DE1096419B - Schaltungsanordnung zum Herbeifuehren von Ein- bzw. Umschaltungen in Abhaengigkeit von aeusseren Zustandsgroessen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Herbeiführen von Ein- bzw. Umschaltungen in Abhängigkeit von äußeren Zustandsgrößen unter Benutzung elektrischer Kippvorgänge.

Sie sieht vor, daß durch Änderungen der äußeren Zustandsgröße (Licht, Feuchtigkeit, usw.), ein veränderlicher Widerstand derart gesteuert wird, daß er als wirksamer Parameter eines der Kopplungszweige einer bistabilen, insbesondere Halbleiterelemente enthaltenden Kippschaltanordnung die mit Hilfe von Steuerimpulsen vorgenommene Auslösung von Kippvorgängen, die ihrerseits eine Belastung steuern, entweder ermöglicht oder verhindert.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mehrere veränderliche Widerstände in die Kippschaltanordnung, insbesondere in parallel geschaltete und nach Art einer »UND«- bzw. »ODER«-Schaltung zusammenarbeitende Zweige, eingefügt sind, um Kippvorgänge in Abhängigkeit von mehreren Zustandsgrößen zu beeinflussen. Dadurch wird es möglich, eine Last, z. B. ein Betätigungsrelais, durch mehrere äußere Einflüsse in wählbarer Wirkungskombination steuern zu lassen, beispielsweise durch die Helligkeit mehrerer Lichtquellen oder durch Helligkeit sowie atmosphärische Größen, wie etwa Luftfeuchtigkeit usw.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Kippimpulse eines Impulsgenerators durch den veränderlichen Widerstand (bzw. die Widerstände) entweder wirksam oder unwirksam gemacht, in einer Kipprichtung jedoch Kippvorgänge durch den veränderlichen Widerstand (bzw. die Widerstände) unmittelbar herbeigeführt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei vorteilhafte Weiterausbildungen, wie z. B. die Einfügung einer zweiten Kippschaltanordnung zur Erzielung von Verzögerungen, beschrieben werden.

Von den Figuren zeigt

Fig. 1 eine bistabile Kippschaltanordnung bekannter Art mit kreuzgekoppelten !Transistoren,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung mit einem veränderlichen Widerstand,

Fig. 3 ein Verlaufsdiagramm zu Fig. 2,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung mit zwei veränderlichen Widerständen, ferner mit Schaltungen zur Steuerung des Impulsgenerators sowie eines zweiten Flip-Flops zwecks Verzögerung,

Fig. 5 ein Verlaufsdiagramm zu Fig. 4.

Die bekannte bistabile Kippschaltanordnung nach Fig. 1 enthält die beiden Transistoren 1 und 2 (hier vom pnp-Typ) mit dem gemeinsamen Emitterwiderstand 3, den Kollektorwiderstanden 4 und 5 sowie den weiteren Spannungsteilerwiderständen 6, 8 und 7, 9, wobei die Widerstände 6 und 7, unter anderem zwecks Beschleuni-

Schaltungsanordnung zum Herbeiführen

von Ein- bzw. Umschaltungen

in Abhängigkeit von äußeren

Zustandsgrößen

Anmelder:

Telefunken G. m. b. H._r

Berlin-Charlottenburg 1,

Ernst-Reuter-Platz

Kurt Petermann, Konstanz,
ist als Erfinder genannt worden

gung des Umschaltvorganges, durch Kondensatoren 10 bzw. 11 überbrückt sein können. Über eine differenzierende Schaltung, Kondensator 12 und Widerstand 13, sowie den Richtleiter 14 können der Basis des Transistors 1 positive Sperrimpulse zugeführt werden. Wenn der Transistor 1 stromführend ist, so wird durch den Spannungsteiler 5 und 6 und die Emitterspannung der Transistor 2 gesperrt; wenn ein positiver Sperrimpuls auf die Basis des Transistors 1 gelangt, so wird dieser kurzzeitig gesperrt, und über den Spannungsteiler 5, 7, 9 kann die Basis des Transistors 2 Strom ziehen und damit den Transistor 1 durch den Spannungsteiler 6, 8 weiter sperren. Die bistabile Kippschaltung ist von dem einen stabilen Zustand in den anderen gefallen. Weitere Impulse über 12, 13, 14 an die Basis vom Transistor 1 ändern diesen Zustand nicht mehr.

Die erfindungsgemäße Schaltung nach Fig. 2 hat ebenfalls diesen Grundaufbau, wobei entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind. Es ist jedoch an Stelle des Festwiderstandes 7 ein veränderlicher Widerstand ν eingefügt, der durch äußere Zustandsgrößen selbsttätig geändert werden kann und so als veränderlicher Parameter in dem einen Kopplungszweig der bistabilen Kippschaltanordnung wirksam wird. Durch geeignete Bestimmung der übrigen Parameter in Verbindung mit dem Variationsbereich des Widerstandes v, der beispielsweise ein Fotowiderstand sein möge, wird folgende Wirkungsweise erzielt: Wenn der Fotowiderstand nicht oder wenig beleuchtet und daher hochohmig ist, so kann ein über 12, 13, 14 ankommender positiver Impuls den Transistor 1 zwar kurzzeitig sperren, der Transistor 2 kann aber über den hochohmigen Widerstand» nicht

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genügend Basisstrom ziehen. Die bistabüe Kippschaltung Abhängigkeit von zwei voneinander unabhängigen fällt also wieder in den ersten Zustand zurück, der im äußeren Zustandsgrößen zu bewirken, wobei durch folgenden als »AUS«-Zustand bezeichnet wird. geeignete Zuordnung zu den beiden Kipprichtungen ent-

Erst wenn der Fotowiderstand ν bei zunehmendem weder eine »UND«- oder eine »ODER«-Bedingung her-Lichteinfall einen bestimmten vorgegebenen Widerstands- 5 gestellt werden kann. Die Widerstände 9a und 9 δ werden Schwellwert unterschreitet, kann der Transistor 2 bei zweckmäßig, wie dargestellt, regelbar gemacht, um die Eintreffen eines Sperrimpulses an der Basis von 1 aus- Arbeitspunkte in Anpassung an die Schwellwerte einreichenden Basisstrom ziehen, und die bistabile Kipp- zustellen. Wie ersichtlich, besteht auch die Möglichkeit, schaltung nimmt den zweiten stabilen Zustand ein, bei weitere Parallelzweige mit veränderlichen Widerständen, dem der Transistor 2 leitend ist (im folgenden als »EIN«- io die durch weitere Zustandsgrößen gesteuert werden, Zustand bezeichnet). Weitere Impulse an der Basis von 1 anzuordnen,
sind ohne Einfluß. Die Schaltimpulse werden bei der in Fig. 4 dargestellten

Um die bistabüe Kippschaltung wieder in den »AUS«- Schaltung durch einen astabüen Multivibrator MV Zustand zurückzubringen, muß der Widerstand v, bei der geliefert, der in bekannter Weise zwei kreuzgekoppelte Anordnung nach Fig. 2 durch Verminderung des Licht- 15 Transistoren 17 und 18 mit gemeinsamem Emitterwidereinfalles, wieder hochgesteuert werden über die Schweüe, stand 19 enthält, ferner die Kopplungskondensatoren 26 bei der die Basis des Transistors 2 genügend positives und 27 sowie die Widerstände 20, 22, 24 und 21, 23, 25, Potential erhält, um diesen Transistor zu sperren, wodurch wobei die Widerstände 24 und 25 jetzt an das negative wieder der Transistor 1 leitend wird. Die »Hysterese«, also Potential gelegt sind. Wenn der Transistor 18 leitend wird, Grenzwertverschiebung, ist hierbei gering. 20 so gibt er einen positiven Spannungssprung an 29, der

