Relaisabfallverzögerungs-Schaltungsanordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Relaisabfallverzögerungs-Schaltungsanordnung mit einem mit einer Abwurfwicklung versehenen bistabilen Relais, bei welcher Schaltungsanordnung an die Abwurfwicklung nach Abschalten der Relaisbetriebsspannung ein von ihr aufgeladener Speicherkondensator angeschlossen ist, um das Relais mittels einer durch einen RC-Zeitkreis gesteuerten Schwellenwert-Schalteinrichtung in seinen jeweils anderen Betriebszustand zu bringen.
In einfachen Schaltungsanordnungen zur Erzielung einer Abfallverzögerung eines Relais ist ein Kondensator der Erregerwicklung des Relais parallel geschaltet, so dass der Kondensator bei vorhandener Betriebsspannung aufgeladen wird und das Relais nach Abschalten der Betriebsspannung durch den Entladestrom des Kondensators erregt gehalten wird, bis der Entladestrom kleiner als der Haltestrom des Relais geworden ist. Da der Kondensator auch zur Energieversorgung nach dem Abschalten der Betriebsspannung verwendet wird, können mit solchen einfachen Schaltungsanordnungen verhältnismässig lange und genaue Verzögerungszeiten nicht erhalten werden.
Man benutzt deshalb meist bistabile Relais mit einer Abwurfwicklung und sieht für die Erregung der Abwurfwicklung als Hilfs-Energiequelle einen durch die Betriebsspannung aufgeladenen Speicherkondensator vor, der nach Abschalten der Relaisbetriebsspannung durch eine von einem RC-Zeitkreis gesteuerte Schalteinrichtung an die Abwurfwicklung angeschlossen wird.
Bei bekannten Schaltungsanordnungen dieser Art ist die Abwurfwicklung in Reihe mit einer Glimmlampe oder Kaltkathodenröhre als Zündelement und parallel dazu der Zeitkreis-Kondensator geschaltet und es ist ein durch die Betriebsspannung erregtes Hilfsrelais vorgesehen, durch dessen Kontakte beim Abschalten der Betriebsspannung der Zeitkreis-Kondensator zusammen mit der Abwurfwicklung und dem Zündelement an den Speicherkondensator angeschlossen sind, so dass der Zeitkreis-Kondensator vom Speicherkondensator über den Widerstand des Zeitkreises aufgeladen wird und das Zündelement zündet, wenn die Kondensatorspannung bis auf die Zündspannung angestiegen ist.
Diese infolge des Aufladens des Zeitkreis-Kondensators durch den Speicherkondensator bestehende Kopplung von Steuerkreis und Energie-Versorgungskreis ist insbesondere bei Schaltungsanordnungen für lange Verzögerungszeiten nachteilig, da der Speicherkondensator von vornherein eine für die Energieversorgung und zum Aufladen des Zeitkreis-Kondensators ausreichende Kapazität haben muss und keine Nebenschlüsse auftreten dürfen, durch die der Speicherkondensator während der Verzögerungszeit bis unter die Zündspannung entladen werden könnte. Andererseits stimmt die eingestellte Verzögerungszeit mit der tatsächlichen nicht überein, wenn der Zeitkreis-Kondensator beim Anschalten an den Speicherkondensator noch eine Restladung aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Schaltungsanordnung zur Abfallverzögerung eines Relais zu finden, bei welcher der Energieversorgungskreis und der Zeitkreis unabhängig voneinander sind und demnach für ihre eigene Funktion optimal ausgelegt werden können.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass dem Speicherkondensator der aus mindestens einem Widerstand und einem zu ihm parallelgeschalteten Kondensator bestehende RC-Zeitkreis und die mit ihm in Reihe geschaltete Kollektor-Emitterstrecke eines beim Anlegen der Relais-Betriebsspannung ansprechenden Schaltelementes parallel geschaltet ist, wobei der Zeitkreis-Kondensator zusammen mit dem Speicherkondensator aufgeladen wird, und dass ein Schaltungselement die Schwellenwert-Schalteinrichtung mit dem Zeitkreiskondensator verbindet und dazu dient bei abgeschalteter Relais-Betriebsspannung und unterbrochener Parallelschaltung des Speicherkondensators und des Zeitkreiskondensators die Spannung des sich über den Zeitkreiswiderstand entladenden Zeitkreiskondensators an die Schwellenwert-Schalteinrichtung anzulegen,
um letztere einzuschalten und diese in einen solchen Betriebszustand zu bringen, bei dem die Abwurfwicklung des Relais mit dem Speicherkondensator angeschlossen ist, wenn sich der Zeitkreiskondensator bis auf einen der Schwellenwertspannung entsprechenden Spannungswert entladen hat.
