DE1059086B - Anordnung zum selbsttaetigen Steuern eines Relais - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zum selbsttätigen Steuern eines Relais sind Anordnungen bekannt, die einen veränderlichen Widerstand, beispielsweise Fotozelle oder Fotowiderstand, eine Ionenröhre mit kalter Kathode, Hauptanode und Hilfsanode sowie ein im Hauptentladungskreis dieser Röhre liegendes Relais aufweisen. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt und im folgenden mit einem Fotowiderstand als veränderlichem Widerstand beschrieben.

Der Fotowiderstand 1 liegt in Reihe mit dem konstanten Widerstand 2 an einer sinusförmigen Wechselspannung. An dieser Spannung liegt weiterhin die Reihenschaltung der Hauptstrecke Kathode—-Hauptanode der Ionenröhre 7 und des Relais 9. Die Hilfsanode der Ionenröhre ist über den Widerstands mit der Verbindungsleitung zwischen dem Fotowiderstand und dem Widerstand 2 verbunden. Außerdem ist parallel zur Hilfsstrecke Kathode—Hilfsanode der Ionenröhre der Kondensator 6 geschaltet. Diese Anordnung arbeitet wie folgt:

Der Fotowiderstand 1 bildet zusammen mit dem Widerstand 2 einen Spannungsteiler. Wird der Fotowiderstand durch Beleuchtung verkleinert, so nimmt die Spannung an der Hilfsstrecke zu. Sobald der Scheitel wert dieser Spannung oder — bei diskontinuierlicher Änderung .der Beleuchtung des Fotowiderstandes — deren Momentanwert die positive Zündspannung der Hilfsstrecke erreicht, wird jene gezündet.

Die dabei entstehenden Ladungsträger führen mit geringer Verzögerung zur Zündung der Hauptstrecke. Da die Anordnung mit Wechselspannung gespeist ist, verlöschen sowohl die Hilfs- als auch die Hauptentladung nach etwa einer Viertelperiode der Speisespannung wieder, indem die Spannungen an den Entladungsstrecken unter deren Löschspannungen absinken. Solange die Spannung an der Hilfsstrecke in jeder Periode der Speisespannung mindestens die Hilfsanoden-Zündspannung erreicht, wiederholen sich diese Vorgänge in gleicher Weise von Periode zu Periode. Das Relais wird mit pulsierendem Gleichstrom erregt und bleibt angezogen. Sinkt der Scheitelwert der Spannung an der Hilfsstrecke durch Abdunkeln des Fotowiderstandes wieder unter die Hilfsanoden-Zündspannung ab, so kann keine Zündung mehr erfolgen, und das Relais fällt ab. Dieser Darstellung ist die Zündung der Ionenröhre bei positiver Hilfsund Hauptanodenspannung zugrunde gelegt, während die zusätzlich mögliche, praktisch aber unzulässige Zündung mit negativen Elektrodenspannungen nicht berücksichtigt wurde.

Der Kondensator 6 erleichtert die Einleitung der Hauptentladung. Bei seiner Entladung von der Zündspannung der Hilfsstrecke bis auf deren Brennspan-Anordnung zum selbsttätigen Steuern
eines Relais

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m, b. H._r Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dr. rer. nat. Werner Bräuer, Kettwig/Ruhr,
ist als Erfinder genannt worden

nung vergrößert er kurzzeitig die Stromstärke in der Hilfsstrecke und vermehrt dadurch die Zahl der für die Einleitung der Hauptentladung verfügbaren Ladungsträger. Der Widerstand 3 dient der Strombegrenzung in der Hilfsstrecke, die wie alle derartigen Entladungsstrecken eine negative Widerstandscharakteristik hat.

