DE1115292B - Anordnung zur prellfreien Schliessung und OEffnung eines Stromkreises - Google Patents

Description

• Anordnung zur preRfreien Schließung C und Öffnung eines Stromkreises Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur prellfreien Schließung und öffnung eines Stromkreises, der durch einen mechanischen Kontakt gesteuert wird.
• Bekannte Anordnungen dieser Art sind so ausgebildet, daß die am prellenden Kontakt gebildete Unterbrechungsspannung durch RC-Glieder geglättet wird. Die Vorder- und Rückflanken der Impulse, die durch die Unterbrechung des Stromkreises gebildet werden, zeigen dabei einen Exponentialverlauf. Für viele Zwecke der Schaltungstechnik, insbesondere der Femschreib- und Lochkartentechnik, ist es jedoch notwendig, daß Impulse mit eindeutigen linearen Vorder- und Rückflanken erzeugt werden.
• Solche Impulse werden dadurch erzielt, daß erfindungsgemäß durch die Betätigung des mechanischen Kontaktes, insbesondere unter Verwendung eines Miller-Integrators, ein Kondensator in linearer Spannungskurve aufgeladen und entladen wird und die Ladespannung des Kondensators eine bistabile Kippschaltung steuert, deren Schwellwert zur Auslösung der beiden Kippvorgänge unterschiedliche Beträge aufweist.
• Es ist ein mechanisch gesteuerter Impulsgenerator zur Erzeugung von prellungsfreien Impulsen bekannt, bei dem an den Ausgang eines mechanischen Kontaktimpulsgebers eine monostabile Kippschaltung solcher Bemessung angeschaltet ist, daß die Dauer der von ihr erzeugten Impulse größer als die Zeitdauer ist, während der in den mechanisch erzeugten Steuerimpulsen durch Prellungen verursachte Einbrüche auftreten können. Diese Schaltung hat den Nachteil, daß sie lediglich das Schließen des steuernden mechanischen Kontakts prellfrei abbildet, nicht aber auch das öffnen. Sie hat den weiteren Nachteil, daß an ihrem Ausgang keine prellfreie Abbildung des jeweiligen Kontaktzustandes wiedergegeben wird, sondem daß beim Schließen des Kontakts jeweils ein Impuls konstanter Breite und Höhe erscheint.
• Es ist ferner eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von kippbaren bistabilen Multivibratoren durch mechanische, nicht prellungsfrei schaltende mechanische Kontakte bekannt, bei der parallel zum steuerbaren mechanischen Kontakt ein Laufzeitglied angeordnet ist, dessen Zeitkonstante größer ist als die Prellzeit, aber kleiner als die Schaltfolgezeit des steuernden Kontaktes. Hierbei kippt der bistabile Multivibrator jeweils beim Schließen des Kontaktes von dem einen in den anderen stabilen Zustand um, während das öffnen des Kontaktes in keiner Weise registriert wird. Die Schaltung gibt also keinen Aufschluß über den jeweiligen Zustand des Schalters, sondem zählt nur dessen Schließvorgänge. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert.
• Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Anordnung enthält einen »Nßller-Integrator« und einen sogenannten »Schmitt-Trigger«. Eine Schließung und öffnung des Stromkreises von - U, nach + U, erfolgt durch den mechanischen Koniakt a. Bei Schließung bewirkt er eine positive Steuerspannung für den Transistor Tj, der dadurch vom stromleitenden bzw. gesättigten Zustand in den gesperrten Zustand gesteuert wird. Dieser Umschaltvorgang wird gebremst durch die Gegenkopplung über den Kondensator C, der zusammen mit dem Spannungsteiler R, und R2 und dem Vorschaltwiderstand R 4 die Flankensteilheit der am Kollektor des Transistors Ti entstehenden Spannung (Fig. 1 b) bewirkt. Diese Flanken sind weitgehend linear. Bei Öffnung des Kontaktes wird der Transistor in den stromleitenden bzw. gesättigten Zustand gesteuert. Die Anordnung hat die gleiche Wirkung wie bei der Kontaktschließung. Die Steilheit der am Kollektor des Transistors T, entstehenden Flanke ergibt sich aus der Wirkung des RC-Gliedes R, + R3, C, das im Stromkreis der Spannung - U# angeordnet ist. Das Spannungsdiagramm des Steuerstromkreises ist in Fig. la dargestellt, während die Fig. 1 b den Verlauf der Spannungskurve am Kollektor von T, anzeigt. Während der Zeit der Stromunterbrechungen wird der Kondensator C mit linearer Spannungskurve entladen. Der Verlauf der Spannungskurve in Fig. lb zeigt daher zunächst einen Sägezahnverlauf, bis die Prellungen beendet sind. Das Ende der Prellungen bedeutet, daß die Vorderflanke des Impulses erreicht ist. Der Kondensator C erreicht seine maximale Aufladung, wobei der in Fig. 1 b dargestellte Punkt 1 überschritten wird und der Schmitt-Trigger in seine zweite stabile Lage kippt.
• Der Schmitt-Trigger wird durch die beiden Transistoren T., und 7#, gebildet. Im Ruhezustand der Einrichtung, wenn der Kontakt ei öffnet, ist der Transistor T., leitend. Am Kollektor und damit an der Ausgan'Sklemme A erscheint das Massepotential 0. Während der öffnungszeii des Transistors T, ist der Transistor T., -esperrt. Die Sperrung erfolgt durch die Potentialbildung zwischen den beiden Widerständen R6e R, und R, an der Basis des Transitsors T.. Wenn durch Schließung des Kontaktes a der Kondensator C aufgeladen wird, ergibt sich am Verbindungspunkt der beiden Widerstände R. und R, ein negativer Potentialanstiea. Dieses Potential steuert die Basis des Transistors T." welcher den leitenden Zustand erreich!, wenn der in Fig. lb dargestellte Spannungswert 1 erreicht wird. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis die Entladecharakteristik des Kondensators C den Spannungswert 2 unterschreitet.
• Durch die Arbeitsweise der Schaltung ergibt sich zwischen den Klemmen A, B der in Fig. 1 c dargestellte Spannungsverlauf. Der durch die Schließung des Kontakts a' entstandene Impuls zeigt eine eindeutige Vorder- und Rückflanke. Die Dauer dieses Impulses sowie die Zeitpunkte fjir das Auftreten der Impulsflanken sind abhängig von' den Konstanten des grators« und des ">Schmitt-Triggers«. ,>Miller-Inte,-Die Fig. 2 zeigt die Wirkungsweise der Einrichtung. Die Fig. 2f gibt die Darstellung des durch den mechanischen Kontakt a gesteuerten Impulses, dessen Vorder- und Rückflanke durch die Prellungen des Kontaktes in mehrere Einzelimpulse aufgelöst sind. Die Fig. 2g erläutert den Spannungsverlauf am Kondensator C des >Miiller-Integrators«. Diese Spannung steuert den Schmitt-Trigger, der innerhalb der Grenzen d, e eine seiner stabilen Lagen einnimmt. Die beiden Kippvorgänge erfolgen zu verschiedenen Spannungswerten, die gemäß den Betriebswerten des Trig-,-ers veränderlich einstellbar sind. Der Kondensator C des Integrators kann eine kleine Zeitkonstante für die Ladung und eine große Zeitkonstante für die Entladung aufweisen. Bei derCharakieristik nach Fig.2g sind solche Zeitkonstanten angenommen. Es ergibt sich daher ein steiler Anstieg der Impulsvorderflanke und eine weniger steil abfallende Impulsrückflanke. Dieses Verhalten des Integrators bewirkt ein Kippen des Trigers beim ersten Prellimpuls, der dem Hauptimpuls vorausgeht. Die Rückflanke dagegen bewirkt das Zurückkippen des Triggers erst beim Abklingen der nach dem Hauptimpuls auftretenden Prellimpulse, weil die erste Impulspause zu kurz ist, um den Spannungswert d zu unterschreiten. Die Zeitkonstanten des Integrators bestimmen somit den Zeitpunkt der Impulsflanken gemäß Fig. 2h, aus welcher hervorgeht, daß der prellfrei erzeugte Impuls gegenüber dem mechanisch gesteuerten Impuls nach Fig. 2f eine geringe Phasenverschiebung aufweist. Diese Phasenverschiebung kann durch regelbare Zeitkonstanten verändert. C werden. Die Regelung ergibt sich durch die veränderlichen Widerstände RJ, R., der Fig. 1, bei der die Vordeiffanken des Impulses nach Fig. 2g durch R., und die Rückflanke durch Ri verändert wird.
• Aus der Beschreibung der Einrichtung geht hervor, daß zur Darstellung eines Impulses mit preflfrcien Flanken für den bistabilen Kippschalter ein möglichst. linearer Anstieg und Abfall der steuernden Impulse notwendig ist. Dadurch wird im ganzen Bereich der Lade- oder Entladecharakteristik eines Kondensators je Zeiteinheit gleiche Zunahme oder Abnahme der Spannung erreicht. Es kann daher das bei einem Exponential-Spannungsverlauf auftretende Aufschaukeln eines Spannungswertes vermieden werden, wenn Impulse und Impulspausen die gleiche Zeitdauer aufweisen. Bei der vorliegenden Einrichtung besteht daher der Vorteil, daß die Ladeänderungen des Kondensators C während den Prellbewegungen des Kontaktes a ausgeglichen werden. Die durch einen Kurzimpuls erfolgte Ladungszunahme am Kondensator C wird in der darauffolgenden 1"'-urzpause im gleichen Maß wieder abgegeben. Dadurch kann der Kontakt a. mehrere Prellbewegungen ausführen bis der bistabile Kippschalter zurückgekippt wird.
• C __

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur prellfreien Schließung und öffnung eines Stromkreises, der durch einen mechanischen Kontakt gesteuert wird, dadurch " ae kennzeichnet, daß durch die Betätigung z# des mechanischen Kontakts, insbesondere unter Verwendung eines Miller-Integrators, ein Kondensator in linearer Spannungskurve aufgeladen und entladen wird und die Ladespannung des Kondensators eine bistabile 1-Cippschaltung steuert, deren Schwellwerte zur Auslösung der beiden Kippvorgänge unterschiedliche Beträge aufweisen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg und der Abfall der Spannung am Kondensator durch regelbare Widerstände einstellbar sind. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippschaltung als »Schmitt-Trigger« ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften. Deutsche Auslegeschriften Nr. 1056.8113, 1049 916.