DE2552857A1 - Schaltungsanordnung zur abgabe von zeitimpulsen fuer einen geschosszuender - Google Patents
Schaltungsanordnung zur abgabe von zeitimpulsen fuer einen geschosszuenderInfo
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Description
409
Werkzeugmaschinenfabrik Gerlikon-Bührle AG
Γ:-" , -j B05G Zürich
Schaltungsanordnung zur Abgabe von Zeitimpulsen für
einen Geschosszünder
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Abgabe von Zeitimpulsen für einen Geschosszünder.
Es sind derartige Vorrichtungen bekannt, welche jedoch nicht den Genauigkeitsanforderungen entsprechen, die an die Einhaltung
einer bestimmten Verzögerungszeit gestellt werden.
Die Aufgabe, welche durch die erfindungsgemässe Vorrichtung gelöst
werden soll, besteht darin, die gewünschte Verzögerungszeit genauer als bisher einzuhalten und Strom zu sparen.
60984 4/07 21 ORIGINAt INSPECTED
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet,
dass ein astabiler Multivibrator mit Feldeffekt-Transistoren
sowie ein Speisekondensator zur Steuerung und Speisung des Multivibrators angeordnet sind, und dass zwischen dem Multivibrator und
dem Speisekondensator einerseits ein Widerstand und parallel dazu anderseits ein Abgleichkondensator zur Stabilisierung der Frequenz
iJer genannten Zeitimpulse angeordnet sind.
Verschiedene Ausführungsbeispiele sind im Folgenden anhand der
beigefügten Zeichnung ausführlich beschrieben, es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten Vorrichtung zur Abgabe von Zeit impulsen j
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Multivibrators;
Fig. 3 ein Diagramm über den Verlauf der Speisespannung in Abhängigkeit
der Zeitj
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des Multivibrators in
schematischer Darstellung, und
Fig. 5 ein Diagramm über den Spannungsverlauf an einzelnen Stellen des Multivibrators.
Gemäß Fig. 1 ist ein Multivibrator 10 mit einem Ausgang A^ zur
Abgabe von Zeitimpulsen über ein parallel geschaltetes RC-Glied, d.h. einen Widerstand 13 und einen Kondensator 22, an einen Speisekondensator
20 angeschlossen, der durch einen Stromerzeuger 9 beim Abschuss des Geschosses aufgeladen werden kann. Die .,edeutung
des RC-Gliedes ist später erläutert. Ein solcher Stromerzeuger 9 ist an sich bekannt und weist beispielsweise eine Induktionsspule,
einen Dauermagneten und einen Weicheisenkern auf. Bei der Abschussbeschleunigung
erfolgt eine Relativverschiebung dieser Teile
6 0 9 8 A W 0 7 2 1
zur Erzeugung eines Induktionsstromes in der Induktionsspule. Durch diesen Induktionsstrom wird der Speisekondensator 20-aufgeladen
.
Die Vorrichtung 10 weist gemäss Pig. 2 vier Feldeffekt-Transisto- ·
ren 51> 52, 53 und 54 auf. Je zwei dieser Feldeffekt-Transistoren
51, 52 und 53, 5^ sind in Serie geschaltet und einerseits an die
Stromversorgung, d.h. über ein RC-Glied 13, 22 an den Speisekondensator
20 und anderseits an Masse angeschlossen. Die Basis (Gate) dieser Transistoren 51 - 54 sind über Dioden 4l, 43 an die Strotnversorung
und über Dioden 42, 44 an die Masse angeschlossen. Die
beiden Transistoren 51» 52 bilden einen ersten Inverter A und die
beiden Transistoren 53» 54 bilden einen zweiten Inverter B. Der
Ausgang 4 des Inverters A, der zugleich Eingang des Inverters B ist, ist über einen Widerstand 11 und einen Knotenpunkt 2 an eine
Seite eines Kondensators 21 angeschlossen. Der Ausgang 1 des Inverters B ist an die andere Seite des Kondensators 21 angeschlossen.
Der Eingang 3 des Inverters A ist über einen Widerstand 12 und den Knotenpunkt 2 an die erste Seite des Kondensators 21 angeschlossen.
Die Transistoren 51 und 53 sind sogenannte N-Type-Transistoren
und die Transistoren 52 und 54 sind sogenannte P-Type-Transistoren.
Dies hat zur Folge, dass beim Anlegen einer Spannung an den Eingang 3* 4 der beiden Inverter A und B die N-Type-Transistqren
51 und 53 sperren, während die P-Type-Transißtoren 52 und
und 54 leiten. Sinkt hingegen die Spannung am Eingang 3# 4 der
beiden Inverter A und B auf einen bestimmten Wert ab, kehren sich
6098 U/0721
25b28b?
die Verhältnisse um, d.h. die N-Type-Transistoren 51 und 53 leiten
und die P-Type-Transistoren 52 und 5^ sperren.
Der Spannungsverlauf an den Ausgängen 1 und 4 der beiden Inverter B und A sowie am Eingang 3 des Inverters A ist aus Fig. 5 ersichtlich.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung 10, soweit sie bisher beschrieben
wurde, ist wie folgt.
Falls durch die Transistoren 52 und 53 Strom fliesst und durch
die Transistoren 51 und 5^ kein Strom fliesst, herrscht am Ausgang
1 des Inverters B und am Eingang 3 des Inverters A die Versorgungsspannung U , während am Eingang 4 keine Spannung
ver s
herrscht, wie dies aus Fig. 5 zu Beginn der Schwingungszeit t-,
ersichtlich ist. Der Ausgang 1 ist Über den Transistor 53 mit der
Stromversorgung verbunden und der Eingang h ist über den Transistor
52 an die Masse angeschlossen. Da am Ausgang 1 die Versorgungs-Spannung
U herrscht, kann die eine Seite des Kondensators 21
V G Το
positiv bis auf die Versorgungsspannung U aufgeladen werden. Ueber den Widerstand 11 und den Transistor 52 kann sich die andere
Seite des Kondensators 21 entladen, wodurch die Spannung am Eingang 3 gemäss der E Kurve
Uum=Uvers_ <e
absinkt. Wobei U die Umschaltspannung für den Inverter A, B darstellt,
R den Widerständen 11 und 12 entspricht, C dem Kondensator
6098/. 4/0771
25b28b7
21 und t, die Zelt zwischen zwei Schaltvorgängen.
Sobald die Spannung am Eingang jj auf die Urnschaltsparmung abgesunken
ist, werden die beiden Inverter A und B umgeschaltet. Durch die Transistoren 51 und 5^ kann nun Strom !'Hessen, während durch
die Transistoren 52 und 53 kein Strom mehr i'liesst. Die Spannung
am Ausgang 1 fällt daher auf die Spannung U0 ab. Die eine Seite
des Kondensators 21 kann sich über den Transistor 5^ entladen,
die andere Seite des Kondensators 21 kann über Transistor 51 und
den Widerstand 11 aufgeladen werden. Arn Eingang 4 steigt die Spannung sofort auf den Wert U an. Am Eingang 2 wächst die
Spannung gem'äss der Kurve
Uu.„ - Uvers (^
Da die Schwingungsdauer T = tj_ + t2 ist, ergibt sich aus den Gleichungen (1) und (2)
Da die Schwingungsdauer T = tj_ + t2 ist, ergibt sich aus den Gleichungen (1) und (2)
T= -RC ( in + Ir1 )
+ Ir1 )
vers uui vers um
Aus dieser Gleichung ist ersichtlich, dass die Schwingungsdauer T von der Versorgungsspannung U abhängig ist. Wenn für die Versorgungsspannung
U ein Kondensator vorgesehen 1st, so ist es nicht zu vermeiden, dass durch die Energieentnahme die Spannung
Uvers lm Kondensator absinkt, dadurch ändert sich die Schwingungsdauer T.
Die Aufgabe, welche diu-ch die vorliegende Erfindung gelöst werden
soll, besteht nun in der Schaffung einer Schaltungsanordnung, bei welcher wenigstens die durchschnittliche Schwingungsdauer Trn während
einer bestimmten Zeit, z.B. der Zeit vom Abschuss eines Geschosses bis zu seiner Zerlegung, das sind etwa 5-10 Sekunden -
konstant sein soll. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Speisekondensator
20 der Stromversorgung nicht immer auf die selbe Ausgangsspannung aufgeladen wird. Ein Zahlenbeispiel soll das Problem
noch verdeutlichen. Unter den Annahme, dass die Spannung U auf
Vc* S
die der Speisekondensator 20 aufgeladen wird, Schwankungen von aufweisen kann, muss gefordert werden, dass die Zeit bis zur Zerlegung
des Geschosses von z.B. 5*3 Sekunden auf 1 - 2.% genau einge
halten werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden gemäss Fig. 1 zwischen den Multivibrator
10 und den Speisekondensator 20 ein ohmscher Widerstand IJ und parallel dazu ein Abgleichkondensator 22 angeordnet. Die
Wirkung dieser Anordnung ist aus Fig. 3 ersichtlich. Die Versorgungsspannung U wird unter dem Einfluss des Widerstandes 13
absinken. Dieser Spannungsverlauf bewirkt eine Aenderung der Schwingzeit gemäss Kurve a.. Der Abgleichkondensator 22 führt zu
einer Korrektur gemäss Kurve b. Aus diesen beiden Kurven a und t>
resultiert die Kurve £, welche die Frequenz und damit die Schwingungszeit
T des Multivibrators IO darstellt.
Der Ablgeichkondensator 22 wird der inneren Kapazität des Multivibrators
10, welche gestrichelt als Ersatzkondensator 23 dargestellt
ist, angepasst.
Zum besseren Verständnis der Erfindung soll noch auf einzelne Eigenschaften des Multivibrators IO hingewiesen werden. Die
Schwingungszeit T ist vom Verhalten der Transistoren 51 - 5*1 abhängig.
Beim Erreichen der Schaltschwelle beginnen die Transistoren 51 - 5^ zu leiten, und zwar derart lange bis der notw-emii^e
6Π9Η4 £ /Ω7 ?1
25528b7
Schaltstrorn In erreicht ist. Dieser Schaltstrom I ist durch die
Gleichung
1D - /U
ox
UD - \
gegeben. In dieser Gleichung ist: Up = Basisspannung
υφ = Threshold-Spannung Un = Transistorspannung
Z und L = Abmessungen
des Transistors
C = Kapazität des ox ^
Transistors.
Diese Gleichung des Schaltstromes führt zu einer Differentialgleichung,
aus der die Abhängigkeit der Schwingungszeit T von der
Versorgungsspannung ersichtlich ist. Je nach der Grosse des Abgleichkondensators
22 und der inneren Kapazität 23 kann die Schwingungszeit
T mit zunehmender Vers-orgungsspannung U exponentiell
zu- oder abnehmen.
Nach dem Umschalten der Transistoren erfolgt die exponentielle Entladung des Kondensators 21. Diese Entladungszeit ist kürzer,
wenn bei hoher Versorungsspannung die Umschaltspannung niedriger und der Kondensator 21 weniger stark aufgeladen wird als wenn bei
niederiger Versorgungsspannung und verhältnismässig höherer Urr,-schaltspannung
der Kondensator 21 stärker aufgeladen wird.
Durch geeignete Abstimmung der Kapazitäten 21 und 22 ist eine Variation
der Frequenz in Abhängigkeit der Versorungsspannung derart möglich, dass neben den Eigenschaften der verwendeten C-MOS
Schaltung auch noch der Schaltungsaufbau derart korrigiert werden
609844/0721
2 5 b 2 8 b 7
kann, dass über bestimmte Vielfache von Grundschwingungen bei einer bekannten Grosse des Speisekondensators 20 eine hohe Zeitkonstanz
erreichbar ist.
Gemäss einem anderen in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zwischen die beiden Transistoren 51, 52 einerseits und 55,
5^ anderseits je ein ohmscher Widerstand 60 angeordnet,, dessen
Wirkungsweise analog ist zum Widerstand 13. Bei diesen beiden
Widerständen 60 kann jedoch nicht nur ihre Grosse gewählt werden, sondern auch der Abgriff des Ausganges 1 bzw. 4.
6098^4/0771
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zur Abgabe von Zeitimpulsen für einen Geschosszünder,
dadurch gekennzeichnet, dass ein astabiler Multivibrator (1Q] mit Feldeffekt-Transistoren (51 - 54) sowie ein
Speisekondensator (20) zur Steuerung und Speisung des Multivibrators
(10) angeordnet sind, und dass zwischen dem Multivibrator (10) und dem Speisekondensator (20) einerseits ein
Widerstand (13) und parallel dazu anderseits ein Abgleichkondensator (22) zur Stabilisierung der Frequenz der genannten
Zeitimpulse angeordnet sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Multivibrator zwei Inverter (A, B) aufweist, von denen jeder zwei Transistoren (51 - 54) enthält, und dass
zwischen je zwei Transistoren (51, 52 und 53, 54) ein Widerstand (BO) angeordnet ist.
609844/077
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