Die beschriebene Anordnung weist jedoch, auch wenn die Möglichkeit unzulässiger Zündungen mit negativen Elektrodenspannungen ausgeschlossen wird, was durch eine positive Vorspannung im Hilfsentladungskreis bedingt erreicht werden kann, zwei wesentliche Nachteile auf. Der eine davon besteht darin, daß die Hilfsanoden-Zündspannung statistischen Schwankungen unterliegt, und der andere darin, daß die Speisespannung immer mehr oder weniger inkonstant ist. Für die Praxis ergibt sich hieraus folgendes :

Wird der Fotowiderstand über einige Perioden der Speisespannung — oder langer — gerade so beleuchtet, daß der Scheitel wert der Spannung an der Hilfsstrecke in dem Schwankungsbereich der Hilfsanoden-Zündspannung liegt, so zündet die Ionenröhre unregelmäßig, und das Relais flackert. Dieser Zustand tritt zwangläufig bei allen solchen Anwendungen der beschriebenen Anordnung auf, bei denen sich der Wert des Fotowiderstandes nur langsam ändert. In gleicher Weise wirken sich unter der angegebenen Voraussetzung Schwankungen der Speisespannung aus, und zwar auch dann, wenn der Schwankungsbereich der Hilfsanoden-Zündspannung sehr klein ist. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, eine Erweiterung der Anordnung nach Fig. 1, sind die oben beschriebenen Zündunregelmäßigkeiten ausgeschaltet und die Empfindlichkeit gegen Änderungen der Speisespannung stark herabgesetzt. Sie enthält zusätzlich den Gleichrichter 8, den Kondensator 5 und den veränder-

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baren Widerstand 4. Das Relais ist zwischen die Kathode der Ionenröhre und einen Anschluß der Speisespannung geschaltet. Durch die zusätzlichen Schaltelemente wird folgendes bewirkt: Bei einer Zündung der Ionenröhre tritt-an.der Arbeitswicklung des Relais 9 eine Spannung auf, die. über, den. Gleichrichter 8 den Kondensator 5 auflädt, und zwar so, daß der negative Pol der Kondensatorspannung am Relais, der positive Pol am Gleichrichter liegt. In dem Hilfsentladungskreis bildet sich also nach einer Zündung der Ionenröhre eine positive Gleichspannungskomponente aus. Die Anordnung wird so bemessen, daß diese Gleichspannungskomponente' innerhalb einer Periode der Speisespannung auf höchstens den Wert des Schwankungsbereiches der Hilfsanoden-Zündspannung absinkt. Für die erneute Zündung der Ionenröhre in der. folgenden Periode steht dann, selbst bei unveränderten Verhältnissen am Fotowiderstand, eine um mindestens den Schwankungsbereich der Hilfsanoden-Zündspannung größerer Spannung als bei der ersten Zündung zur Verfügung. Der Schwankungsbereich wird auf diese Weise so schnell nach oben durchschritten, daß die Ionenröhre für dauernd einwandfrei zündet. Andererseits ist dieAnordnung im Extremfall so zu bemessen, daß die Gleichspannungskomponente im Hilfsentladungskreis ohne zwischenzeitliche Zündung innerhalb von höchstens zwei Perioden der Speisespannung um mindestens den Schwankungsbereich der Hilfsanoden-Zündspannung absinkt. Der Schwankungsbereich wird dann, sobald die Ionenröhre bei einer Abdunklung des Fotowiderstandes während einer Periode ungezündet bleibt, so schnell durchschritten, daß die Ionenröhre ohne unerwünschtes Wiederzünden für dauernd gelöscht bleibt. Da zum "dauernden Löschen der Ionenröhre eine größere Verminderung der Beleuchtung des Fotowiderstandes erforderlich ist als ohne die bei jeder Zündung neu erzeugte Gleichspannungskomponente, hat die Anordnung einen ausgeprägten Unterschied in der Ansprechünd Abfallempfindlichkeit. Auf Grund dieses Unterschiedes ist sie erheblich weniger empfindlich gegenüber Schwankungen der Speisespannung als die Anordnung nach Fig. 1. Er kann mit Hilfe des Widerstandes 4 unter Berücksichtigung der Änderungsgeschwindigkeit des Fotowiderstandes innerhalb gewisser Grenzen variiert werden.

Eine Verhinderung von Zündungen der Ionenröhre mit falscher Polarität läßt sich bei der Anordnung nach Fig. 2 ebenfalls nur bedingt erreichen.