Bei der vorerwähnten Schaltungsanordnung werden demnach bei angelegter Betriebsspannung der Speicherkondensator und der Zeitkreis-Kondensator aufgeladen. Beim Abschalten der Betriebsspannung wird der Zeitkreis-Kon densator vom Speicherkondensator getrennt, so dass während der Betriebsphase der Abfallverzögerung Energieversorgungskreis und Zeitkreis voneinander unabhängig sind.
Für die Verzögerungszeit bestimmend ist die Geschwindigkeit mit der sich der Zeitkreis-Kondensator bis auf die Schwellenwertspannung entlädt. Mit dem erneuten Anlegen der Betriebsspannung wird der Zeitkreis-Kondensator praktisch verzögerungsfrei an den Speicherkondensator angeschlossen und schnell aufgeladen, so dass die Schaltungsanordnung sofort wieder zum verzögerten Abschalten des Relais bereit ist. Als Widerstand kann dem Zeitkreis-Kondensator ein einstellbarer Widerstand für die Zeiteinstellung und in Reihe mit diesem ein Festwiderstand zur Begrenzung des Zeitbereichs nach unten parallel geschaltet sein.
Die auf Betriebsspannung ansprechende Schaltungseinrichtung kann einen Transistor enthalten, dessen Kollektor-Emitter-Strecke die eine Elektrode des Zeitkreis-Kondensators mit der gleichpoligen Elektrode des Speicherkondensators verbindet und dessen Basis über Widerstände an Betriebsspannung liegt. Ebenso kann die Schwellenwert-Schalteinrichtung aus Halbleiter-Schaltelementen aufgebaut sein, wodurch eine nur wenig Raum beanspruchende und wirtschaftlich herzustellende Schaltungsanordnung erhalten wird.
Die Schwellenwert-Schalteinrichtung enthält dann vorzugsweise einen Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke mit Widerständen parallel zum Speicherkondensator geschaltet und dessen Basis durch eine Diode als Spannung anlegendes Mittel mit dem Zeitkreis-Kondensator verbunden ist, und ausserdem ein weiteres steuerbares Halbleiter-Schaltelement, welches zur Steuerung an den genannten Transistor angeschlossen und dessen Schaltstrecke in Reihe mit der Abwurfwicklung parallel zum Speicherkondensator geschaltet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung zur Abfallverzögerung eines Relais dargestellt.
An die mit Plus und Minus bezeichneten Eingangsklemmen 1, 2 der Schaltungsanordnung ist die Erregungswicklung 3a eines Relais 3 angeschlossen, das anzieht, sobald an die Klemmen 1. 2 Betriebs-Gleichspannung angelegt wird.
Der Speicherkondensator 4 ist mit der Plus-Eingangsklemme 1 durch eine in Durchlassrichtung geschalteten Diode 5 verbunden und an der Minus-Klemme 2 angeschlossen. Zur Stabilisierung der Spannung am Speicherkondensator 4 ist diesem eine Zenerdiode 6 und ein Widerstand 7 parallel geschaltet. Als auf die Betriebsspannung ansprechende Schalteinrichtung ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein NPN-Transistor 8 verwendet, dessen Basis über Widerstände 9 und 10 mit den Eingangsklemmen 1, 2 verbunden ist. Die eine Elektrode des Zeitkreis-Kondensators C ist an den Plus-Leiter 11 und seine andere Elektrode an den Kollektor K, des Transistors 8 angeschlossen und somit durch die Kollektor-Emitter-Strecke K8-E8 des Transistors 8 mit der Minus-Eingangsklemme 2 bzw. dem Minusleiter 12 verbunden.
