/
w
Képviselőt BANUBIA BZABADAUfflC IRODA Budapest
2
3A
U^YcXÍV^éxi.^
Szolgálati találmány
KAKJSOLÓÜZEMÜ TÁPEGYSÉG TÖBB STABIL TÁPFESZ ÜLTS ÉGlíT IGÉ3Y1Ő BUG ifeSZEITHYEZETTSÉGMÉRÖ KÉZIMÜSZER SZÁMÁÉ A Gamma Müvek, Budapest
Feltalálók: 6ARKADI AHDRÁS mérnök,
( 50 fi ^
TÓTH Istvánná mérnök,
( 30 fi
ISTÓK Gyula mérnök,
?
(• 20 % '
budapesti lakosok
A találmány tárgya olyan kapcsolóüzemű tápegység eugárezennyezettoégniérő berendezés számáig, amely 1,2-1,5 Y-os telepről működve jelzi a készülék működés-készségét, a telep kimerülését, valamint szél-
26S7>35/KAné-
Bőséges tápfeszültség* klima ás terhelési viszonyok mellett is biztosítja több kimeneti feszültség stabilitását. A hordozható készülékek használatának egyik nehézsége a telepfeszUltség és a működőképesség ellenőrzése* A probléma szokásos megoldása ez, hogy a telepfeszUltség egy nyomógomb benyomásával a kijelző műszeren ellenőriehető. Igy a töltöttségi állapotot Is meg lehet becsülni. A kisülés határán lévő telepek jellegzetescége azonban az, hogy néhány percnyi működős során még megfelelőnek mutatkoznak, s a telepfeszUltség kritikus érték alá csökkenése a mérés során következik be9 és ez a-mért érték meghamisítását eredményezi. Egy másik lehetséges megoldás EZ, hogy a megfelelő telepfeszUltség meglétét egy lámpa, vagy LED dióda kigyulladása jelzi; ha a fényforrás kialszik, telepet kell cserélni. Az állandó terhelés azonban, ha a műszer áramfelvétele különben igen kicsi, erősen megrövidíti a készUlék működési idejét. Ezen kivül a figyelmeztető időszak hiánya lehetetlenné teszi a telepcserére való felkészülést. Egy harmadik szokásos megoldás a telep kimerülésekor bekapcsolja a készüléket mintegy "lesüketitl" azt. A "0"-kijel2és oka azonban nem mindig egyértelmű, amellett a figyelmeztető Időszak Itt is hiányzik.
Lehetséges megoldás az iof hogy e telep kimerülését egy fényforrás kigyullad ás ával vagy pislogásával jelzik* Ez általában bonyolult elektronikát kiván, ezenkívül itt sincs figyelmeztető időszak* A hordozható készülékek használatának másik nehézsége az elektromos telepek és akkumulátorok azon sajnálatos tulajdonsága, hogy azonos tárolt energia mellett a cellák számát növelve, a éelep s^lya ls nő* Mivel a használatos cellák kapocsfészültsége 1,3-1,5 V, és az elektronikus berendezések működtetéséhez szokásosan szükséges feszültség 6-9 V, a készülékek táplálására 4-7 sorbakapcsolt cella szükséges* A cellák kapocsfészültsége, töltési végfeszültsége, kapacitása, belső ellenállása, töltöttségi állapota azonban egyedenként különbözhet* így az alacsony fajlagos energiatartalmon kívül a eorbakapcsolt telepek hibája az is, hogy a lsggyengébb rész határozza meg az egész sor tulajdonságait* A fenti problémák elkerülésére célszerű egyetlen cellát telepként felhasználni és kapcsolőtlzemU tápegységgel előállítani a berendezés működéséhez szükséges feszültségeket* Ez főként ott célszerű, ahol a szokásos 6-9 V eem lenne elég, illetve kettő, vagy több tápveszültségre van ezűkség* Az ed&ig ismertetett probléma megoldásának megvalósítására többféle tápegység is ismert* A leg-
