DE1017705B - Transistorgesteuerte Relaisvorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine transisforgesteuerte Relaisvorrichtung mit sehr hoher Empfindlichkeit.

Bisher wurden polarisierte Relais und sogenannte Drehspulrelais in. Stromkreisen verwendet, in denen Relais mit sehr hoher Empfindlichkeit erforderlich sind. Diese Relais sind jedoch teuer und schwierig in der Einstellung. Man kann auch elektronische· Multivibratorschaltungen beliebiger Art verwenden, um die gewünschte Empfindlichkeit zu erhalten. Elektronenröhrenschältungen sind im besonderen für Relaiskreise, die in Selbstanschlußfernspreehanlageni benutzt werden sollen, weniger erwünscht, da sie besondere Spannungsqüellen erfordern, und die Lebensdauer der Elektronenröhren begrenzt ist. In dieser Beziehung ist die Transistor-Multivibratorsehaltung besser. Jedoch müssen für diese Schaltungen: besondere für Multivibratorschaltungen bestimmte Punkttransistoren verwendet werden,, falls ein einziger Transistor ausreichend sein soll. Die bekannten, Schaltungen dieser Art haben, auch eine schlechte Stabilität. Bessere Stabilität kann mit Flächentransistoren erhalten werden, wobei aber normalerweise wenigstens zwei solcher Transistoren in einer Multivibratorschaltung erforderlich sind. Ein Nachteil aller elektronischen Multivibratorschaltungen ist, daß sie nur einem Arbeitskontakt gleichwertig sind.

Die obenerwähnten Nachteile werden durch diei Relaisvorrichtung nach der Erfindung vermieden. Diese Vorrichtung umfaßt einen Transistorverstärker, dessen Eingang mit dem Eingang der Relaisvorrichtung verbunden ist, und ein elektromagnetisches Relais. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Relais mit einer Hauptwicklung, die an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen ist, und mit einer Hilfswicklung versehen ist, die mit dem Eingang dös Verstärkers verbunden ist, wobei die Hilfswicklung derart angeordnet ist, daß eine Rückkopplung von dem Ausgang zu dem Eingang deis Verstärkers erhalten wird, und daß ein Gleichrichter in Reihe mit der Hilfswicklung und dem Eingangskreis des Tranisistorverstärkeirs derart geschaltet ist, daß die Eingangsimpedanz der Vorrichtung für Steuersignale gleichzeitig hoch ist, wenn eine niedrige Impedanz für den Rückkopplungsstrom erhalten wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung ge^- nauer beschrieben. Es zeigt '

Fig. 1 ein Schaltbild der Vorrichtung,

Fig. 2 ein abgeändertes Schaltbild der Vorrichtung nach. Fig. 1,

Fig. 3 die Anordnung der Wicklungen auf einem Relais, das in der genannten Vorrichtung verwendet wird.

In Fig. 1 bezeichnen, die Bezugszeichen. 4 und 5 die Eingangsklemmen der Verstärkervorrichtung, 6 einen . Transistorgesteuerte Relaisvorrichtung

Anmelder:

Telefonaktiebolaget L M Ericsson,
Stockholm

Vertreter:

ίο Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,
Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
*5 Schweden vom 20. September 1955

Carl Gunnar Svala, Älvsjö (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

Transistor, 7 ein Relais, das mit zwei Wicklungen 8, 9 und einer Anzahl Arbeitskontakte versehen ist, von denen nur einer, nämlich der Kontakt 10, dargestellt ist. Die Bezugszeichen 11 und 12 bezeichnen zwei Batterien und 13 eine Diode, die den, Eingang überbrückt. Die Steuersignalqußlle, welche die Relaisvorrichtung betätigt, ist mit 14 bezeichnet.

Der Transistor 6 befindet sich in einem Geber-Verstärker-Kreis, dessen Eingang an die Eingangsklemmen 4, 5 in Reihe mit der Wicklung 9 des Relais 7 geschaltet ist. Der Ausgangskreis des Transistors ist mit der Wicklung 8 des Relais verbunden,. Die Geber- bzw. Kollektorvorspannungen werden von den Batterien 11 bzw. 12 geliefert. Die Wicklungen 8 und 9 des Relais 7 haben einen solchen Wicklungssinn, daß eine Mit- oder Rückkopplung zwischen, dem Eingangs- und dem Ausgangskreis des Transistors erhalten wird.