Als Widerstand des RC-Zeitkreises ist ein einstellbarer Widerstand R, und ein Festwiderstand R2 vorgesehen, die beide in Reihe den Zeitkreis-Kondensator C überbrükken. Beim Anlegen der Betriebsspannung an die Eingangsklemmen 1, 2 schaltet der Transistor 8 ein und die nun leitende Kollektor-Emitter-Strecke K8-E8 verbindet die an sie angeschlossene Elektrode des Zeitkreis-Kondensators C direkt mit der Minus-Eingangsklemme 2 und schaltet somit den Zeitkreis-Kondensator C parallel zum Speicherkondensa tor 4, so dass der Speicherkondensator 4 zusammen mit dem Zeitkreis-Kondensator C praktisch sofort aufgeladen werden. Solange an den Eingangsklemmen 1, 2 Betriebsspannung liegt bleibt dieser Zustand aufrecht.
Wird die Betriebsspannung weggenommen, so sperrt der Transistor 8 und die leitende Verbindung zwischen Zeitkreis-Kondensator C und Minus-Eingangsklemme 2 wird aufgehoben. Der Speicherkondensator 4 bleibt zunächst aufgeladen, da er sich wegen der Diode 5 nicht durch die Basiswiderstände des Transistors 8 entladen kann. Der Zeitkreis-Kondensator C hingegen beginnt sich durch die Widerstände R, und R2 zu entladen. Dieses Entladen des Zeitkreis-Kondensators C wird hier zur Steuerung der Abfallverzögerung beim Relais 3 benutzt. Hierzu wird, zunächst allgemein ausgedrückt, die Abwurfwicklung 3B des Relais 3 mit einem beliebigen Schaltglied in Reihe parallel zum Speicherkondensator 4 geschaltet, so dass sich der Speicherkondensator 4 durch die Abwurfwicklung 3b entlädt, sobald das Schaltglied geschlossen wird.
Das Schaltglied wird vom RC-Zeitkreis gesteuert und schliesst, wenn sich der Zeitkreis-Kondensator C bis auf einen vorgegebenen Spannungswert entladen hat. Dies wird mit einer Schwellenwert-Schalteinrichtung erreicht, deren Schaltglied bei einem bestimmten Wert der angelegten Steuerspannung schliesst. Im übrigen kann die Schwellenwert Schalteinrichtung beliebig aufgebaut sein und z. B. Relais, Glimmstrecken oder Halbleiter-Schaltelemente, wie Transistoren, Thyristoren enthalten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Schwellenwert-Schalteinrichtung zwei Transistoren 14 und 20.
Der eine Transistor 20, ein PNP Transistor dient als Schaltglied, sein Emitter ist durch die Plus-Leitung 11 mit der einen Elektrode des Speicherkondensators 4 und sein Kollektor über die Abwurfwicklung 3b des Relais 3 und den Minus-Leiter 12 mit der anderen Elektrode des Speicherkondensators 4 verbunden. Der andere Transistor 14 ist ein NPN-Transistor, dessen Kollektor über einen Widerstand 15 an den Plusleiter 11 und dessen Emitter über einen Widerstand 16 an den Minus-Leiter 12 angeschlossen ist, so dass seine Kollektor-Emitter-Strecke ebenfalls parallel zum Speicherkondensator 4 geschaltet ist. Die Basis des Transistors 14 ist durch eine Diode 13 mit der an den Kollektor K8 des Transistors 8 angeschlossenen Elektrode des Zeitkreis-Kondensators C verbunden.
