Elektrische Schaltvorrichtung, vorzugsweise für Fernmeldeanlagen In der Elektrotechnik werden zur Lösung vieler Schaltaufgaben elektrische Schaltvorrichtungen be nötigt, die eine Betriebsspannung an einen Verbrau cher dann anschalten sollen, wenn die Höhe einer der Schaltvorrichtung zugeführten veränderlichen Steuer spannung gerade in einem bestimmt festgelegten Be reich liegt; wenn die Steuerspannung diesen Bereich über- oder unterschreitet, soll die Betriebsspannung also nicht geliefert werden. Die hier behandelten Schaltvorrichtungen sollen vorzugsweise in Fern meldeanlagen verwendet werden. Es tritt dort oft die Aufgabe auf, festzustellen, ob unter einer bestimmten Zahl von Einrichtungen, z. B.
Relais, Röhren oder Transistoren, eine festgelegte Teilanzahl Strom führt. Man lässt dann diese Einrichtungen auf ein Wider standsnetzwerk arbeiten, bei dem an einem geeigneten Punkt eine Spannung auftritt, die von der Zahl der stromführenden Einrichtungen abhängt und deren Höhe, wenn die festgelegte Teilanzahl Strom führt, in einem bestimmten Bereich liegt. Mittels dieser Spannung steuert man dann eine Schaltvorrichtung, die so arbeiten muss, wie eingangs beschrieben wurde. Das Stromführen einer bestimmten Anzahl von Ein richtungen kann z.
B. von der Kodierung einer In formation abhängen, wobei bei richtiger Kodierung eine richtige Anzahl von Einrichtungen Strom führt. Mit Hilfe der Schaltvorrichtung wird dann die rich tige Kodierung der Information gemeldet, da bei rich tiger Kodierung von der Schaltvorrichtung die vorge sehene Betriebsspannung geliefert wird. Es bereitet nun erfahrungsgemäss technische Schwierigkeiten, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, welche die hierzu not wendigen Eigenschaften hat, also u. a. wenn die Steuerspannung sich ändert, bei zwei bestimmten Grenzspannungen, nämlich beim überschreiten der Bereichsgrenzen ihre Betriebslage zu wechseln. Nimmt man z.
B. an, die Steuerspannung nehme von der un teren Variationsgrenze aus in Richtung zur oberen Variationsgrenze zu, so soll die Schaltvorrichtung zu nächst keine Betriebsspannung liefern, nach über schreiten der unteren Grenze des vorgesehenen Be reichs und bis zur oberen Bereichsgrenze Betriebs spannung liefern und dann wieder keine. Diese Auf gabe ist um so schwieriger zu lösen, je kleiner der Bereich, in dem Betriebsspannung zu liefern ist, im Ver hältnis zum Variationsbereich der Steuerspannung ist.
Die vorliegende Erfindung zeigt nun einen Weg, wie man eine derartige Schaltvorrichtung mit Hilfe einfacher Schalter aufbauen kann, von denen ledig lich gefordert wird, dass sie dann, wenn die Steuer spannung eine bestimmte Grenzspannung durchläuft, ihre Betriebslage ändern, also unterhalb dieser Grenz spannung keine Betriebsspannung liefern, aber dar über oder umgekehrt.
Wenn die Steuerspannung gegen die Spannung einer zweiten Eingangselektrode der Schaltvorrichtung arbeitet, die zugleich die Grenz- spannung ist, so ändert die Spannung zwischen den Eingangselektroden beim überschreiten der Grenz- spannung durch die Steuerspannung ihre Polarität.
Diese Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerspannung je einer ersten Eingangselek trode von zwei derartigen Schaltern zugeführt wird, an deren Ausgangselektroden die Eingangselektroden eines dritten Schalters angeschlossen sind und an denen bei Arbeitslage der ersten beiden Schalter eine Spannung mit solcher Polarität liegt, dass der dritte Schalter seine Schalterspannung als Ausgangsspan nung liefert, wobei die jeweilige Arbeitslage der bei den ersten Schalter dann herbeigeführt wird, wenn die Steuerspannung am einen Schaltei unter der oberen Bereichsgrenze und am anderen Schalter über der unteren Bereichsgrenze liegt.
Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Schaltvorrichtung. Es sind hier die drei Schalter S1, S2 und S3 vorhanden. Die variable Steuerspannung wird den Eingangselektroden Ell und E21 der beiden Schalter Sl und S2 gemeinsam zugeführt.