' Die Vorrichtung arbeitet hauptsächlich in, der folgenden Weise: Im Ruhezustand werden sowohl die Geberelektrode als auch die Kollektoirelektrode das Transistors mit einer gegen die Basiselektrode negativen Vorspannung von den Batterien 11 bzw. 12 ge¹-speist. Da der Transistor angenommenermaßen pin p-n-p-Transistor ist, wird somit eine Sperrspannung zwischen, der Geber- und der Basiselektrode etrhäitatv.

Die Ströme zu den Elektroden des Transistoc^!s"^:isiii§d sehr klein, d. h., die Eingangsimpedanz des Trans'i¹ stors ist groß. Wenn der Gleichrichter 13, der- parallel zu dem Eingangskreis des Transistors jfesehaltet ist, sperrt, wird die Eingangsimpedanz der Relais*

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vorrichtung für Steuersignale hoch. Falls eine Steuersignalspannung, die so gerichtet ist, daß der Gleichrichter 13 gesperrt bleibt, und so hoch ist, daß die negative Gebervorspannung überwunden wird, an die Eingangsklemmen 4,5 der Relaisvorrichtung angelegt wird, beginnt Strom in dem Eingangskreis des Transistors zu fließen. Dieser Strom wird von dem Transistor verstärkt, und der verstärkte Strom fließt durch die Kollektorelektrode und die Relaiswicklung 8 ab. Die Stromänderung in der Relaiswicklung 8, die eine Betätigungswicklung ist, induziert eine Spannung in. der Relaiswicklung 9, die eine Rückkopplungswicklung ist, und diese Spannung verursacht eine weitere Erhöhung des Stromes durch die Relaiswicklung 8 usw. in additiver Weise. Die zum Einleiten dieses Verlaufs erforderliche Wirkung ist besonders klein» Die Erhöhung des Kollektorstromes wird jedoch durch die Eigenschaften: der Relaiswicklungen 8, 9 und des Transistors 6 begrenzt. Zu einem bestimmte» Zeitpunkt hört die Rückkopplung auf, wobei sich der Strom durch die Relaiswicklung 8 ebenfalls schnell in additivem Verlauf vermindert. Das Relais muß vor diesem Zeitpunkt angesprochen haben, um die Relaisvorrichtung in der gewünschten Weise arbeiten zu lassen, und dies muß bei der Bemessung der Schaltung berücksichtigt werden. Eine besonders betriebssichere Arbeitsweise wird erhalten, wenn, das Relais so hergestellt ist, wie an- Hand der Fig. 3 beschrieben; ist, und wenn die Rückkopplungswicklung 9 mit einer kleinen Impedanz während des Betätigungsverlaufs des Relais überbrückt ist, wobei diese kleine Impedanz aus dem Vorwärtswiderstand des Gleichrichters 13 und der Eingangsimpedanz des Transistors besteht. Nach dem Lenzschen Gesetz ist der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises, der von der praktisch kurzgeschlossenen Rückkopplungswicklung umgeben ist, anfänglich sehr groß und nimmt dann ziemlich langsam ab. Der Fluß der Betätigungswicklung 8 muß deshalb außerhalb der Rückkopplungswicklung 9 teilweise geschlossen sein, d. h., es entsteht ein Stretifluß. Da der Strom in der Rückkopplungswicklung 9 allmählich zunimmt, vermindert sich der Streufluß immer mehr, und der Fluß durch die Rückkopplungswicklung erhöht sich entsprechend. Die Zunahme des Flusses durch die Rückkopplungswicklung 9 kann sich somit nach dem Aufhören der Zunahme des Flusses in der Betätigungswicklung fortsetzen, und da die induzierte Spannung in der Rückkopplungswicklung proportional der FIuBänderung ist, kann sich die Mit- oder Rückkopplung auch noch dann fortsetzen, nachdem das Maximum des Betätigungsstromes erreicht worden ist. Gleichzeitig vergrößert sich auch die zur Betätigung des Relais verfügbare Zeit.

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1. Die Signalquelle 14 ist über die Eingangsklemme 5 direkt mit der Basiselektrode des Transistors verbunden, während die Rückkopplungswicklung 9 des Relais in Reihe mit dem Gleichrichter 13 parallel zu dem Eingangskreis des Transistors liegt. Das Relais 7 ist mit einem Sperrkontakt versehen, der bei Betätigung des Relais einen Verriegelungskreis schließt, zu dem die Batterie 12, die Relaiswicklung 8 und der Kontakt 15 gehören,. Der Ausgangskreis des Transistors ist jedoch kurzgeschlossen. Das Relais bleibt erregt, bis der Verriegelungkreis durch eine äußere Vorrichtung unterbrochen, wird.

