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Die Erfindung betrifft eine elektronische Verzögerungsschaltung für ein Stellglied mit einer von einer Gleichstromquelle gespeisten Verzögerungsstufe und mit einem Signalgenerator, dessen Ausgang einerseits an eine Steuerstufe, die mit dem Stellglied verbunden ist, und anderseits an die Verzögerungsstufe angeschlossen ist, die einen Widerstand und einen Kondensator enthält, der an den Pluspol der Gleichstromquelle angeschlossen ist.
Bei solchen bekannten Verzögerungsschaltungen ist im Falle einer Störung die dadurch bewirkte Verzögerung länger als die betriebsmässige Verzögerung, so dass in diesem Fall während der Dauer der betriebsmässigen, normalen Verzögerung nicht im Sinne der Sicherheit eingegriffen werden kann.
Für viele industrielle Vorrichtungen und insbesondere Eisenbahneinrichtungen ist die Treue bzw. die Genauigkeit der Verzögerungsdauer, welche zum störungsfreien Betrieb von bestimmten Sicherheitsorganen notwendig ist, von besonderer Wichtigkeit. Vor allem bei der automatischen Steuerung der Bremsen einer Zuggarnitur nach überfahrung eines Signals oder bei der Überwachung der periodischen Einwirkung auf ein beliebiges Steuerorgan der Lokomotive müssen diese Bedingungen erfüllt sein.
Durch die deutsche Auslegeschrift 1268275 (Kupfer-Asbest-Co. G. Bach) ist eine Verzögerungsstufe mit einem an eine Gleichstromquelle schaltbaren Kondensator bekannt.
Mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung (Zeitschrift "Elektronik" [1968], Heft 2) wird versucht, die Betriebsdauer der Verzögerungsschaltung zu verlängern (bis auf 5 h), u. zw. ohne besondere Sicherheitsvorkehrungen.
Die dabei gewählte Anordnung von Unijunction-Transistoren ist als Schaltelement anzusehen, welches jedoch nur bei Gleichstrom arbeitet und nicht mit einem Signalgenerator verbunden ist (d. h. für Wechselstrom, für Impulse oder sägezahnförmige Impulsreihen), welcher lediglich mit Sicherheit eine Verzögerung selbst bei Versagen eines elektronischen Bestandteiles gewährleistet. Sogar ein Kurzschluss des Unijunction-Transistors zieht die Aufrechterhaltung eines auf das Relais gerichteten Ausgangssignals über die normale Verzögerungsdauer hinaus nach sich. Diese Vorrichtung gewährleistet daher nicht die erforderliche Sicherheit !
Eine andere bekannte Vorrichtung gemäss der brit.
Patentschrift Nr. l, 143, 092 betrifft einen Frequenz-Spannungs- oder Frequenz-Intensitäts-Umformer, wobei die Änderung der Spannung eines Kondensators durch rhythmisch aufeinanderfolgendes Laden und Entladen durch die Frequenz einer rechtwinkeligen Welle erzielt wird. Die Amplitude der Spannungsänderung des Kondensators bleibt konstant.
Diese Vorrichtung gewährleistet nicht die durch Verringerung der Amplitude der Schwingungen oder Sägezahnimpulse der Spannung am Eingang des Transistors für einen Stromkreis erzeugte Verzögerung in dem Sinn, dass diese Amplitude die Schwellenspannung des Transistors für den Stromkreis erreicht.
Demgegenüber schafft die Erfindung bei einer elektronischen Verzögerungsschaltung der eingangs erwähnten Art dadurch Abhilfe, dass an die Gleichstromquelle die Verzögerungsstufe über einen bei Beginn der Verzögerungsdauer geöffneten Schalter angeschlossen ist, dass weiters zwischen der Steuerstufe und dem Signalgenerator ein Hilfsschalter geschaltet ist, durch dessen Leit- und Sperrzustand die Entladungsspannung der Verzögerungsstufe als Impulsfolge mit abnehmender Amplitude festgelegt wird, und dass schliesslich der Steuereingang der Steuerstufe mit der Gleichstromquelle über einen Spannungsteiler verbunden ist, wobei die Durchschaltung der Impulsfolge zum Stellglied bei Absinken der Impulsamplitude unter den Spannungswert des Spannungsteilers unterbrochen wird.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin, dass bei der Verzögerungsstufe von dem Kondensator einer der beiden Beläge an dem Massepol der Gleichstromquelle liegt und der andere Belag mit dem durch den Signalgenerator gesteuerten Hilfsschalter verbunden ist.