In diesem Ausführungsbeispiel werden als Schal terspannungen die an den jeweils anderen Eingangs elektroden, also hier den Eingangselektroden<B>E12</B> und E22, liegenden Spannungen verwendet, so dass die Schalter hier so ausgeführt werden können, dass sie in Arbeitslage ihre Ausgangselektroden Al bzw. A2 zu der betreffenden Eingangselektrode E12 bzw. E22 durchschalten. Auch der Schalter S3 arbeitet hier in dieser Weise. Die Ausgangselektroden könnten natür lich auch auf andere Spannungsquellen mit geeigneten Spannungen durchschalten. Die Ausgangselektroden A 1 und A2 der Schalter S1 und S2 sind mit je einer der Eingangselektroden E31 und E32 des Schalters S3 verbunden.
Wenn die beiden Schalter Sl und S2 in Arbeitslage sind, soll zwischen ihren Ausgangselek troden eine Spannung solcher Polarität liegen, dass der dort angeschlossene Schalter S3 in Arbeitslage kommt und seine Ausgangselektrode A3 zu einer Eingangs elektrode durchschaltet, hier zu der Elektrode E31.
Damit die beiden Schalter Sl und S2 sich zugleich in Arbeitslage befinden, wenn die Höhe der Steuerspan nung zwischen der unteren und der oberen Bereichs grenze liegt, wird in diesem Ausführungsbeispiel der zweiten Eingangselektrode E12 des Schalters S1 die Spannung Uo in Höhe der oberen Bereichsgrenze zugeführt und ein Schalter verwendet, der durch schaltet,
wenn die an der Eingangselektrode El 1 vor handene Spannung Uell kleiner als die Spannung Uo ist und der zweiten Eingangselektrode E22 des Schal ters<I>S2</I> eine Spannung Uu in Höhe der unteren Be reichsgrenze zugeführt und ein Schalter verwendet, der durchschaltet, wenn die an der Eingangselektrode E21 vorhandene Spannung Ue21 grösser als die Span nung Uu ist. Dadurch wird erreicht, dass sich der Schalter S1 von der unteren Variationsgrenze der Steuerspannung bis zur oberen Bereichsgrenze in Ar beitslage befindet und der Schalter S2 von der unteren Bereichsgrenze bis zur oberen Variationsgrenze in Ar beitslage befindet.
Zwischen der unteren und der obe ren Bereichsgrenze befinden sich demgemäss, wie ver langt, alle beide in Arbeitslage und der Schalter S3 schaltet durch und liefert, wie vorgeschrieben, eine Schalterspannung am Ausgang A3, welche die Aus gangsspannung der gesamten Schaltvorrichtung ist. Sie ist hier gleich der Spannung Uo.
Es ist unter Umständen erwünscht, da von der Polarität der zwischen den Eingangselektroden E31 und E32 liegenden Spannung die Betriebslage des zugehörigen Schalters S3 abhängt, diese Polarität auch dann sicher festzulegen, wenn nur einer der beiden Schalter durchgeschaltet hat, wodurch nur an einer dieser beiden Eingangselektroden eine bestimmte Spannung liegt.
Zu diesem Zweck wird zusätzlich über zwei hinreichend grosse Widerstände R31 und R32 eine Spannungsquelle in solcher Polarität an die Ein gangselektroden E31 und E32 angeschlossen, dass un ter deren alleiniger Wirkung und bei Durchschaltung nur eines der Schalter Sl und S2 zwischen diesen Ein gangselektroden eine Spannung solcher Polarität liegt, dass sich der Schalter in Ruhelage befindet, er also nicht durchgeschaltet hat.
Dies wird dadurch erreicht, dass die am Schalter S1 angeschlossene Eingangselek trode E31 des Schalters S3 über den Widerstand R31 an eine Spannung angeschlossen ist, die niedriger als die Spannung Uu bei der unteren Bereichsgrenze ist, und dass die am Schalter S2 angeschlossene Eingangs elektrode E32 des Schalters S3 über den Widerstand R32 an eine Spannung angeschlossen ist, die höher als die Spannung Uo bei der oberen Bereichsgrenze ist. In diesem Ausführungsbeispiel führt der Wider stand R31 nach Masse und der Widerstand R32 zur Spannung +U.
Die Widerstände R31 und R32 müs sen so gross sein, dass der über sie fliessende Strom weder die betreffende Schaltstrecke überlastet noch an ihr einen störenden Spannungsabfall hervorruft. Schliesst man nun noch an die Eingangselektrode A 3 des Schalters S3 einen Widerstand R33 an, der z. B. an einem geeigneten Pol dieser Spannungsquelle, hier Masse, liegt und entsprechend wie die Widerstände R31 und R32 hinreichend gross ist, wobei am Aus gang beim Schalten des Schalters S3 die abgegebene Spannung zwischen der des betreffenden Pols der Spannungsquelle und der Spannung Uo schwankt, so kann man die Schalter auch durch Transistoren reali sieren.
