der Heizwicklung (14) der Röhre (10) mit einer ersten Heizwicklungsspannung; eine Stromsteuervorrichtung (18) zur Steuerung des Stromflusses durch die gasgefüllte Röhre (10) nach dem Zünden; eine Zeitverzögerungsvorrichtung (22,24, 26) zur Erzeugung einer annähernd der Anheizzeit der gasgefüllten Röhre (10) entsprechenden vorgegebenen Zeitverzögerung; auf das Ende der Zeitverzögerungsperiode ansprechende Schaltmittel (20) zur Beaufschlagung der Stromregelvorrichtung (18); sowie auf den 2.^r, Stromfluß durch die gasgefüllte Röhre (10) nach der Zündung ansprechende Schaltmittel (16,31,28), mittels welcher der Heizwicklung (14) der gasgefüllten Röhre (10) nach deren Zündung eine zweite Heizspannung zugeführt wird, die kleiner als die erste Heizspannung ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungsvorrichtung einen Zähler (26) aufweist, dem Zeitgeberimpulse zugeführt sind und der bei einem vorgegebenen Zählwert einen Impuls als Anzeige für das Ende der vorgegebenen Zeitverzögerung erzeugt.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgeberimpulse dem Zähler (26) aus einem astabilen Multivibrator (22) zugeführt sind.

4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungsvorrichtung eine Rückstellschaltung (24) aufweist, die bei Einschaltung der automatischen Startschaltung dem Zähler (26) einen Rückstellimpuls zuführt.

5. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Ende der vorgegebenen Zeitverzögerung ansprechenden Schaltmittel eine Verriegelungssschaltung (20) auweisen, die auf den Ausgangsimpuls des Zählers (26) nach Erreichen des vorgegebenen Zählwertes anspricht und während der Einschaltdauer der automatischen Startschaltung im »EIN«- Zustand verriegelt bleibt.

6. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuervorrichtung ein Stromregler (18) ist.

7. Schaltung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Übergang der Verriegelungsschaltung (20) in den verriegelten »EIN«-Zustand die Verriegelungsschaltung dem Stromregler (18) ein Bezugspotential zuführt.

8. Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Stromfluß durch die gasgefüllte Röhre (10) ansprechende Vorrichtung (16) eine zwischen dem ersten und dem zweiten Wert der Heizspannungen umscbaltbare Spannungsquelle (Vi, 28, 32) aufweist

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die umschaltbare Spannungsquelle in Reihe einen normalerweise leitenden Schalter (28) und parallel zu dem Schalter (28) einen Spannungsabfallwiderstand (32) aufweist.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Transistor (28) ist, der in Sperrichtung vorgespannt und damit nichtleitend ist, sobald die gasgefülite Röhre (10) stromleitend wird.