Ein Widerstand 18 koppelt den Kollektor des Transistors 14 mit der Basis des als Schaltglied dienenden Transistors 20, so dass dieser einschaltet, sobald der Transistor 14 leitend wird. Das Einschalten von Transistor 20 kann gegenüber dem Leitendwerden des Transistors 14 durch einen Kondensator 19 verzögert werden. Schliesslich ist noch zwischen Emitter des Transistors 14 und dem Plusleiter 11 eine Zenerdiode 17 geschaltet. Bei dieser Schwellenwert-Schalteinrichtung besteht das Schaltglied, wie erwähnt, aus dem Transistor 20, der hier gleichzeitig als Schaltverstärker dient, das Steuerglied aus dem Transistor 14, der Zenerdiode 17 und dem Widerstand 16 und die Diode 13 ist ein Mittel, um die Spannung am Zeitkreis-Kondensator C als Steuerspannung an das Steuerglied anzulegen.
Die Schwellenwert-Spannung ist hierbei durch die Spannung an der Zenerdiode 17 abzüglich der Spannungsabfälle an der Diode 13 und am Transistor 14 gegeben. Sobald die Spannung am Zeitkreis-Kondensator C beim Entladen diesen Schwellenwert unterschreitet, wird der Transistor 14 leitend und, wie bereits dargelegt, über den Transistor 20 die Abwurfwicklung 3b an den aufgeladenen Speicherkondensator 4 angeschlossen, so dass das Relais 3 abwirft. Der einstellbare Widerstand Rl des RC-Zeitkreises dient hierbei zur Einstellung der Entladezeit des Zeitkreis-Kondensators C und der Festwiderstand R2 zur Begrenzung des Zeitbereiches nach unten.
Der Speicherkondensator 4 liefert lediglich die in der Schwellenwert-Schalteinrichtung beim Abschalten des Relais 3 benötigte Energie und kann in Abhängigkeit von der jeweiligen speziellen Ausbildung der Schwellenwert-Schalteinrichtung optimal dimensioniert werden, auf das Laden und Entladen des Zeitkreis-Kondensators hat er keinen Einfluss, so dass auch dieser für sich optimal ausgelegt werden kann. Im Vergleich mit bekannten Schaltungsanordnungen können bei der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung ein Speicherkondensator geringerer Kapazität verwendet und längere Verzögerungszeiten erhalten werden, wobei der Abschaltvorgang bei einem genau definierten Zeitpunkt und nicht schleichend erfolgt.
Relay dropout delay circuitry
The invention relates to a relay dropout delay circuit arrangement with a bistable relay provided with a shedding winding, in which circuit arrangement a storage capacitor charged by it is connected to the shedding winding after the relay operating voltage has been switched off, in order to switch the relay by means of a threshold value switching device controlled by an RC time circuit to bring it into its other operating state.
In simple circuit arrangements to achieve a drop-out delay of a relay, a capacitor is connected in parallel to the excitation winding of the relay, so that the capacitor is charged when the operating voltage is available and the relay is kept excited by the discharge current of the capacitor after the operating voltage is switched off until the discharge current is less than the Holding current of the relay has become. Since the capacitor is also used to supply energy after the operating voltage has been switched off, relatively long and precise delay times cannot be obtained with such simple circuit arrangements.
For this reason, bistable relays with a discharge winding are usually used and a storage capacitor charged by the operating voltage is provided as an auxiliary energy source for exciting the discharge winding, which is connected to the discharge winding after the relay operating voltage has been switched off by a switching device controlled by an RC time circuit.
In known circuit arrangements of this type, the discharge winding is connected in series with a glow lamp or cold cathode tube as the ignition element and parallel to it the time circuit capacitor and an auxiliary relay excited by the operating voltage is provided, through whose contacts when the operating voltage is switched off, the time circuit capacitor together with the Discharge winding and the ignition element are connected to the storage capacitor, so that the time circuit capacitor is charged from the storage capacitor via the resistor of the time circuit and the ignition element ignites when the capacitor voltage has risen to the ignition voltage.