Die zu steuernde Last, beispielsweise ein Schaltrelais, einmal als Sperrimpuls für FFl über 12, 13, 14 wirksam das einerseits die gewünschten Ein- oder Umschaltungen wird, zum anderen den Transistor 17 des astabüen durchführt, kann entweder an Stelle eines der Kollektor- Multivibrators MV sperrt. Mit dem Abfließen der widerstände 4 bzw. 5 eingefügt oder durch geeignete Aus- positiven Spannung über den Widerstand 24 wird nach kopplung, beispielsweise an den Punkten 15 oder 16, 25 einer durch die 2?C-Glieder bestimmten Zeitspanne die durch die dort eintretenden Spannungssprünge gesteuert Basis des Transistors 17 wieder genügend negativ, um werden. diesen Transistor leitend zu machen, wobei er durch den

In dem Ablaufdiagramm nach Fig. 3 sind über der positiven Spannungsstoß an 30 wiederum den Transistor Zeitachse aufgetragen: in der ersten Zeüe eine Helligkeits- 18 sperrt usf. Die positiven Spannungssprünge an den kurve, in der zweiten Zeüe eine Folge positiver Sperr- 30 Ausgängen 29 und 30 des Multivibrators MV werden im impulse für den Transistor 1, in der dritten Zeüe der folgenden als Impulse J29 bzw. /30 bezeichnet. Ihr Spannungsverlauf an Punkt 15. Wenn zum Zeitpunkt t± Ablauf ist in den beiden ersten Zeüen des Diagramms die Helligkeit die vorgegebene Schwelle überschreitet, so Fig. 5 dargesteüt.

schaltet die nächstfolgende (Zeitpunkt t₂) Anstiegsflanke Es sei angenommen, daß einer der veränderlichen

eines Sperrimpulses die bistabüe Kippschaltung »ein«. 35 Widerstände va oder vb (oder beide) niedrig gesteuert Die »AUS«-Schaltung geschieht zum Zeitpunkt t₃ in Ab- wurden. Dann schaltet der nächstfolgende J29 über 12, hängigkeit vom Unterschreiten des Lichtschwellwertes. 13, 14 die bistabüe Kippschaltung FFl »ein«. Hierdurch

In Fig. 4 (bei der ebenfalls für beibehaltene Schalt- kommt dessen Ausgang 15 auf das positivere Potential, elemente die gleichen Bezugszeichen wiederkehren) ist Dieser Ausgang ist über Diode 35 bei 31 mit dem rechten eine Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt, die zwei 40 Zweig des Multivibrators MV, unter Einfügung eines durch äußere Einflüsse steuerbare, veränderliche Wider- zusätzlichen Widerstandes 28, verbunden. Wenn nach stände enthält. Ein Zweig der bistabüen Kippschaltan- einer Halbperiode der Transistor 17 wieder leitend wird, Ordnung, die hier mit FFl bezeichnet ist, ist in zwei so erzeugt er noch einen Impuls/30 und sperrt zugleich parallele Teilzweige aufgeteüt, nämlich einen Teilzweig den Transistor 18. Dieser kann aber anschließend nicht mit dem Transistor 2a, dem veränderlichen Widerstands« 45 wieder leitend werden, weü seine Basis über 35, 31, 28 und dem Spannungsteüerwiderstand 9 a und den hierzu auf positivem Potential festgehalten wird. Der astabüe parallelen Zeilzweig mit dem Transistor 2 δ, dem zweiten Multivibrator MV wird also, solange die bistabüe Kippveränderlichen Widerstand wo und dem Widerstand 9 δ. schaltung FFl sich im »EIN«-Zustand befindet, stül- Auf die Basis des Transistors 1 werden über 12, 13, 14 gesetzt.

wieder positive Sperrimpulse gegeben. Solange die ver- 50 Es ist vielfach erwünscht, die in Abhängigkeit von der änderlichen Widerstände va und vb beide hochgesteuert Änderung äußerer Zustandsgrößen durchzuführenden sind, können diese Impulse die bistabüe Kippschaltung Ein- oder Umschaltungen mit einer gewissen Verzögerung FFl nicht »eine-schalten, weü keiner der Transistoren 2a herbeizuführen, derart, daß kurzzeitige Änderungen der und 2δ genügend Basisstrom ziehen kann. Wird jedoch Zustandsgröße keinen Einfluß haben. Eine solche Vereiner der beiden veränderlichen Widerstände va oder vb 55 zögerung wird bei der Schaltung nach Fig. 4 dadurch genügend niedrig gesteuert, so kann der zugehörige erreicht, daß zwischen die bistabüe Kippschaltung FFl Transistor genügend Basisstrom ziehen, wenn der nächst- und die zu schaltende Last, etwa ein Relais R, eine zweite folgende Eingangsimpuls den Transistor 1 sperrt. Die bistabüe Kippschaltanordnung FF2 eingeschaltet ist. bistabüe Kippschaltung wird dann also »ein«-geschaltet. Diese ist nur in Symboldarstellung eingezeichnet, weü sie An diesem Zustand ändert sich nichts, wenn durch 60 in bekannter Weise wie etwa die bistabüe Kippschaltung Niedrigsteuern auch des anderen veränderlichen Wider- nach Fig. 1 ausgebüdet sein kann, unter Ansteuerung Standes auch dessen zugehöriger Transistor leitend wird. beider Zweige durch Sperrimpulse. Diese werden dem Die beiden Parallelzweige der Kippschaltanordnung betreffenden Eingang über je eine »UND«-Schaltung 32 wirken daher nach Art einer »ODER«-Schaltung. Um die bzw. 33 zugeführt. An den Eingängen beider »UND«- bistabüe Kippschaltung in seine »AUS«-Stellung zurück- 65 Schaltungen liegt der Ausgang 30 des Multivibrators MV, zukippen, müssen — wie ersichtlich — beide Widerstände ferner liegt am Eingang von 32 der Ausgang 15 und am va und vb hochgesteuert werden. In dieser Kipprichtung Eingang von 33 der Ausgang 16 von FFl. Ein positiver wirkt die Schaltung also als »UND«-Schaltung. Die so Sperrimpuls über 32 kippt FF2 in die Steüung E (»EIN«), geschaltete bistabile Kippschaltung FFl kann mithin ein positiver Impuls über 33 kippt FF2 in die Stellung A dazu benutzt werden, um Ein- oder Umschaltungen in 70 (»AUS«),

Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn die bistabile Kippschaltung FFl durch Kleinsteuern von va oder/und vb »ein«-geschaltet wird, so gibt — wie bereits beschrieben — der Multivibrator MV noch einen /30 ab und wird dann stillgesetzt. Da am Ausgang 15 j etzt das positive Potential liegt, schaltet der 130 über 32 die bistabile Kippschaltung FF2 in die Stellung »EIN«, wodurch das Schaltrelais R anspricht. Da das Einschalten von FFl erst durch den ersten, auf die Veränderung folgenden 129 bewirkt wurde und der J 30 erst nach einer Halbperiode von MV auftritt, vergeht mindestens die Zeit der (einstellbaren) Halbperiode, bis die Einschaltung von R stattfindet. Wenn in der Zwischenzeit die bistabile Kippschaltung FFl wieder in die »AUS«-Stellung zurückfällt, liegt beim Eintreffen von 1 30 das negativere Potential am Ausgang 15, so daß die »UND«-Schaltung 32 nicht ansprechen kann.

Wenn durch Großsteuern sowohl von va als auch von vb die bistabile Kippschaltung FFl »aus«-geschaltet wird, so läuft der Multivibrator MV wieder an, indem die positivere Spannung von Ausgang 15 weggenommen wird und nach Abfließen der zugleich über 16 erzeugten positiven Aufladung des Kondensators 34 (die Entladezeit kann wieder etwa gleich der Halbperiode von MV gemacht werden) der Transistor 18 wieder leitend wird und einen /29 abgibt. Der 129 kann FFl nicht wieder »ein«-schalten, solange va und vb groß sind, daher liegt jetzt die positivere Spannung am Ausgang 16, und der nachfolgende 130 kann über die »UND«-Schaltung 33 die bistabile Kippschaltung FF2 in die »AUS«-Stellung zurückkippen, wobei auch Relais R abfällt. Wenn jedoch vor dem ersten, nach »AUS«-Schalten von FFl eintretenden I29va oder vb oder beide wieder kleingesteuert werden, so schaltet dieser /29 die bistabile Kippschaltung FFl wieder »ein«. Der nachfolgende /30 kann dann das FF2 nicht »ause-schalten, weil am Ausgang 16 nun wieder das negativere Potential liegt und die »UND«-Schaltung 33 undurchlässig ist. In Fig. 5 sind diese Verhältnisse dargestellt, wobei die Halbperiode, die auf mehrere Sekunden eingestellt werden kann, mit P/2 bezeichnet ist.

