DE1062768B - Wahlweise fuer Netz-oder Batterie-Zerhackerbetrieb umschaltbarer Spannungswandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen wahlweise für Netz- oder Zerhackerbetrieb umschaltbaren Spannungswandler zur Lieferung einer Gleichspannung an einen Kondensator, insbesondere zum Aufladen des Speicherkondensators bei Elektronenblitzgeräten,

Bei tragbaren Elektronenblitzgeräten ist als Stromquelle bekanntlich meistens eine Gleichstromquelle von relativ geringer Spannung vorgesehen. Der Gleichstrom wird von einem Zerhacker periodisch umgepolt und über einen Transformator auf die zum Betrieb des Gerätes erforderliche hohe Spannung gebracht. Die an der Sekundärwicklung des Transformators abgenommene hohe Wechselspannung lädt über einen Gleichrichter einen Speicherkondensator auf, der sich beim Auslösen des Blitzes über die Blitzröhre entlädt.

Für Blitzaufnahmen im Zimmer oder irgendwie in der Nähe einer Netzsteckdose ist es jedoch häufig erwünscht, vor allem zur Schonung der Gleichspannungsquelle die Netzspannung zum Betrieb des Gerätes auszunutzen. Infolgedessen sind viele moderne Blitzgeräte für wahlweisen Netz- und Zerhackerbetrieb eingerichtet. Nun ist die Zerhackerfrequenz im allgemeinen ein Mehrfaches der Netzfrequenz. Bei bekannten Elektronenblitzgeräten arbeitet der Zerhacker mit einer Frequenz von etwa 200 Hz, während die Netzfrequenz 50 Hz beträgt. DieBelastbarkeit des Transformators wächst bekanntlich bei gleichem Eisenquerschnitt mit der Frequenz, so: daß man für höhere Zerhackerfrequenz günstigere Abmessungen des Transformators erhält.

Bei Geräten, die in dieser Weise mit unterschiedlichen Frequenzen teils in Netz-, teils in Zerhackerbetrieb arbeiten, tritt die Schwierigkeit auf, daß man den Transformator nicht für beide Frequenzen optimal dimensionieren kann. Das zur Erzielung optimaler Verhältnisse einzuhaltende Verhältnis der Windungszahl einer Wicklung des Transformators zu der daran anliegenden oder davon abzunehmenden Spannung sinkt bei vorgegebenem Eisenquerschnitt mit steigender Frequenz.

Man hat bisher üblicherweise den Transformator so ausgelegt, daß man optimale Verhältnisse für irgendeine zwischen Netz- und Zerhackerfrequenz liegende mittlere Frequenz erhält. Das ist eine Notlösung, welche eine Uberdimensionierung des Transformators erforderlich macht, die gerade bei tragbaren Elektronenblitzgeräten, bei denen das Gewicht eine erhebliche Rolle spielt, sehr stört. Man hat schon eine Anordnung vorgeschlagen, bei welcher eine die Sekundärwicklung vergrößernde Hilfswicklung vorgesehen ist, die nur bei Netzbetrieb eingeschaltet wird. Diese durch die Hilfswicklung vergrößerte Sekundärwicklung kann dann so bemessen werden, daß man auch bei Netzbetrieb optimale Verhältnisse

Wahlweise für Netzoder Batterie-Zerhackerbetrieb
umschaltbarer Spannungswandler

Anmelder:
Flora Mannesmann, geb. Nestler,

und Hedda Mannesmann,
Westhoven über Porz, Oberstr. 65

Wolfgang Ludloff, Wahn-Heide,
ist als Erfinder genannt worden

erhält, während die Sekundärwicklung ohne Hilfswicklung auf optimale Verhältnisse bei Zerhackerbetrieb abgestimmt ist.

Diese bekannte Anordnung hat zwar den Vorteil, daß man bei beiden Frequenzen mit optimaler Dimensionierung arbeiten kann und daher recht günstige Abmessungen des Transformators erhält. Da aber die zur Erzielung optimaler Verhältnisse erforderliche Windungszahl pro Volt mit sinkender Frequenz wächst, benötigt man für Netzfrequenz (50'Hz) eine große Windungszahl. Aus Raumgründen muß dann sehr dünner Draht verwendet werden, der einmal die Fertigung erschwert und außerdem einen hohen ohmschen Widerstand besitzt, wodurch wieder die Aufladezeitbei Netzbetrieb' erhöht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese oben geschilderten Schwierigkeiten zu vermeiden.

Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß die Transformatorwicklungen bei Berücksichtigung des vorgegebenen Eisenquerschnittes und der erforderlichen Ladespannung für Zerhackerbetrieb optimal dimensioniert sind und daß Umschaltmittel vorgesehen sind, die gestatten, daß die Aufladung des Kondensators bei Zerhackerbetrieb über eine einfache Einweggleichrichtung, bei Netzbetrieb jedoch über eine Spannungsverdopplerschaltung erfolgt.

Die Erfindung benutzt die Tatsache, daß sich bei vorgegebenem Eisenquerschnitt die für optimale Verhältnisse erforderlichen Windungszahlen pro Volt etwa umgekehrt verhalten wie die Wurzeln der Frequenzen. Wenn daher die Zerhackerfrequenz etwa ein Vierfaches der Netzfrequenz beträgt und die Trans-

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'ormatorwicklungen bei Berücksichtigung des vorgegebenen Eisenquerschnittes und der erforderlichen Ladespannung für Zerhackerbetrieb optimal dimensioniert sind, dann erhält man mit der gleichen Sekundärwicklung auch bei Netzbetrieb optimale Verlältnisse, wenn man bei Netzbetrieb von dieser Sekundärwicklung nur die halbe Kondensatorladespannung abnimmt und den Kondensator dafür über iine Spannungsverdopplerschalrung auflädt.

Zweckmäßigerweise wird die Spannungsverdopplerschaltung als Resonanzschaltung ausgebildet. Man kann dann den Speicherkondensator bei Zerhackerbetrieb über zwei hintereinandergeschaltete Gleichrichter aufladen und bei Umschaltung auf Netzbetrieb den Ladestromkreis vor den Gleichrichtern auftrennen und dann dafür den einen Pol der Transformator wicklung über einen Verdopplerkondensator zwischen den beiden Gleichrichtern anlegen, während gleichzeitig eine Verbindung von dem anderen Pol der Transformatorwicklung zum Pluspol des ersten Gleichrichters hergestellt wird.

Die Umstellung des Gerätes von Zerhackerbetrieb auf Netzbetrieb erfolgt üblicherweise durch einen Schalter. Diese Anordnung hat jedoch folgenden Nachteil:

Beim Umschalten wird häufig zunächst der Netzstecker in die Steckdose gesteckt, während das Gerät noch auf »Zerhackerbetrieb« geschaltet ist und der Zerhacker noch schwingt. Wird jetzt der Schalter auf »Netzbetrieb« gestellt, so liegt die Netzspannung natürlich sofort am Transformator an. Der Zerhacker schwingt jedoch durch seine mechanische Trägheit auch nach dem Umschalten noch einige Male nach. Dabei entstehen Kurzschlüsse, die schon häufig zu einem Verbrennen der Zerhackerkontakte geführt haben.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird daher die Umstellung des Gerätes von Zerhacker- auf Netzbetrieb in der Weise bewirkt, daß der Zerhacker aus seinem Sockel herausgezogen und daß dafür ein vielpoliger Stecker eingesteckt wird, welcher zwei zusätzliche, die Netzspannung führende Steckerbuchsen besitzt, in die beim Aufstecken des Netzsteckers auf den Zerhackersockel zwei mit einer Transformatornetzwicklung verbundene Stecker eintauchen, wobei im Inneren des vielpoligen Steckers und des Zerhackers geeignete Verbindungen hergestellt sind, daß beim Ersatz des Zerhackers durch den vielpoligen Stecker die Umschaltung von Einweggleichrichtung auf Spannungsverdopplerschaltung erfolgt. Zweckmäßigerweise wird der Spannungsverdopplerkondensator im Inneren des Netzsteckers angeordnet. Dann kann nämlich beispielsweise das Gerät zunächst nur für Zerhackerbetrieb geliefert werden und kann später bei Bedarf durch Hinzukaufen einer Spezialnetzschnur mit einem eingebauten Verdopplerkondensator für Netzbetrieb geeignet gemacht werden. Außerdem ist das Gerät bei Zerhackerbetrieb im Freien, wo es vor allem auf Raum- und Gewichtsersparnis ankommt, von dem Spannungsverdopplerkondensator entlastet.

Die Erfindung ist hier an Hand von Elektronenblitzgeräten und den dabei auftretenden Problemen erläutert. Sie kann jedoch auch in anderem Zusammenhang, z. B. bei der Zündung von Sprengstoffen od. ä., von Bedeutung sein. ^ö5

Im folgenden ist die Erfindung an einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Fig. 1 zeigt die Schaltung eines Spannungswandlers nach der Erfindung;

Fig. 2 a zeigt schematisch eine Netzanschlußleitung mit einem vielpoligen Stecker zum Umschalten von Zerhacker- auf Netzbetrieb;

Fig. 2 b zeigt schematisch einen Teil des Gerätes mit dem Zerhaclier;

Fig. 3,3 a und 4 zeigen die Art der Umschaltung von Zerhacker- auf Netzbetrieb, und zwar zeigt Fig. 3 die Schaltelemente und -verbindungen, die im Gerät selbst angeordnet sind, Fig. 3 a die Schaltung des Zerhacken und Fig. 4 die Schaltung des Netzkabelsteckers und der entsprechenden Anschlußbuchsen des Gerätes.

In einer Schaltung gemäß Fig. 1 liegt eine Niedervolt-Gleichspannungsquelle 1 über einen Zerhacker 2 an der Primärwicklung 3' eines Transformators 3 an. Der Zerhacker wird von einer Antriebsspule 4 mit einer Frequenz von etwa 200 Hz betrieben. An den Abgriffen 5, 5' der Sekundärwicklung 6 wird dann eine Ladespannung U₀ von beispielsweise 200 Volt abgenommen. Bei Zerhackerbetrieb des Gerätes ist die strichpunktiert dargestellte Verbindung hergestellt, während die gestrichelt gezeichneten Verbindungen aufgetrennt sind. Bei dieser Schaltung wird ein Speicherkondensator 7 über zwei hintereinandergeschaltete GleichrichterS_j 9 aufgeladen. Bei Netzbetrieb werden die strichpunktierten Verbindungen geöffnet und statt dessen die gestrichelt gezeichneten Verbindungen hergestellt. An die Abgriffe 5" und 5 wird die Netzspannung gelegt. Jetzt liegt der Punkt 5' der Transformatorwicklung 6 über einen VerdopplerkondensatoT 10 zwischen den Gleichrichtern 8 und 9, der andere Punkt 5 der Transformatorwicklung ist mit dem Pluspol des ersten Gleichrichters 8 verbunden. Man erhält auf diese Weise eine Spannungsverdopplerschaltung, und zwar eine Resonanzschaltung, über welche der Speicherkondensator aufgeladen wird.

Die Dimensionierung des Transformators 3 ist so gewählt, daß die Wicklung zwischen den Abgriffen 5, 5' für die Zerhackerfrequenz bei der abgenommenen Spannung U optimale Verhältnisse ergibt. Die Windungszahlen der als Autotransformator ausgebildeten Wicklungen zwischen den Abgriffen 5, 5' und 5, 5" sind so gewählt, daß bei Netzbetrieb zwischen den Abgriffen 5 und 5' eine Spannung ~ entsteht. Da sich die für optimale Bedingungen vorzusehenden Windungszahl-Volt-Verhältnisse umgekehrt wie die Wurzeln der Frequenzen verhalten, erhält man bei einer Netzfrequenz von 50 Hz = J Zerhacker-

frequenz für eine abgegriffene Spannung von-— gerade

wieder optimale Verhältnisse. Durch die Spannungsverdopplerschaltung wird der Speicherkondensator 7 auch hier auf die Spannung U₀ aufgeladen.

In Fig. 2 a und 2 b ist die Umschaltanordnung schematisch in Seitenansicht, in Fig. 3 und 4 schaltungsmäßig dargestellt.

Mit 11 in Fig. 2 a ist der Netzstecker bezeichnet, der über ein Netzkabel 12 mit einem Stecker 13 verbunden ist, welcher sieben Steckerstifte 14 bis 20 und zwei Steckerbuchsen 21, 22 besitzt. Die Steckerbuchsen 21, 22 führen die Netzspannung.

Fig. 2 b zeigt einen Teil des Gerätes mit einem Sockel 23 für den Zerhacker 24. Der Sockel 23 besitzt sieben Steckerbuchsen 14' bis 20', der Zerhacker 24 sieben entsprechende Steckersrifte 14" bis 20". Die Steckerstifte 14 bis 20 des Vielpolsteckers sind so- angeordnet, daß der Vielpolstecker 13 statt des Zerhacken 24 auf den Sockel 23 derart aufgesteckt wer-