This coupling of the control circuit and the energy supply circuit, which exists as a result of the charging of the time circuit capacitor by the storage capacitor, is disadvantageous in particular in the case of circuit arrangements for long delay times, since the storage capacitor must from the outset have a capacity that is sufficient for the energy supply and for charging the time circuit capacitor and not any Shunts may occur, through which the storage capacitor could be discharged to below the ignition voltage during the delay time. On the other hand, the set delay time does not match the actual one if the time circuit capacitor still has a residual charge when it is connected to the storage capacitor.
The object of the invention is to find a circuit arrangement for the drop-out delay of a relay, in which the energy supply circuit and the time circuit are independent of one another and can therefore be optimally designed for their own function.
According to the invention, the object is achieved in that the storage capacitor is connected in parallel with the RC time circuit, which consists of at least one resistor and one capacitor connected in parallel to it, and the collector-emitter path connected in series with it of a switching element that responds when the relay operating voltage is applied, whereby the time circuit capacitor is charged together with the storage capacitor, and that a circuit element connects the threshold value switching device to the time circuit capacitor and, when the relay operating voltage is switched off and the parallel connection of the storage capacitor and the time circuit capacitor is interrupted, the voltage of the time circuit capacitor discharging via the time circuit resistor is used to supply the Create threshold switching device,
to switch on the latter and to bring it into such an operating state in which the shedding winding of the relay is connected to the storage capacitor when the time circuit capacitor has discharged to a voltage value corresponding to the threshold voltage.
In the aforementioned circuit arrangement, when the operating voltage is applied, the storage capacitor and the time circuit capacitor are charged. When the operating voltage is switched off, the time circuit capacitor is separated from the storage capacitor so that the energy supply circuit and time circuit are independent of one another during the operating phase of the drop-out delay.
The speed at which the time circuit capacitor discharges to the threshold voltage is decisive for the delay time. When the operating voltage is reapplied, the time circuit capacitor is connected to the storage capacitor with practically no delay and is quickly charged so that the circuit arrangement is immediately ready again to switch off the relay with a delay. As a resistor, the time circuit capacitor can be connected in parallel with an adjustable resistor for the time setting and in series with this a fixed resistor to limit the time range downwards.
The circuit device that responds to the operating voltage can contain a transistor whose collector-emitter path connects one electrode of the timing circuit capacitor to the homopolar electrode of the storage capacitor and whose base is connected to operating voltage via resistors. The threshold value switching device can also be constructed from semiconductor switching elements, as a result of which a circuit arrangement that takes up little space and is economical to produce is obtained.
The threshold value switching device then preferably contains a transistor whose collector-emitter path is connected with resistors in parallel to the storage capacitor and whose base is connected to the time circuit capacitor by a diode as a voltage-applying means, and also another controllable semiconductor switching element which connected for control to said transistor and whose switching path is connected in series with the drop winding in parallel with the storage capacitor.
The drawing shows an exemplary embodiment of the circuit arrangement according to the invention for the drop-out delay of a relay.
The excitation winding 3a of a relay 3 is connected to the input terminals 1, 2 of the circuit arrangement labeled plus and minus and picks up as soon as DC operating voltage is applied to terminals 1. 2.
The storage capacitor 4 is connected to the plus input terminal 1 by a diode 5 connected in the forward direction and connected to the minus terminal 2. To stabilize the voltage on the storage capacitor 4, a Zener diode 6 and a resistor 7 are connected in parallel with it. An NPN transistor 8, the base of which is connected to the input terminals 1, 2 via resistors 9 and 10, is used as the switching device responsive to the operating voltage in the illustrated embodiment. One electrode of the time-loop capacitor C is connected to the positive conductor 11 and its other electrode to the collector K of the transistor 8 and thus through the collector-emitter path K8-E8 of the transistor 8 to the negative input terminal 2 or . Connected to the negative conductor 12.