- 4 egyszerűbb egy hagyományos záróUzemü vagy ellenUtemü transevertert alkalmazni, 6B a kimenő feszültségeket stabilizálni* Ennél a megoldásnál a hatásfok igen rossz, főleg a nagyfeszültségű stabilizátorok működéséhez szükséges teljesítmény miatt* Egy másik megoldást ismertet a SleroensSchaltbeisplele 1975/76 évkönyv, 168. oldalán. Ae alkalmazási pá Ida igen kis teljesítményre van tervezve, de megvalósíthat6 nagyobb texhelhetőségu változata is. A szélsőséges klima, a terhelési viszonyok és a szélső telepfeszültség melletti biztos berezgés gzónban csak úgy állítható be, ha a terhelésnélkuli áramfelvételt Jelentősen megnöveljük. Márpedig a szennyezettségaérők normális esetben, ha a sugárszint alacsony , igen kis terhelést jelentenek, és a tápegység hatásfoka éppen ekkor rossz* A másik hiba, hogy a nagyfeszültségű rész magas sugérszintnől jelentkező rövidzár-szerli terhelése leállítja a rezgést, és igy & kisebb tápfeszültségek Is megszűnnek* Ezen klvtil a rövidzár megszűntekor az újraindulás bizonytalant A fentleken kivul számos kapcsolóüzemű tápegység ismert, amelyek az impulzusszélesség szabályozásával stabilizálják & kívánt kimenőfeszültoéget* Ezekre la jellemzők a felsorolt problémák, tehát a rossz hatásfok alacsony terhelés mellett, és a ^rövidzáráéra történő leállás*
Ismert ol^ort kapcoolóüzemU tápegység is, amelybon a kimenetről szabályozott át eresztő-tranzisztoros stabilizátor szolgáltatja a tranazverter tápfeszültségét. Ennél jobb lehet az alacsony terhelés melletti hatásfok, de a rövidzárszerü terhelés hatása még az újraindul ác problémája továbbra since megoldva, A találmány szerinti megoldásnak megfelelő berendezés segítségével a felsorolt problémákat kívánjak megoldani, mégpedig ugy, hogy - ^
a berendezés bekapcsolásakor a kijelző LED dióda világítani kezd, majd ha a berendezés működőképes, kialszik)-
- Sj^ . ha a mérés során a telep a kimerülés határáig kisUl, a LED dióda villogni kezd. Ekkor még a mérés befejezhető, de hamarosan teleposere szükséges; •
ha a LED dióda villogása folyamatos égésre változik, a műszer már csak becslésre alkalmas, szükséges az azonnali telepcsere. A készülék szélsőséges telepfeszültség és klíma
viszonyok mellett Is biztonságosan működik, és a sugárszennyezettségoárŐ műszer a végkitérést sokszorosan meghaladó sugárszint mellett sem "süketül le". A találmányt a leíráshoz mellékelt rajzok segítségével részletesen is megmagyarázzuk. A ragzok közül az
1. ábra
a bcrendezúe általános kapcsolási elrendezését , a
2. ábra
a fő szerkezeti egységeken belüli kapcsolási elrendezés elvi vázlatét mutatja be. A találmány ezerinti megoldásnak megfelelő
berendezés lényegében három fő részből áll, éspedig egy önmagában ismert, kollektorkimenetű áteresztő I tranzisztoros stabilizátorból, egy U
feszültségátalakitéból
- amelynek szerkezeti felépítése szintén ismert, végül egy XII telepkimerUlés jelzőből, amelynek a találmány szerinti kapcsolását, valamint az első két egységgel való kapcsolatát teljes részletességgel ismertetjük, mig az első két fő-egységre csak olyan mélységig térünk ki, amennyiben arra a kapcsolási elrendezés ismeretéhez szükség van. Az áteresztő X tranzisztoros stabilizátor a Dl, D2 diódákból, T^, Tg, T^ tranzisztorokbél,
Bg,
E^ ellenállásokból, C^, Cg kondenzátorokbél és P^ potenciométerből, valamint egy L14 Zener diódából van felépítve. A stabilizátor különlegessége azonban az, hogy két helyről is vissza van csatolva, mégpedig egyrészt közvetlenül a D if Dg diéda^j^ft-yiásdt 2.ábra/
áteresztődére!*-
zisztor kollektoráról, amely megakadályozza a kimenőfesztiltség 1,3 V fölé történő növekedését és igy a tranozverter rcteszelődését, másrészt & II feszültségétalakitó 6 V-os
7 kimenetérőlt a D14 Zener diódén keresztül, amely a bekapcsolási tranziens lejátszódása után a stabilizátor kimenőfészültségét ugy állítja be, hogy a 6 V-os kimeneten e terhelésváltozások ellenére a feszültság állandó maradjon. A kollektorkimenetü stabilizátor használata azért célszerű, mert e/
az áteresztő elemen eső feszültség az
telítési
feszültségre le lecsökkenhet, ami az adott terhelés mellett kb. 150 mY. így a telep kezdődő kimerülésekor is még biztonságosan működik a rendszer és kicsi az áteresztő elem disszipációja is. b/
A stabilizátor hibajel-erősitése eredendően igen nagy, Így járulékos elemek nélkül is pontosan tartja a kimenőfeszültséget és a hibajelerősitő okozta terhelés Is kicsi. A II feszültségátalakitó egy
- önmagában szin-
tén ismert - együtemü transzvertérből, a hozzátartozó egyenirányító és szűrőegységekből áll. A feszültségátalakitó tranBfeformátora négy tekercset, mégpedig az Hl primér-tekercset, az N2 visszacsatoló tekercset * az H3 kisfeszültségű tekercset és az 54 nagyfeszültségű tekercset tartalmazza* A rendszer jellegzetességei hogy jóllehet csak az 33 kisfeszültségű tekercs kimenőfeszültsége - feszült-
ségkétszerezés után -
van stabilizálva, a szoros csatolás
ás a szimmetrikus terhelés miatt az H4 nagyfeszültségű tekercs feszültségháromazorozott kimenete is közel állandó. A II fessUltségátalakitó +6V, -3V, +400 T egyen és 6 Vpp váltófeszültséget szolgáltat a többi áramkörnek. A fesztiltségátalakité egyébként
— a már emiitett transz-
formátoron kívül - C3# C4» C5, 06, C7, C8* C9 konenzátoxokkal, H3 ellenállással j, T4 tranzisztorral és D3» ®4, D5, D6# D7, DO
van felépítve.