Um eine schnelle Betätigung des Relais zu erhalten, während die Rückkopplung noch wirksam ist, ist es zweckmäßig, die beiden Relaiswicklungen in der besonderen in Fig. 3 dargestellten: Weise anzuordnen. Die Relaiswicklung 8, d. h. die Betätigungswicklung, ist auf den Teil des Spulenkörpers gewickelt, der dem Anker 18 am nächsten liegt, während sich die Rückkopplungswicklung 9 auf dem Teil des Spulenkörpers befindet, der dem Anker abgewandt ist. Der Relaiskern ist in der Figur mit 19 und das Joch mit 17 bezeichnet.

Infolge der niedrigen Eingangsimpedanz des Trajl· sistors nach Beginn des Rückkopplungsvorganges ttßid; infolge der niedrigen Impedanz in der Durchlaßrichtung des Gleichrichters ist die Rückkopplungswicklung praktisch kurzgeschlossen, so daß sich der magnetische Fluß durch diese Wicklung nur langsam vergrößern kann. Der magnetische Kreis des Relais ist so ausgebildet, daß die Wicklung 8 einen beträchtlichen Streufluß hat, der durch den Ankerkreis,, aber nicht durch die Wicklung 9 hindurchgeht. Infolgedessen kann sich der Fluß in dem Ankerkreis schnell erhöhen, so daß eine schnelle Betätigung erzielt werden kann, während der Fluß durch die Rückkopplungswicklung infolge des geringen Widerstandes langf samer zunimmt und auch noch weiter anwächst, nachdem der Fluß durch die Wicklung 8 sein Maxi¹-mum erreicht hat. Das Relais hat dann ausreichafwi Zeit zu arbeiten, bevor die Rückkopplung aufhört. :'

Eine derartige Relaisvorrichtung ist mit Steuersignalen betätigt worden, die eine Leistung in der Größenordnung von einem Mikrowatt oder weniger hatten, wobei die Vorrichtung aus einem Flächentransistor normaler Bauart und einem allgemein verwendbaren Fernsprechrelais bestand. Eine so große Empfindlichkeit ist jedoch für den praktischen Gebrauch weniger geeignet, da infolge schwacher Störspannung Fehlbetätigungen auftreten können. Die Empfindlichkeit der Relaisvorrichtung kann durch Änderung der Vorspannung (Batterie 11) der Geberelektrode leicht eingestellt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt, sondern kann in verschiediitl·· ster Weise im Rahmen der Erfindung abgeändert werden,. Beispielsweise kann der in der Figur dargestellte Transistor des p-n-p-Typs durch einen n-p-n-Transistor ersetzt werden, wobei dann einige Änderungen der Vorspannungs quellen usw. erforderlich sind.

Claims (3)

Patentansprüche

1. Transistorgesteuerte Relaisvorrichtung, bestehend aus einem Transistorverstärker, dessen Eingang mit dem Eingang der Relaisvorrichtung verbunden ist, und einem elektromagnetischen Relais, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrtn magnetische Relais mit einer Hauptwicklung, die an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen ist, und mit einer Hilfswicklung versehen ist, die mit dem Eingang des Transistors verbunden ist, wOj bei die Hilfswicklung derart angeordnet ist, daß eine Mit- oder Rückkopplung von dem Ausgang zu dem Eingang des Verstärkers erhalten, wirdj und daß ein Gleichrichter in Reihe mit der Hilfswicklung und dem Eingangskreis des Transistors derart geschaltet ist, daß die Eingangsimpedanz der Vorrichtung für Steuersignale gleichzeitig hoch ist, wenn eine niedrige Impedanz für den Rückkopplungsstrom erhalten wird. "

2. Relaisvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen des Relais auf

dem Spulenkörper des Relais zueinander derart angeordnet sind, daß die Hauptwicklung dam Anr ker am nächstem liegt, so daß der Streiufluß der Hauptwicklung hauptsächlich durch den Anker fließt.

3. Relaisvorrichtung nach. Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Sperrkontakt an dem Relais, der die Hauptwicklung direkt mit einer Spannungsquelle verbindet, wenn das Relais betätigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen