Schaltungsanordnung zur von der jeweiligen Größe einer Steuerspannung
abhängigen, zeitlich linearen Aufladung von Kondensatoren Es ist bereits bekannt,
die Schaltzeit elektrischer Einrichtungen durch die Dauer des jeweiligen Aufladevorganges
von Kondensatoren zu bestimmen. Hierbei ist es erwünscht, daß sich die Aufladung
der betreffenden Kondensatoren in Abhängigkeit von der Größe einer Steuerspannung
zeitlich linear vollzieht, damit die Genauigkeit der jeweiligen Zeitbestimmung für
alle möglichen Zeitwerte die gleiche ist. Das Bestreben, eine zeitlich lineare Aufladung
von Kondensatoren zu erreichen, ist bereits bekannt, doch konnte es bisher nur durch
die Verwendung von sehr empfindlichen Elektronenröhren, wie beispielsweise Penthoden,
erreicht werden, die einen Einsatz derartiger Anordnungen in einem rauhen Betrieb
unterworfenen elektrischen Einrichtungen, deren Schaltzeit begrenzt werden soll,
verhindern. Außerdem ist es bei diesen bekannten Anordnungen nicht möglich, die
Steuerung der Kondensatoraufladung auch noch von der Größe einer Steuerspannung
abhängig zu machen in der Weise, daß das Produkt aus dieser Steuerspannung und der
jeweiligen Aufladezeit dem Ladezustand des Kondensators direkt proportional ist.
Soll aber beispielsweise die Schweißzeit einer elektrischen Schweißmaschine mit
Hilfe einer Kondensatoraufladung begrenzt werden, so genügt es nicht, den Ladezustand
eines Kondensators der Aufladezeit proportional zu machen, da die erforderliche
Schweißzeit auch noch von der Größe des Schweißstromes abhängig ist und infolgedessen
erfordert, daß der Ladezustand des Meßkondensators dem Produkt aus einer vom Schweißstrom
abhängigen Steuerspannung und der jeweiligen Aufladezeit des Kondensators direkt
proportional ist.Circuit arrangement for the respective size of a control voltage
dependent, temporally linear charging of capacitors It is already known
the switching time of electrical devices due to the duration of the respective charging process
of capacitors to be determined. Here it is desirable that the charging
of the capacitors concerned depending on the size of a control voltage
takes place linearly in time, so that the accuracy of the respective time determination for
all possible time values are the same. The endeavor to achieve a linear charge over time
of capacitors is already known, but so far it has only been possible through
the use of very sensitive electron tubes such as penthodes,
can be achieved, the use of such arrangements in a rough operation
subject electrical devices, the switching time of which is to be limited,
impede. In addition, it is not possible with these known arrangements that
Control of the capacitor charging also from the size of a control voltage
to make dependent in such a way that the product of this control voltage and the
respective charging time is directly proportional to the state of charge of the capacitor.
But should, for example, include the welding time of an electric welding machine
With the help of a capacitor charge, it is not enough to check the state of charge
of a capacitor to make the charging time proportional as the required
Welding time is also dependent on the size of the welding current and as a result
requires that the state of charge of the measuring capacitor is the product of one of the welding current
dependent control voltage and the respective charging time of the capacitor directly
is proportional.
Um eine derartige Anordnung handelt es sich zwar bei einer anderen
bekannten Anordnung, durch die bestimmte Schaltvorgänge in Abhängigkeit eines Produktes
aus Strom und Zeit gesteuert werden sollen. Bei dieser Anordnung wird aber keine
lineare Aufladung des Steuerkondensators vorgenommen, sondern es ist ein besonderer
Übertrager vorhanden, dessen übertragungsverhältnis von der Größe des Ladestromes
unabhängig ist, d. h. daß dieser Übertrager nicht in seinem Sättigungsgebiet arbeitet.
Außerdem sind zwei Elektronenröhren erforderlich, von denen eine gasgefüllt sein
muß. Durch eine andere bekannte Anordnung läßt sich lediglich die lineare Entladung
eines Kondensators erreichen, die auch mit Hilfe eines Halbleiters vorgenommen werden
kann. Wie bei der zuerst erwähnten bekannten Anordnung fehlt auch hier die Berücksichtigung
einer die Aufladung bestimmenden Steuerspannung, da ja der Entladevorgang selbst
durch eine solche Steuerspannung nicht beeinflußt werden kann. Die Erfindung betrifft
demgegenüber eine Schaltungsanordnung, bei der in Abhängigkeit von der jeweiligen
Größe einer Steuerspannung eine zeitlich lineare Aufladung von Kondensatoren, die
durch die Dauer ihres jeweiligen Aufladevorganges die Schaltzeit elektrischer Einrichtung
bestimmen. Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß der aus einer von der
Steuerspannungsquelle unabhängigen weiteren Spannungsquelle gespeiste Ladestromkreis
des Kondensators die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors in Reihe mit der
Steuerspannungsquelle und einem Widerstand enthält, wobei die Emitter-Kollektor-Strecke
des genannten Transistors durch den von der Steuerspannungsquelle aufgebrachten
und über den Widerstand fließenden Basis-Emitter-Strom des Transistors geöffnet
wird.Such an arrangement is indeed another one
known arrangement through which certain switching operations are dependent on a product
should be controlled from electricity and time. With this arrangement, however, there is no
linear charging of the control capacitor is made, but it is a special one
Transformer available, the transmission ratio of which depends on the size of the charging current
is independent, d. H. that this transformer does not work in its saturation area.
In addition, two electron tubes are required, one of which must be gas-filled
got to. Another known arrangement allows only linear discharge
of a capacitor, which can also be done with the help of a semiconductor
can. As in the case of the first-mentioned known arrangement, this is also not taken into account here
a control voltage that determines the charging process, since the discharging process itself
cannot be influenced by such a control voltage. The invention relates to
in contrast, a circuit arrangement in which, depending on the respective
Size of a control voltage is a temporally linear charge of capacitors that
the switching time of the electrical device due to the duration of their respective charging process
determine. According to the invention this is achieved in that the from one of the
Control voltage source independent further voltage source fed charging circuit
of the capacitor, the emitter-collector path of a transistor in series with the
Contains control voltage source and a resistor, the emitter-collector path
of said transistor through the applied by the control voltage source
and the base-emitter current of the transistor flowing through the resistor is opened
will.
Die Auswertung des jeweiligen Ladezustandes des Kondensators zur Festlegung
der jeweiligen Schaltzeit der zu steuernden elektrischen Einrichtung erfolgt zweckmäßig
in der Weise, daß eine den Ladezustand des Kondensators überwachende Schalteinrichtung
die Öffnung und Schließung der aus der ersten Gleichspannungsquelle, einem Widerstand
und der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors bestehenden Reihenschaltung bewirkt
und damit gleichzeitig die jeweilige Schaltzeit der zu steuernden elektrischen Einrichtung
festlegt. Um bei der Festlegung der Schaltzeiten von Veränderungen in der Betriebsspannung
unabhängig
zu sein, ist es vorteilhaft; den Ladestrom für den Kondensator einer stabilisierten
Spannungsquelle zu entnehmen.The evaluation of the respective state of charge of the capacitor to determine
the respective switching time of the electrical device to be controlled is expedient
in such a way that a switching device monitoring the state of charge of the capacitor
the opening and closing of the first DC voltage source, a resistor
and the base-emitter path of a transistor causes existing series connection
and thus at the same time the respective switching time of the electrical device to be controlled
specifies. To help determine the switching times of changes in the operating voltage
independent
to be it is beneficial; the charging current for the capacitor of a stabilized
To be taken from the voltage source.
Eine derartige Anordnung zur linearen Aufladung von Kondensatoren,
um dadurch die Schaltzeit elektrischer Einrichtungen zu bestimmen, kann auch dazu
verwendet werden, Impulsfolgen hoher Frequenzkonstanz zu formen, wobei die jeweilige
Schaltzeit, die durch den Aufladezustand des Kondensators bestimmt wird, die Impulsbreite
oder Impulsfrequenz der einzelnen Impulse bestimmt. Für diesen Anwendungszweck der
Erfindung wird vorgeschlagen, den Kondensator nach Ansprechen der seinen Ladezustand
überwachenden Schalteinrichtung durch Kurzschluß wieder zu entladen, worauf dann
der Aufladevorgang von Neuem beginnt. Außerdem ist zur Überwachung des Ladezustandes
des Kondensators der Emitter des die Aufladung dieses Kondensators steuernden Transistors
mit der Basis. eines weiteren Transistors verbunden, während der Impulsgeber selbst
im Emitter-Kollektor-Kreis dieses Transistors liegt.Such an arrangement for the linear charging of capacitors,
in order to determine the switching time of electrical devices can also do so
be used to form pulse trains of high frequency constancy, the respective
Switching time, which is determined by the state of charge of the capacitor, the pulse width
or pulse frequency of the individual pulses is determined. For this purpose the
Invention is proposed the capacitor after responding to its state of charge
monitored switching device by short circuit to discharge again, whereupon then
the charging process starts again. It is also used to monitor the state of charge
of the capacitor the emitter of the transistor controlling the charging of this capacitor
with the base. connected to another transistor, while the pulse generator itself
lies in the emitter-collector circuit of this transistor.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine Einrichtung zur Voreinstellung der Schweißladung elektrischer
Schweißmaschinen und Fig. 2 eine Einrichtung zur Bildung einer Impulsfolge hoher
Frequenzkonstanz.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.
1 shows a device for presetting the electrical welding charge
Welding machines and FIG. 2 shows a device for forming a pulse train of high
Frequency constancy.
Bei der Steuerung elektrischer Schweißaggregate ist es des öfteren
notwendig, das Produkt von Schweißstrom und Schweißzeit voreinzustellen. Bei den
herkömmlichen voreinstellbaren Schweißmaschinen lassen sich diese beiden Funktionen
meist nur getrennt einstellen. Es kann nun aber vorkommen, daß die Oberfläche des
zu schweißenden Werkstücks von einer Oxydschicht überzogen ist, die durch den Schweißstrom
erst durchgebrannt werden muß, bevor er seine volle voreingestellte Höhe erreichen
kann. Da die Einstellung der Schweißzeit bei diesen bekannten Aggregaten getrennt
von derjenigen des maximalen Schweißstromes erfolgt, findet die Unterbrechung der
Schweißung immer nach derselben zeit ohne Rücksicht darauf, ob das üblicherweise
mit »Schweißladung« bezeichnete Produkt von Schweißstrom und Schweißzeit größer
oder kleiner war, statt. Durch die Verwendung der Erfindung kann man aber bei derartigen
Aggregaten die Schweißladung konstant halten, indem der Schweißstrom dem Ladestrom
des Kondensators proportional gemacht wird.It is often the case when controlling electrical welding units
necessary to preset the product of welding current and welding time. Both
conventional presettable welding machines can do both of these functions
usually only set separately. But it can happen that the surface of the
workpiece to be welded is covered by an oxide layer created by the welding current
must be blown first before it can reach its full preset height
can. Since the setting of the welding time in these known units is separate
takes place from that of the maximum welding current, the interruption takes place
Always weld after the same time regardless of whether this is usually
The product of welding current and welding time labeled with "welding charge" is greater
or was smaller instead. By using the invention, however, you can with such
Aggregates keep the welding charge constant by adding the welding current to the charging current
of the capacitor is made proportional.
In Fig. 1 ist das eigentliche Schweißaggregat SA nur schematisch dargestellt.
Es besteht aus einem Schweißtransformator STR, an dessen Sekundärwicklung die Schweißelektroden
SE angeschlossen sind. Ein Schalter S schaltet den Schweißstrom ein, und in Reihe
mit diesem Schalter S liegt ein Ruhekontakt r
einer Schalteinrichtung
R, die den Ladezustand des Kondensators C überwacht. Wird der Schalter S durch ein
Schütz betätigt, so wird man zweckmäßigerweise den Kontakt r der Schalteinrichtung
R in den Magnetstromkreis dieses Schützes legen, so daß bei einem Wirksamwerden
der Schalteinrichtung R das Schütz S in seine Ausgangsstellung gebracht wird und
dabei den Schaltkontakt S öffnet. Über einen weiteren Stromwandler SU wird
ein Teil des Schweißstromes dem Gleichrichter Gl zugeführt und die gleichgerichtete
Spannung, die dem jeweiligen Schweißstrom direkt proportional ist, gelangt auf den
durch den Widerstand WS gebildeten Spannungsteiler. Mit Hilfe des Abgriffes A dieses
Spannungsteilers wird eine Spannung U1 abgenommen und an den Emitter des Transistors
Tr sowie über den Widerstand Wi an die Basis des Transistors Tr angeschaltet. Eine
weitere S konstante Spannungsquelle U 2 ist an den Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors
Tr angeschaltet, wobei dieser Stromkreis über den Widerstand Wi sowie den Kondensator
C verläuft. Außerdem liegt in diesem Stromkreis auch die Spannung U l, die
dem Schweiß-Strom direkt proportional ist.In Fig. 1, the actual welding unit SA is only shown schematically. It consists of a welding transformer STR, to whose secondary winding the welding electrodes SE are connected. A switch S switches on the welding current, and in series with this switch S is a break contact r of a switching device R which monitors the state of charge of the capacitor C. If the switch S is actuated by a contactor, the contact r of the switching device R is expediently placed in the magnetic circuit of this contactor, so that when the switching device R becomes effective, the contactor S is brought into its starting position and the switching contact S opens. A part of the welding current is fed to the rectifier Gl via a further current transformer SU and the rectified voltage, which is directly proportional to the respective welding current, reaches the voltage divider formed by the resistor WS. With the help of the tap A of this voltage divider, a voltage U1 is taken and connected to the emitter of the transistor Tr and to the base of the transistor Tr via the resistor Wi. Another S constant voltage source U 2 is connected to the emitter-collector circuit of the transistor Tr, this circuit running through the resistor Wi and the capacitor C. In addition, the voltage U l, which is directly proportional to the welding current, is also located in this circuit.
Wird zu Beginn eines Schweißvorganges der Schalter S geschlossen,
so fließt über den Widerstand Wi ein bestimmter Strom, der zum größeren Teil aus
der Spannungsquelle U2 und zum kleineren Teil aus der Spannungsquelle U1 stammt.
Der aus der Spannungsquelle U2 stammende Stromanteil fließt über die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors Tr, den oberen Anteil des Spannungsteilers WS, den Widerstand Wi
zum Kondensator C, der dadurch aufgeladen wird. Der aus der Spannungsquelle U 1
stammende kleinere Stromanteil durchfließt ebenfalls den Widerstand Wi sowie die
Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tr. Verringert sich nun als Folge .der Aufladung
des Kondensators C der über diesen Kondensator fließende Ladestrom, so vermindert
sich damit auch die am Widerstand Wi auftretende Gegenspannung für die Spannungsquelle
U1, womit gleichzeitig die Spannung an der Basis des Transistors Tr erhöht wird.
Diese Spannungserhöhung an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tr ruft aber
wiederum ein stärkeres Fließen des Ladestromes über die Emitter-Kollektor-Strecke
dieses Transistors hervor, so daß damit der Abnahme des Ladestromes, bedingt durch
die steigende Ladung des Kondensators C, entgegengewirkt wird. Durch geeignete Wahl
der einzelnen Konstanten der gezeigten Schaltungsanordnung kann man also erreichen,
daß die Spannung am Kondensator C und auch die Spannung zwischen dem Emitter des
Transistors Tr und dem der Basis des Transistors Tr abgewandten Belag des Kondensators
C annähernd proportional dem Produkt der Spannung U1 mal der Ladezeit ist. Da aber
die Spannung U1 direkt proportional dem Schweißstrom ist, kann mit der gezeigten
Anordnung die Schweißladung unabhängig von der Größe des jeweils fließenden Schweißstromes
konstant gehalten werden. Sobald nämlich der Kondensator C auf einen bestimmten
Wert aufgeladen ist, spricht die überwachungseinrichtung R an und öffnet mit dem
Ruhekontakt r den Primärstromkreis des Schweißtransformators STR.If switch S is closed at the beginning of a welding process,
a certain current flows through the resistor Wi, the greater part of which flows out
the voltage source U2 and to a lesser extent from the voltage source U1.