Erfindungsgemäß wird nun eine solche Anordnung "mit Doppelhalbwellenspannung (kommutierter sinusförmiger Wechselspannung) betrieben und weist zwischen Hauptanode und Hilfsanode der Ionenröhre "die Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes auf. Kondensator und Widerstand sind so bemessen, daß je nachdem, ob die Ionenröhre für 'dauernd periodisch gezündet oder für dauernd periodisch gelöscht werden soll, im Hilfsentladungskreis eine, zusätzliche Gleichspannungskomponente von solcher Richtung und Größe entsteht oder abgebaut wird, daß der Schwankungsbereich der Hilfsanoden-Zündspannung so schnell durchschritten wird, daß auch bei langsamster Änderung des als Meßfühler dienenden Widerstandes ein einwandfreies Zünd- und Löschverhalten der Ionenröhre gewährleistet ist und daß durch den der Anordnung eingeprägten, veränderbaren Unterschied in der Ansprech- und Abfallempfindlichkeit die Empfindlichkeit 'gegenüber Schwankungen der Speisespannung stark herabgesetzt wird.

Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 der Zeichnung erläutert. Die Anordnung entspricht teilweise derjenigen nach Fig. 1; einander entsprechende Schaltelemente sind mit gleichen .Bezugszeichen versehen.

Die Hilfsanode der Ionenröhre7 ist über den Strombegrenzungswiderstand 3 an einen aus dem veränderlichen Widerstand 1 und dem konstanten Widerstand 2 gebildeten Spannungsteiler angeschlossen. Dieser

ίο Spannungsteiler liegt an den Ausgängen der Gleichrichteranordnung 10 in Form einer Graetzbrückenschaltung. An die Ausgänge der Gleichrichterauordnung ist ferner die Ionenröhre 7 in Reihe mit dem Relais 9 angeschlossen. Parallel zur Hilfsstrecke der Ionenröhre liegt der Kondensator 6. Zwischen Hauptanode und Hilfsanode der Ionenröhre ist der Kondensator 11 in Reihe mit dem veränderbaren Widerstand 12 geschaltet. Parallel zu dem Relais liegt der Kondensator 13. Die Anordnung arbeitet wie folgt:

ao An dem Kondensator 11 baut sich nach Anlegen der Speisespannung eine Gleichspannung auf, deren positiver Pol an dem Widerstand 12 und deren negativer PoI an der Hilfsanode liegt. Am Kondensator 6 bildet sich ebenfalls eine Gleichspannung aus, deren positiver Pol an der Hilfsanode und deren negativer Pol an der Kathode liegt. Bei einer Zündung der Ionenröhre, die durch Verminderung des Widerstandes 1 eingeleitet wird, bildet sich einerseits am Relais 9 mit dem Parallelkondensator 13 eine Gleichspannung aus, deren positiver Pol am Gleichrichter und deren negativer Pol an der Hauptanode liegt. Andererseits nimmt die am Kondensator 11 liegende Gleichspannungskomponente ab, und zwar stärker als der Wert der Gleichspannungskomponente, die am Relais mit Parallelkondensator entsteht. Als Folge dieser beiden entgegengesetzten Sρannungsänderungen steigt die Gleichspannungskomponente des Kondensators 6 an, indem die Gleichspannungskomponente der Speisespannung als vierte Gleichspannung in dem Kreis Kathode—Gleichrichter 10—Relais 9 mit Kondensator 13—Widerstand 12 und Kondensator 11 sowie Kondensator 6—Kathode konstant bleibt. Wird der Widerstand 1 so weit vergrößert, daß während einer Halbwelle der Speisespannung keine Zündung der Ionenröhre mehr erfolgt, so fällt die Anordnung in Richtung auf den Ausgangszustand zurück.

Bei einer Bemessung des Kondensators 11 und des Widerstandes 12 nach den Richtlinien, die bei der Erläuterung des Erfindungsgedankens angegeben sind, gewährleistet die erfindungsgemäße Anordnung in gleicher Weise wie die Anordnung nach Fig. 2 ein einwandfreies Zünd- und Löschverhalten der Ionenröhre auch bei langsamsten Änderungen des steuerbaren Widerstandes. Ebenso weist die erfindungsgemäße An-Ordnung einen Unterschied in der Ansprech- und Abfallempfindlichkeit auf und ist damit gegen Schwankungen der Speisespannung relativ unempfindlich. Eine Änderung dieses Unterschiedes innerhalb gewisser Grenzen kann ebenfalls vorgenommen werden, und zwar mit Hilfe des veränderbaren Widerstandes 12.

Gegenüber der Anordnung nach Fig. 2 weist die erfindungsgemäße Anordnung aber folgende Vorteile auf:

Eine Zündung der Hilfsstrecke mit falscher Polaritat scheidet aus, da die Hilfsanode zu jedem Zeitpunkt positiv gegenüber der Kathode der Ionenröhre ist. Auch eine sehr starke Überhöhung des Scheitel wertes der Spannung an dem Widerstand 2 über die Hilfsanoden-Zündspannung kann nicht zu unzulässigen Zündungen führen. Hierdurch wird es möglich, auch

bei einem sehr großen Änderungsbereich der Speisespannung noch bei dem Minimalwert der Speisespannung mit einer großen Zündspannungsreserve zu arbeiten. Eine Zündung der Hauptstrecke mit falscher Polarität kann ebenfalls nicht eintreten, da einerseits die Speisespannung nicht negativ wird und andererseits zur Löschung der Hauptentladung und Entionisierung der Hauptstrecke nur ein geringer negativer Spannungsimpuls vom Kondensator 13 her erforderlich ist. ίο

Weiterhin wird bei der Doppelhalbwellenspeisung der Scheitelwert des Hauptanodenstromes bei gleichem arithmetischem Mittelwert nur ungefähr halb so groß wie bei der Speisung mit sinusförmiger Wechselspannung, gleiche Anschnittsverhältnisse der Zündkennlinie vorausgesetzt, da bei ihr in der Zeiteinheit doppelt so viel Hauptanodenstromimpulse gleicher Form wie im Vergleichsfalle erfolgen. Dieser Umstand wirkt sich vorteilhaft auf die Lebensdauer der Ionenröhre aus. Ein so günstiges Verhältnis zwischen Scheitel wert und arithmetischem Mittelwert des Hauptanodenstromes läßt sich bei sinusförmiger Speisespannung auch bei Zündung mit phasenverschobenen Spannungen an den beiden Entladungsstrecken wegen der verhältnismäßig hohen Brennspannung der Hauptentladungsstrecke kaum realisieren.

Außerdem hat die Doppelhalbwellenspeisung den Vorteil, daß die Welligkeit des Relaisstromes bei gleich großem Parallelkondensator erheblich geringer als bei der Speisung mit sinusförmiger Wechselspannung ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zum selbsttätigen Steuern eines Relais mittels eines veränderlichen Widerstandes, der in einer Brückenschaltung als Meßfühler dient, und einer Ionenröhre mit kalter Kathode, Hauptanode und Hilfsanode, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung mit Doppelhalbwellenspannung (kommutierter sinusförmiger Wechselspannung) arbeitet und zwischen die Hauptanode und. Hilfsanode der Ionenröhre die Reihenschaltung eines Kondensators (11) und eines Widerstandes (12) von solcher Bemessung gelegt ist, daß je nachdem, ob die Ionenröhre für dauernd periodisch gezündet oder für dauernd gelöscht werden soll, im Hilfsentladungskreis eine zusätzliche Gleichspannungskomponente von solcher Richtung und Größe mit solcher Geschwindigkeit entsteht oder abgebaut wird, daß der Schwankungsbereich der Hilfsanoden-Zündspannung so schnell durchschritten wird, daß auch bei langsamster Änderung des als Meßfühler dienenden Widerstandes ein einwandfreies Zünd- und Löschverhalten der Ionenröhre gewährleistet ist, und daß durch den der Anordnung eingeprägten, veränderbaren Unterschied in der Ansprech- und Abfallempfindlichkeit die Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen der Speisespannung stark herabgesetzt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 372 415;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 372 104.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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