Man muss dabei zur Begrenzung des Basis- Emitter-Stromes Basisvorwiderstände vorsehen und Transistoren eines solchen Leitungstyps wählen, dass die jeweils geforderten Schalterbedingungen erfüllt werden können. Die Ausgangsspannung der Schalter wird am Kollektor des betreffenden Transistors gelie fert. Damit wird die Schaltvorrichtung aus elektroni schen Bauelementen aufgebaut, wodurch ein praktisch trägheitsloses Arbeiten derselben ermöglicht wird, was besonders bei Anwendungen in der Fernmeldetechnik von ausschlaggebender Bedeutung sein kann.
In der Fig. 2 ist eine Schaltvorrichtung dieser Art unter Verwendung von Transistoren dargestellt. Der Schalter S1 ist durch den p-n-p-Transistor TI mit dem Basisvorwiderstand Rl ersetzt, wobei der Basis vorwiderstand R l am Eingang E der Schaltvorrich tung angeschlossen ist und am Emitter die Spannung Uo liegt. Entsprechend ist der Schalter<I>S2</I> durch den n-p-n-Transistor T2 mit dem Basisvorwiderstand R2 ersetzt.
An seinem Emitter liegt die Spannung Uu. Am Kollektor des Transistors T2 ist der Basisvor- widerstand R3 des den Schalter S3 ersetzenden p-n-p- Transistors T3 und am Kollektor des Transistors TI der Emitter des Transistors T3 angeschlossen. Die am Kollektor des Transistors T3 vorhandene Schalter spannung ist dann zugleich die Ausgangsspannung der Schaltvorrichtung.
Die Schalter S1 bis S3 könnte man selbstverständ lich auch durch andere elektronische Bauelemente er setzen, etwa durch Röhren u. a., wenn sie in solcher Schaltungsart verwendet werden, dass sie als Schalter wirken, die bei einer bestimmten Spannung anspre chen.
Es wird nun noch die Arbeitsweise der Schaltvor richtung mit Transistoren beschrieben. Die Steuer spannung wird dem Eingang E zugeführt. Wenn die Steuerspannung unter der am Emitter des Transistors <I>T 1</I> liegenden Spannung Uo liegt, so ist dieser im leitenden Zustand, da er vom p-n-p-Leitungstyp ist und sein Basispotential unter seinem Emitterpotential liegt.
Wenn die Steuerspannung über der am Emitter des Transistors<I>T2</I> liegenden Spannung Uu liegt, so ist der Transistor T2 im leitenden Zustand, da er vom n-p-n-Leitungstyp ist und sein Basispotential über seinem Emitterpotential liegt. Beide Transistoren sind also leitend, wenn die Steuerspannung innerhalb des vorgeschriebenen Steuerbereichs, also zwischen der Spannung Uli und der Spannung Uo, liegt. Die Wider stände R31 und R32 wirken dabei als Kollektor widerstände für die Transistoren<I>T 1</I> und<I>T2.</I> An den Kollektoren sind der Basisvorwiderstand R3 und der Emitter des Transistors T3 angeschlossen.
Da hier im leitenden Zustand der Transistoren<I>T 1</I> und<I>T2</I> am Basisvorwiderstand des Transistors T3 ein niedrigeres Potential als an seinem Emitter liegt, ist er vom p-n-p-Leitungstyp gewählt, damit er unter diesen Um ständen leitend ist und die verlangte Schalterspan nung, hier die Spannung Uo, liefert. Man könnte auch Emitter und Basis vertauscht anschliessen und müsste dann als Transistor T3 einen solchen vom n-p-n-Lei- tungstyp wählen.
Ausserdem müsste man dann die Ausgangselektrode über den Widerstand R33 auf den jenigen Pol der Spannungsquelle arbeiten lassen, des sen Spannung positiver als die Spannung Uli ist. Man erhielte im leitenden Zustand des Transistors T3 dann an der Ausgangselektrode<I>A</I> die Spannung Uli. Bei g.sperrtem Transistor T3 würde dann dort eine gegen die Spannung Uli positivere Spannung liegen. Wenn nur einer der Transistoren<I>T 1</I> und<I>T2</I> leitend ist, wird über die Widerstände R31 und R32 sicherge stellt, dass die Emitterbasisspannung am Transistor T3 solche Polarität hat, dass er gesperrt ist.
Der Widerstand R33 wirkt als Kollektorwiderstand für den Transistor T3 und muss an einer dementsprechenden Spannung angeschlossen werden. Es sei noch darauf hingewiesen, dass die Steuerspannung die Kollektor- spannungen der Transistoren<I>T 1</I> und<I>T2</I> auch über schreiten kann. Die Basisvorwiderstände müssen dann so gross gewählt werden, dass die höchst zulässigen Be triebsströme der Transistoren T1 und T2 nicht über schritten werden.