The current component from the voltage source U2 flows via the emitter-collector path
of the transistor Tr, the upper part of the voltage divider WS, the resistor Wi
to the capacitor C, which is then charged. The from the voltage source U 1
originating smaller current component also flows through the resistor Wi as well as the
The base-emitter path of the transistor Tr. Is now reduced as a result of the charging
of the capacitor C, the charging current flowing through this capacitor is thus reduced
This means that the counter-voltage for the voltage source occurring across the resistor Wi also increases
U1, which at the same time increases the voltage at the base of the transistor Tr.
However, this increase in voltage at the base-emitter path of the transistor Tr calls
again a stronger flow of the charging current over the emitter-collector path
this transistor emerges, so that thus the decrease in the charging current, due to
the increasing charge of the capacitor C is counteracted. By appropriate choice
of the individual constants of the circuit arrangement shown can thus be achieved
that the voltage across the capacitor C and also the voltage between the emitter of the
Transistor Tr and the coating of the capacitor facing away from the base of transistor Tr
C is approximately proportional to the product of the voltage U1 times the charging time. Here but
the voltage U1 is directly proportional to the welding current, can with the shown
Arrangement of the welding charge regardless of the size of the welding current flowing in each case
be kept constant. As soon as the capacitor C is on a certain
Value is charged, the monitoring device R responds and opens with the
Normally closed contact r the primary circuit of the welding transformer STR.
Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung arbeitet prinzipiell in derselben
Weise wie diejenige in Fig. 1. Unterschiedlich ist nur, daß die Steuerspannung U
1 sich während eines Schaltvorganges nicht ändert, sondern im Gegenteil mit Hilfe
einer Zenerdiode Z1 immer auf einem konstanten Wert gehalten wird. Werden die Spannungen
U 1 und U 2 eingeschaltet, so lädt sich der Kondensator C wiederum annähernd linear
dem Produkt aus Ladestrom mal Ladezeit auf, und nach Erreichen eines bestimmten
Ladezustandes, der mit Hilfe des Relais K überwacht wird, erfolgt ein Kurzschluß
des Kondensators mit Hilfe des Kontaktes k und damit die Einleitung eines neuen
Vorganges. Das Relais K, das selbstverständlich auch durch eine elektronische Einrichtung
ersetzt werden kann, liegt in dem Kollektorkreis eines weiteren Transistors Tr2,
dessen Basis mit dem Emitter des Transistors Trl verbunden ist. Da dem Emitter des
Transistors
Tr2 andererseits über eine weitere Zenerdiode Z2 eine konstante Vorspannung gegeben
wird, ist dafür gesorgt, daß die Umschaltung immer gleichmäßig, d. h. in stets gleichbleibenden
Zeitabständen, erfolgt. Ein derartiges schwingungsfähiges System kann infolge seiner
hohen Frequenzkonstanz und wegen seiner Eignung für lange Perioden vorteilhaft,
unter anderem auch zur Zeitmessung, benutzt werden.The arrangement shown in Fig. 2 works in principle in the same
Way like that in Fig. 1. The only difference is that the control voltage U
1 does not change during a switching process, but on the contrary with help
a Zener diode Z1 is always kept at a constant value. Will the tensions
U 1 and U 2 switched on, the capacitor C charges again approximately linearly
the product of charging current times charging time, and after reaching a certain
State of charge, which is monitored with the aid of the relay K, there is a short circuit
of the capacitor with the help of contact k and thus the introduction of a new one
Process. The relay K, of course, also by an electronic device
can be replaced, lies in the collector circuit of another transistor Tr2,
whose base is connected to the emitter of the transistor Trl. Since the emitter of the
Transistor
Tr2, on the other hand, is given a constant bias voltage via a further Zener diode Z2
it is ensured that the switchover always takes place evenly, i. H. in constant
Time intervals. Such a vibratory system can as a result of it
high frequency constancy and advantageous because of its suitability for long periods,
can also be used for timing purposes, among other things.