A H l telepkimerillés jelző áramkör több funkciót is ellát. Felépítése a következő: Az áramkörben lévő 2?5 tranzisztor bázisa egyrészt egy D12 Zener dióda katódjára, másrészt egy P2 potenciométerre csatlakozik. A D12 Zener dióda anódje a II feszültségátalaklté -3V feszültBégü pontjára, mig a P2 potenciométer egy P13 dióda,katódjára, s ez utóbbinak anódja egy R6 ellenállásún át az I tranzisztoros stabilizátor bemenetére, illetve leágazásból a T5 tranzisztor emitterére csatlakozik. A T5 tranzisztor emit tere összg van kötve egy további 16 tranzisztor emitterével és az R6 ellenálláson át a telep pozitiv sarkával; a T5 tranzisztor kollektora a T6 tranzisztor bázisára, és egy R5 ellenálláson át a földre, a telep negatív serkára csatlakozik, mig a T6 tranzisztor kollektora a sorosan kötött D10, D9 diódákon Ós egy CIO kondenzátoron keresztül a transzverter
S2 ldLefesailltsésii tekercsének nem földelt 5 pontjára vanfestve*A CIO kondenzátor 6c a D3 dióda közös pontjára csatlakozik egy Dll LED-dióda enódja. A D U 1EDdióda katódja a 3J6 tranzisztor emitterére von kötve* A kollektor kimenetű stabilizátor El tranzisztorának bázisa kőt helyről is vissza van csatolva• egyrészt közvetlenül a Dl, D2 diódákon keresztül a 33 tranzisztor kollektoráról, másrészt a II feszültségátalakffctó +6 V-os kimenetéről a £14 Zener diódán keresztül* Amikor a műszert bekapcsoljuk a 2)11 LED-dióda 2-4 mp-re bekapcsolódik, majd kialszik és igy jelzi a berendezés működőképességét. A berendezés folyamatos működése során, - amikor a telep kezd kimerülni, a 2)11 LSD-dióda pislogni kezd, de ekkor a berendezés még pontosan működik* Ha bekapcsolódáskor a Dll LED-dióda tel sem villan, a telep teljesen kimerült, vagy hibás a berendezés, A 35 tranzisztor méri a. telep pozitiv sarka és a transzverter -3 V-os kimenete közti feszültséget. Ha ennek a feszültségnek értéke a Pg potencioiaáterrel előre beállított érték alá csökken, a T5 tranzisztor lezár, igy a T6 tranzisztor nyitéirányú bázieáramot kap, ezért vezetni kezd, a T6 tranzisztoron, majd a D9, D10 dlóttákon keresztül kisüti a 6
p-p váltófeszült-
ségre kapcsolt CIO kondenzátort, amely a D U lED-diódán keresztül töltődhet*
- 10 Igy a Dll LED-diódán már folyhat áram és az világítani fog, A kát tranzisztor emitterével sorbakapcsolt Rg ellenállás hatására a
mérőtranzisztor át-
kapcsolása meredekké válik. A
tranzisztoron átfolyó
kisütő áram hatására ugyanis az Eg ellenálláson eső feszültség megnő, a
tranzisztorral mért feszültség
tovább csökken, Így az meredeken kikapcsol. A Dll LED-dióda kialvását ezután mindhárom blokkon keresztül ható bonyolult visszacsatolás okossá, ha még elegendően magas a tel.epfeszUltség. A Dll- XEDdióda ugyanis a transzverter H^téSercse váltófeszültségéből jut energiához. A terhelés hatására azonban es a feszültség lecsökken, igy csökken a 6 V egyenfeszültség is. A visszacsatolás azonban ezt nem engedi* megc irM.Vtlxl-ifCÁ ^Vcb i növekedik az Ijblokk kimeneti feszültsége. Ez csak az árarakorláttal és a pufferkondenzátor nagyságával meghatároaott gyorsasággal tud változni. Hő az
tekercsben
indukált csúcsfeszültség is és igy megnő, negatívabb lesz a -3 V-os feszültség, mivel ennek terhelése és igy folyási szöge Is jóval kisebb mint a 6 V-os kimenethez tartozó kétszerezőé* A tranzisztoros érzékelő viszont a pözltiv telepfeszültség ós a -3 V különbségét méri, B mert ez megnő, a T^ tranzisztor újra vezetni kezd. A Tg translator lezár és igy b D ^ LED-diódán sem tud több töltőáram folyni* A Pj^ LED-dióda okozta terhelés megeeü-
11 nésekor a ~3 V-os feszültség visszaáll eredeti értőkére, a igy újra indul a folyamat. A lED-dlóda bekapcsolási Idejét a 6 V-os G3 pufifárkondenzátor és ennek a terhelése» a hlbajel-erősit6 érzékenysége, a stabilizátor árankorlátáa ős pufferkondenzátora, a soros Rg ellenállós» valódint a telepfeszllltség szabja meg. A kikapcsolás! idő szintén a teXepíeszültaégtél, az Rg ellenállástól, és a -3 V-os fesztiXtsőg C9 ^ft^fekondenzátorától és terhelésétől függ, A LSD dióda villogása alatt a 6 V-os feszültség csak ± 10 mV-ot a -3 V-oe + 20 mV-ot, & 4O0 V-oa pedig + 200 aV-ot változik. A P 2 potenelóméterrel dili that juk be & LED dióda vlllogási szintjét. Ha a telepfeszttltség már olyan alacsony, hogy a stabilizátor kimenetén nem tud a feszültség a szükséges mértékbfta megnövekedni, e LED dióda folyamatosan ég. A találmány alkalmazásának "eredményeként lényegesen egyszerűbbé vált a sugárszennyezetteégntérS működésének ellenőrzése. Szakképzetlen személyek ssámára Is egyértelmű és figyelem-felkeltő a villogó jelzés. Ezenkívül a szélsőséges klima és sugárzásáXlóaág ellenére a készülék egyetlen Góliát-elemmel több mint 1Ö0 áráig képes üzemelni. Így a készülék súlya le léi& egesen kisebb lehet & hasonló berendezésekénél.