Eine Schaltanordnung der beschriebenen Art kann als Steuereinrichtung für motorische Antriebe benutzt werden, beispielsweise als Antriebsregler für Abdeckeinrichtungen, die einen Innenraum vor zu starker Lichteinstrahlung und gewünschtenfalls weiteren atmosphärisehen Größen, wie z. B. Feuchtigkeit, schützen sollen. Jedoch ist die Anwendung hierauf nicht beschränkt, es gibt zahlreiche andere Anwendungen. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung in Abhängigkeit von mehreren Zustandsgrößen sind, wie bereits erwähnt, die Möglichkeiten gegeben, daß eine Schaltung nur dann ausgelöst wird, wenn alle wirksamen Zustandsgrößen bestimmte, individuelle Schwellen überschreiten, oder aber dann ausgelöst wird, wenn nur eine oder einige der Zustandsgrößen dies tun.

Claims (8)

Patentansprüche.·

1. Schaltungsanordnung zum Herbeiführen von Ein- bzw. Umschaltungen in Abhängigkeit von äußeren Zustandsgrößen (Licht, Feuchtigkeit usw.) unter Benutzung elektrischer Kippvorgänge, dadurch gekennzeichnet, daß durch Änderungen derZustandsgröße ein veränderlicher Widerstand derart gesteuert wird, daß er als wirksamer Parameter eines der Kopplungszweige einer bistabilen, insbesondere Halbleiterelemente enthaltenden Kippschaltanordnung die mit Hilfe von Steuerimpulsen vorgenommene Auslösung von Kippvorgängen, die ihrerseits eine Belastung steuern, entweder ermöglicht oder verhindert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere veränderliche Widerstände (va, vb) in die Kippschaltanordnung, insbesondere in parallel geschaltete und nach Art einer »UND«- bzw. »ODER«-Schaltung zusammenarbeitende Zweige, eingefügt sind, um Kippvorgänge in Abhängigkeit von mehreren Zustandsgrößen zu beeinflussen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kippimpulse eines Impulsgenerators (MV) durch den veränderlichen Widerstand (bzw. die Widerstände) entweder wirksam oder unwirksam gemacht werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den veränderlichen Widerstand (bzw. die Widerstände) Kippvorgänge in einer Kipprichtung unmittelbar herbeigeführt werden.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (MV) durch die Kippschaltanordnung (FFl) in deren einem Schaltzustand stillgesetzt wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Kippschaltanordnung (FFl) und die Last (R) zur Erzielung von Verzögerungen eine weitere Kippschaltanordnung (FF2) eingeschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kippschaltanordnung (FF2) bistabil geschaltet und in jeder Richtung durch eine zugeordnete Koinzidenzschaltung (32 und 33) kippbar ist, wobei die Koinzidenzschaltungen durch den Impulsgenerator (MV, Ausgang 30) und die Ausgänge (15 und 16) der ersten Kippschaltanordnung (FFl) derart angesteuert werden, daß nur ein solcher Impuls eine Umschaltung der zweiten Kippschaltanordnung (FF2) bewirken kann, der nach einer bestimmten Zeitspanne auf eine Umschaltung der ersten Kippschaltanordnung folgt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein veränderlicher Widerstand als fotoelektrisches Glied durch Lichtstärken und vorzugsweise mindestens ein weiterer veränderlicher Widerstand durch atmosphärische Größen, insbesondere Feuchtigkeit, gesteuert wird, um eine Abdeckeinrichtung zum Schütze eines Innenraumes zu betätigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 697/366 12.60