An adjustable resistor R and a fixed resistor R2 are provided as the resistance of the RC timing circuit, both of which bridge the timing circuit capacitor C in series. When the operating voltage is applied to the input terminals 1, 2, the transistor 8 switches on and the now conductive collector-emitter path K8-E8 connects the electrode of the time circuit capacitor C connected to it directly to the negative input terminal 2 and thus switches the time circuit -Capacitor C parallel to the storage capacitor 4, so that the storage capacitor 4 together with the time circuit capacitor C are charged almost immediately. As long as there is operating voltage at the input terminals 1, 2, this state remains.
If the operating voltage is removed, the transistor 8 blocks and the conductive connection between the time circuit capacitor C and the negative input terminal 2 is canceled. The storage capacitor 4 initially remains charged because it cannot discharge through the base resistances of the transistor 8 because of the diode 5. The time circuit capacitor C, on the other hand, begins to discharge through the resistors R and R2. This discharging of the time circuit capacitor C is used here to control the dropout delay in relay 3. For this purpose, initially expressed in general terms, the shunt winding 3B of the relay 3 is connected in series with any switching element in parallel with the storage capacitor 4, so that the storage capacitor 4 is discharged through the shedding winding 3b as soon as the switching element is closed.
The switching element is controlled by the RC timing circuit and closes when the timing circuit capacitor C has discharged to a predetermined voltage value. This is achieved with a threshold value switching device, the switching element of which closes at a certain value of the applied control voltage. In addition, the threshold switching device can be constructed as desired and z. B. relays, glow gaps or semiconductor switching elements such as transistors, thyristors. In the exemplary embodiment shown, the threshold value switching device contains two transistors 14 and 20.
One transistor 20, a PNP transistor, serves as a switching element, its emitter is through the plus line 11 to one electrode of the storage capacitor 4 and its collector via the drop winding 3b of the relay 3 and the minus conductor 12 to the other electrode of the storage capacitor 4 connected. The other transistor 14 is an NPN transistor, the collector of which is connected to the positive conductor 11 via a resistor 15 and the emitter of which is connected to the negative conductor 12 via a resistor 16, so that its collector-emitter path is also connected in parallel to the storage capacitor 4 is. The base of the transistor 14 is connected through a diode 13 to the electrode of the timing circuit capacitor C connected to the collector K8 of the transistor 8.
A resistor 18 couples the collector of the transistor 14 to the base of the transistor 20 serving as a switching element, so that it switches on as soon as the transistor 14 becomes conductive. The turning on of transistor 20 can be delayed by a capacitor 19 compared to the turning on of transistor 14. Finally, a Zener diode 17 is connected between the emitter of the transistor 14 and the positive conductor 11. In this threshold value switching device, the switching element consists, as mentioned, of the transistor 20, which here also serves as a switching amplifier, the control element of the transistor 14, the Zener diode 17 and the resistor 16 and the diode 13 is a means to control the voltage at Apply time circuit capacitor C as control voltage to the control element.
The threshold voltage is given by the voltage at the Zener diode 17 minus the voltage drops at the diode 13 and at the transistor 14. As soon as the voltage at the time circuit capacitor C falls below this threshold value during discharging, the transistor 14 becomes conductive and, as already explained, the discharge winding 3b is connected to the charged storage capacitor 4 via the transistor 20, so that the relay 3 discharges. The adjustable resistor Rl of the RC time circuit is used to set the discharge time of the time circuit capacitor C and the fixed resistor R2 to limit the time range downwards.
The storage capacitor 4 only supplies the energy required in the threshold value switching device when the relay 3 is switched off and can be optimally dimensioned depending on the particular design of the threshold value switching device; it has no influence on the charging and discharging of the time circuit capacitor, so that this can also be optimally designed for itself. In comparison with known circuit arrangements, a storage capacitor with a lower capacitance can be used in the circuit arrangement described above and longer delay times can be obtained, the switch-off process taking place at a precisely defined point in time and not slowly.