12 -
Szabadalmi igénypontok
1»
KUlönlogoe kapcDolóUaemU tápegység több
etabil tápfeszültséget igénylő BugárszennyezettBégmérŐ mtiozcr számára* amely kollektorkimenetű, áteresztő tranC - t- ^
kl^AlizSZkí-fi—
zisztoroG stabilizátor^^
feszUltségátalakltóból /II/
és telepkimerttlés jelzőáramkörből /XIX/ áll, azzal jellemezve,
hogy o telepkimorUlést jelző áram-
körbe épített tranzisztor /%5/ bázisa egyrészt Eenor-dióda /D12/ katódjára, másrészt potenciométerrel /P2/ csatlakozikj a Zenesvdiódo /D12/ «édja a feosiiltségátalakitő /II/ — 3 V feszültségű pontjára, mig a potenciométer /P2/ dióda /Dl2/ katódjára, s ez utóbbi anódja ellenállásira /H6/ át a tranzisztoros stabilizátor bemenetére, illetve az emiitett tranzisztor /T5/ emltterére csatlakozik, e ugyanezen emitter további tranzisztor /T6/ emitterével és ellenálláson /Ró/ át a telep pozitív sarkával van öeszekötvej a tranzisztor /3?5/ kollektora további tranzisztor /T6/ bázisára és ellenálláson /R5/ keresztül a földre, a telep negatív sarkára van kötve, mig a tranzisztor /T6/ kollektora sorosan kapcsolt diódákon /D10, D9/ és kondenzátoron /CIO/ keresztül a feszültségátalakitó klefeszliltségU tekercsének /H3/ nem földelt pontjára /5/ csatlakozik} a kondenzátor /CIO/ és a dióda /D9/ közös pontjára lED-dióda /Dll/ anódja van kötve, mig katód ja a tranzisztor /2&/ emltterére csatlakozik*
- 13 -
2*
Az 1, igénypont szerinti berendezés kivi-
teli alakja, azzal
jellemezve,
hogy a kollek-
tor kimenőtu stabilizátor /!/ tranzisztorának /XI/ bázisa egyrészt közvetlenül, diódákra /Dl, D2/ keresztül további tranzisztor /I3/ kollektorár él, máoiiszt e berendezés feszUltségátalakitéjáaak /IX/ +G V-oü kimenetéről fcenerdiédán /D14/ kcrosztUl van visszacsatolva*
A meghatalmazotti .
X
t-VTii
n
>kk GAMMA MO VEK
2/1
/
/S
\ V
/
V
/
-O -Ö
-47
c
ihL
a
/
GAMMA MŰVEK
2/2
v.
- i •
a . t— _Q -Ó rsi
J
J
•
:
*
•
• -m
•
-:: , •. . " : --If , : • • ví :
/
Dcny#i