Claims (5)

den kann, daß dabei zwei Steckerstifte 21', 22' in die Netzsteckerbuchsen 21, 22 eindringen. Die Steckerstifte 14 bzw. 14" werden dabei in die Buchse 14' eingesteckt, die Steckerstifte 15 bzw. 15" in die Buchse 15' usw. In Fig. 3 ist der Teil der Schaltelemente und -verbindungen von Fig. 1 dargestellt, der im Gerät selbst angeordnet ist. Gleiche Teile sind zum Teil mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der in Fig. 1 mit 5" bezeichnete Abgriff ist in Fig. 3 durch drei Abgriffe 25', 25", 25"' für die verschiedenen Netzspannungen und durch einen Spannungswählschalter 50 ersetzt. Fig. 3 a zeigt die Schaltung des Zerhackers, Fig. 4 zeigt die Schaltung des Vielpolsteckers und des Zerhackersockels. Die Punkte a und b in Fig. 3, an denen bei Netzbetrieb die Netzspannung anliegen soll, sind mit den Steckerstiften 21', 22' verbunden, die Enden c und d der Transformatorwicklung 3' mit den Buchsen 15' und 16' des Zerhackersockels 23. Die Punkte e und / liegen an den Buchsen 17' und 14'. Die Punkte g und h zwischen dem Abgriff 5' und dem Gleichrichter 8 stehen mit den Buchsen 18' und 19' in Verbindung, und schließlich ist der Punkt i zwischen den Gleichrichtern 8 und 9 mit der Buchse 20' verbunden. Beim Zerhacker 24 liegen die Punkte k und / in Fig. 3 a an den Steckerstiften 15" und 16", die Punkte m und η an den Steckerstiften 17" und 14". Die Punkte 0 und p sind mit den Steckerstiften 18" und 19" verbunden. Der Steckerstift 20" ist tot. Wie man leicht sieht, ergibt sich beim Einstecken des Zerhackers die Schaltung nach Fig. 1 mit den strichpunktiert gezeichneten Verbindungen. Die Schaltung des Netzkabelsteckers 13 ist im oberen Teil von Fig. 4 dargestellt. Die Steckerstifte 14, 15 und 16 liegen tot. Steckerstift 17 ist mit Stift 19 verbunden, Steckerstift 18 über einen Kondensator 10 mit Stift 20. Die Buchsen 21 und 22 führen Netzspannung. Man erkennt, daß sich beim Einstecken des Netzkabelsteckers 13 die Schaltung nach Fig. 1 mit den gestrichelt gezeichneten Linien ergibt. Durch diese Art der Umstellung des Gerätes wird die oben geschilderte Gefahr eines Kurzschlusses durch Nachschwingen des Zerhackers vermieden. Außerdem ergibt sich eine nicht unerhebliche Raum-, Gewichts- und Kostenersparnis. Patentansprüche:

1. Wahlweise für Netz-oder Batterie-Zerhackerbetrieb umschaltbarer Spannungswandler zur Lie-

ferung einer Gleichspannung an einen Kondensator, insbesondere zum Aufladen des Speicherkondensators bei Elektronenblitzgeräten, bei welchen die Ladespannung von einer Transformatorwicklung über eine Gleichrichteranordnung abgenommen wird und bei welchen die Zerhackerfrequenz ein Mehrfaches der Netzfrequenz beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatorwicklungen bei Berücksichtigung des vorgegebenen Eisenquerschnittes und der erforderlichen Ladespannung für Zerhackerbetrieb optimal dimensioniert sind und daß Umschaltmittel vorgesehen sind, die gestatten, daß die Aufladung des Kondensators bei Zerhackerbetrieb über eine einfache Einweggleichrichtung, bei Netzbetrieb jedoch über eine Spannungsverdopplerschaltung erfolgt.

2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerhackerfrequenz etwa das Vierfache der üblichen Netzfrequenz beträgt.

3. Spannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsverdopplerschaltung als Resonanzschaltung ausgebildet ist.

4. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des Gerätes von Zerhacker- auf Netzbetrieb in der Weise erfolgt, daß der Zerhacker aus seinem Sockel herausgezogen und daß dafür ein vielpoliger Stecker eingesteckt wird, welcher zwei zusätzliche, die Netzspannung führende Steckerbuchsen besitzt, in die beim Aufstecken des Netzsteckers auf den Zerhackersocketl zwei mit einer Transformatornetzwicklung verbundene Stecker eintauchen, und daß Verbindungen im Inneren des Zerhackers und des Vielpolsteckers vorgesehen und derart gelegt sind, daß beim Auswechseln des Zerhackers gegen den Vielpolstecker mit Netzanschlußleitung die Umschaltung von Einweggleichrichtung auf Spannungsverdopplerschaltung erfolgt.

5. Spannungswandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsverdopplerkondensator im Inneren des Vielpolsteckers angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 876 038;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 677 872;
deutsche Auslegeschrift B 25599 VIIIb/21 c (bekanntgemacht am 13. 10. 1955);

deutsche Patentanmeldung M 20763 IX a/57 c (bekanntgemacht am 12. 5. 1955);

Bild und Ton, 1953, S. 236 bis 239.

Hierzu 1 BlattZeichnungen

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