Schliesslich ist es in vorteilhafter Weise auch möglich, dass an die Sperrstufe ein Verstärker angeschlossen ist, dessen ausgangsseitiger Transformator mit dem Stellglied, insbesondere einem Relais, verbunden ist.
Dieser Transformator, der dem Stellglied Wechselspannungssignale übermittelt, gewährleistet, dass beim Auftreten eines Kurzschlusses in irgendeiner erfindungsgemässen Vorrichtung die Verzögerungsdauer den Wert Null erreicht oder jedenfalls viel kleiner ist als die Dauer, die hinsichtlich der erforderlichen Sicherheit bestehen soll.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaubild der erfindungsgemässen Verzögerungsschaltung und Fig. 2 ein Diagramm der zeitlichen Veränderungen des Potentials am Eingang der Steuerstufe.
Die Verzögerungsschaltung wird von einer Gleichstromquelle gespeist, deren Pluspol--l--mit dem Minuspol --2-- über eine Reihenschaltung von fünf Widerständen --3 bis 7-- eines Spannungsteilers verbunden ist. Der Pluspol--l--ist über einen Vorwiderstand--8--mit der einen Klemme eines Schalters - 9-verbunden, dessen andere Klemme an den Eingang einer aus einem Kondensator --10-- und einem
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angeschlossen ist, der mit seinem andern Ende am Eingang-12a-einer Steuerstufe-12-liegt. Diese Steuerstufe--12--kann durch einen herkömmlichen Feldeffekttransistor oder eine integrierte Schaltstufe gebildet werden.
Der Ausgang --12b-- dieser Steuerstufe ist an einen Verstärker-13-angeschlossen, der
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mit einem Steuerrelais --14-- in Serie liegt. Ausserdem wird an den Steuereingang des Stromkreises--12-- über eine Letiung --15-- eine Bezugsspannung --U16-- angelegt, die von dem Widerstand-4abgenommen wird.
An die Klemmen des Widerstandes --6-- ist ein Signalgenerator --16-- angeschlossen, der amplitudenmodulierte Signale abgibt. Dieser Signalgenerator kann durch einen Multivibrator gebildet werden, der über eine Leitung --18-- mit einem Schalter --17- verbunden ist ; eine Steuerleitung des Signalgenerators --16-- liegt an der unteren Klemme --6a-- des Widerstandes --6--. Zwischen der Leitung --18-- und dem Massepotential ist ein anderer Widerstand --19-- angeordnet. Der Ausgang des Schalters --17-- ist über eine Leitung --20-- mit dem Eingang --12a-- der Steuerstufe --12-- verbunden.
Die Steuerstufe--12--, deren Eingangsimpedanz praktisch unendlich gross ist, gibt an ihrem Ausgang
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Ausgangssignal wird im Verstärker-13-verstärkt und an das Relais --14-- angelegt, welches abfällt und den Kontakt unterbricht, sobald das angelegte Ausgangssignal verschwindet und die gewünschte Verzögerung erreicht ist.
Wenn der Schalter --9-- geschlossen ist, so lädt sich der Kondensator --10-- rasch über den kleinen
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--6-- gespeiste Signalgenerator --16-- lieferterfolgt, wenn der Schalter --9-- geöffnet ist. Daher werden die Leitung--20--und demzufolge der Eigang --12a-- der Steuerstufe --12-- wechselweise auf das Ladungspotential des Kondensators-10oder auf das Potential--U--der Klemme--6a--gebracht, wobei das Potential--Ug--kleiner ist als das Potential --U15-- des Leiters --15--. Demzufolge geht die Steuerstufe--12--vom Leitzustand in
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-12b-- ein Wechselspannungssignal,Fig. 2 dient zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der erfindungsgemässen Verzögerungsschaltung. In dem Schaubild nach Fig. 2 sind auf der Ordinate die Potentialwerte der Schaltungspunkte-12a, 15 und 6a--, nämlich am Eingang der Steuerstufe--12--, am Steuereingang bzw. an der Leitung --15-- und an einer der
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des Widerstandes --6-- dargestellt.--T1, T. 2--angegeben.
Im Zeitpunkt--Tl--wird der Schalter --9-- geöffnet. Der vorhin aufgeladene Kondensator--10-entlädt sich über den Widerstand --11-- und die Leitung-20-, sobald der Schalter-17durchschaltet, und hört auf sich zu entladen, wenn sich der Schalter--17--im Sperrzustand befindet. Diese Veränderung des Potentials am Eingang --12a--, welche durch den Leit- bzw. Sperrzustand des Schalters --17-- hervorgerufen wird, gestattet der Steuerstufe --12-- die Abgabe eines periodischen Ausgangssignals bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Potential am Eingang --12a-- infolge der aufeinanderfolgenden Teilentladungen gleicher Zeitdauer des Kondensators -10-- den Wert erreicht hat, den das am Widerstand --4-- abgenommene Potential aufweist.
Das am Widerstand --4-- abgenommene Potential ist zwecks Einstellung der Verzögerungsdauer einstellbar. Sobald das Potential --U12a-- den Wert des Potentials --U15-- zum Zeitpunkt --T2-- erreicht hat, gibt die Steuerstufe--12--am Ausgang--12b--keine Wechselspannungssignale mehr ab, wodurch der Abfall des Relais --14-- infolge von Unterbrechung der Speisung des Verstärkers --13-- erfolgt.
Für den Fall, dass ein oder mehrere Bauteile der erfindungsgemässen Schaltung schadhaft, also unterbrochen oder kurzgeschlossen ist bzw. sind, verschwindet das am Ausgang --12b-- normalerweise vorhandene Wechselspannungssignal nach Öffnung des Schalters --9-- in einer Zeitdauer, die kürzer ist als die normale betriebsmässige Verzögerungsdauer, wodurch der Abfall des Relais --14-- sogleich eintritt.
Wenn die Widerstände --3 und bzw. oder 4 und bzw. oder 5-unterbrochen sind, so wird der Signalgenerator --16-- nicht mehr mit Strom gespeist, wodurch eine Verzögerungsdauer auftritt, die nahe bei Null liegt, weil am Ausgang-12b-kein Ausgangssignal auftreten kann.
Ist der Widerstand --6-- unterbrochen, so bleibt der Signalgenerator --16-- weiterhin in Betrieb, aber das Potential des Leiters--15--bzw. das Potential am Steuereingang der Steuerstufe --12-- steigt an, so dass die Verzögerungsdauer auf einen sehr geringen Wert verkürzt wird.
Ist der Widerstand --7-- unterbrochen, so ist der Signalgenerator-16-ausser Betrieb und es ergibt sich daraus eine Verzögerungsdauer mit dem Wert Null.
Damit die Verzögerungsdauer genau und wiedergabegetreu wird, ist es vorteilhaft, das Bezugspotential
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--Uls-- am Steuereingang--15--auf einen Wert zu bringen, der in der Nähe des Wertes des Potentials des Pluspoles--l--liegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektronische Verzögerungsschaltung für ein Stellglied mit einer von einer Gleichstromquelle gespeisten Verzögerungsstufe und mit einem Signalgenerator, dessen Ausgang einerseits an eine Steuerstufe, die mit dem Stellglied verbunden ist, und anderseits an die Verzögerungsstufe angeschlossen ist, die einen Widerstand und einen Kondensator enthält, der an den Pluspol der Gleichstromquelle angeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass an die Gleichstromquelle (1, 2) die Verzögerungsstufe (10, 11) über einen bei Beginn der Verzögerungsdauer geöffneten Schalter (9) angeschlossen ist, dass weiters zwischen der Steuerstufe (12) und dem Signalgenerator (16) ein Hilfsschalter (17) geschaltet ist, durch dessen Leit- und Sperrzustand die Entladungsspannung der Verzögerungsstufe (10,11)
als Impulsfolge mit abnehmender Amplitude festgelegt wird, und dass schliesslich der Steuereingang der Steuerstufe (12) mit der Gleichstromquelle (1, 2) über einen Spannungsteiler (4) verbunden ist, wobei die Durchschaltung der Impulsfolge zum Stellglied (14) bei Absinken der Impulsamplitude unter den Spannungswert des Spannungsteilers (4) unterbrochen wird.
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