DE1127948B

DE1127948B - Contactless switching arrangement for quick discharge of an RC combination through a transistor that acts as a controllable shunt

Info

Publication number: DE1127948B
Application number: DEV19934A
Authority: DE
Inventors: Rolf Voelker; Dipl-Ing Manfred Liska
Original assignee: Elektro Apparate Werke VEB
Current assignee: Elektro Apparate Werke VEB
Priority date: 1961-01-04
Filing date: 1961-01-04
Publication date: 1962-04-19

Description

Kontaktlose Schaltanordnung zur Schnellentladung einer RC-Kombination durch einen als steuerbaren Nebenschluß wirkenden Transistor Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die es ermöglicht, eine RC-Kombination (z. B. eines Verzögerungsrelais) bei Beendigung des Eingangssignals schnell zu entladen.Contactless switching arrangement for quick discharge of an RC combination by a transistor acting as a controllable shunt. The invention relates to a circuit arrangement that enables an RC combination (e.g. a delay relay) to discharge quickly upon termination of the input signal.

Es ist bekannt, daß Schaltzeitverzögerungen von Relais z. B. dadurch erreicht werden können, daß man ein RC-Glied als verzögerndes Element verwendet. Dabei wird Bekannterweise die Spannung am Kondensator mit einer Normalspannung verglichen. Dieser Vergleich ist dann das Kriterium, ob das nachgeschaltete Relais anspricht oder nicht. Bleibt aber das Signal aus, bevor die Kondensatorspannung den Wert der Vergleichsspannung erreicht hat, erfolgt die nun stattfindende Entladung über den Aufladewiderstand. Die Entladezeitkonstante liegt also in der Größenordnung der Aufladezeitkonstante. Die Totzeit des Relais - also die Zeit, welche vergeht, bis das RC-Glied so weit entladen ist, daß bei einem neuen Signal keine Zeitverfälschungen infolge der Restladungen auftreten - ist verhältnismäßig groß. Dadurch ist z. B. die Anwendung einer solchen Anordnung in industriellen Steuerungsanlagen nicht möglich. Es ist natürlich möglich, durch die zusätzliche Verwendung eines Relais diese Totzeit herabzusetzen. Da hier aber bewegliche Kontakte verwendet wurden, treten Schwierigkeiten hinsichtlich der Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen, genügender Lebensdauer u. ä. auf. Weiterhin ist es bekannt, den Widerstand des RC-Gliedes durch einen richtungsabhängigen Widerstand (Diode) bei Beendigung des Signals zu überbrücken. Der charakteristische Unterschied zwischen Sperr- und Durchlaßrichtung eines solchen Widerstandes ist aber nur bei Spannungen oberhalb der Knickspannung vorgesehen. Im stark nichtlinearen Bereich der Kennlinie liegt der Durchlaßwiderstand in der Größenordnung des Sperrwiderstandes. Das bedeutet, daß gerade auf das Ende des zeitlichen Verlaufs der Kondensatorentladung zu der ohmsche Widerstand des RC-Gliedes für die Entladung bestimmend ist. So kann eine Restladung über längere Zeit erhalten bleiben. Dadurch wird die Zeitgenauigkeit stark herabgesetzt.It is known that switching time delays of relays z. B. thereby can be achieved by using an RC element as a retarding element. As is known, the voltage across the capacitor is compared with a normal voltage. This comparison is then the criterion as to whether the downstream relay responds or not. But if the signal is absent before the capacitor voltage reaches the value of the Has reached the equivalent voltage, the now taking place discharge takes place via the Charging resistance. The discharge time constant is thus in the order of magnitude of the Charging time constant. The dead time of the relay - i.e. the time that elapses until the RC element is discharged to such an extent that there is no time corruption in the case of a new signal occur as a result of the residual charges - is relatively large. This z. B. the use of such an arrangement in industrial control systems is not possible. It is of course possible to reduce this dead time by using a relay to belittle. However, since movable contacts were used here, difficulties arise in terms of insensitivity to vibrations, sufficient service life and the like. It is also known to increase the resistance of the RC element by a direction-dependent Resistance (diode) to be bridged when the signal is terminated. The characteristic The difference between reverse and forward direction of such a resistor is but only intended for stresses above the buckling stress. I'm strongly non-linear In the area of the characteristic, the forward resistance is in the order of magnitude of the blocking resistance. This means that it is precisely at the end of the course of the capacitor discharge over time to the ohmic resistance of the RC element is decisive for the discharge. So can a remaining charge can be retained for a longer period of time. This will increase the timing accuracy greatly reduced.

Analoge Überlegungen gelten auch für die Schnellentladung der Glättungs- bzw. Integrationsglieder von Eingangskreisen in der Relaisschutztechnik.Similar considerations also apply to the rapid discharge of the smoothing or integration elements of input circuits in relay protection technology.

Erfindungsgemäß werden diese Mängel durch einen als steuerbaren Nebenschluß zum RC-Glied wirkenden Transistor beseitigt. Die Steuerung des Nebenschlusses erfolgt mit Hilfe eines zusätzlichen RC-Gliedes und eines Spannungsteilers. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Nebenschluß durch die Ausgangsspannung einer Hilfs-RC-Kombination und einer weiteren, von dem Eingangssignal abgeleiteten Spannung, welche größer als die vorstehend erwähnte Spannung ist, gesteuert wird, daß die Entladezeitkonstante der Hilfs-RC-Kombination größer als die der Haupt-RC-Kombination ist und die von der Hilfs-RC-Kombination abgeleitete Spannung und die weitere, vom Eingangssignal abgeleitete Spannung derart bemessen sind, daß der als steuerbarer Nebenschluß angeordnete Transistor während eines vorhandenen Eingangssignals durch eine von diesem abgeleitete negative Emittervorspannung gesperrt ist und erst nach dem Ausbleiben des Eingangssignals als Entladewiderstand für die Hauptkapazität dient. Weiterhin wird in den Aufladekreis der Hilfs-RC-Kombination eine Diode so eingeschaltet, daß eine Entladung nur über die Basis des als steuerbaren Nebenschluß angeordneten Transistors erfolgen kann. Einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß wird der als steuerbarer Nebenschluß verwendete Transistor während des ganzen Entladevorganges der Haupt-RC-Kombination bis zur Sättigung ausgesteuert.According to the invention, these deficiencies are addressed by a controllable shunt to the RC-element acting transistor eliminated. The shunt is controlled with the help of an additional RC element and a voltage divider. The order is made in such a way that the shunt is caused by the output voltage of an auxiliary RC combination and a further voltage derived from the input signal, which voltage is greater than the above-mentioned voltage, it is controlled that the discharge time constant of the auxiliary RC combination is greater than that of the main RC combination and that of voltage derived from the auxiliary RC combination and the additional voltage derived from the input signal derived voltage are dimensioned such that the arranged as a controllable shunt Transistor during an existing input signal through one derived from it negative emitter bias is blocked and only after the absence of the input signal serves as a discharge resistor for the main capacity. It continues to be in the charging circuit the auxiliary RC combination switched on a diode so that a discharge is only about the base of the transistor arranged as a controllable shunt can take place. According to a further feature of the invention, as a controllable shunt used transistor during the entire discharge process of the main RC combination driven to saturation.

Die Erfindung soll an Hand der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltbilder erläutert werden.The invention is based on the circuit diagrams shown in FIGS explained.

Ist die Eingangsgröße x, vorhanden, wird das Haupt-RC-Glied 3 aufgeladen. Der Nebenschluß 5 ist dadurch charakterisiert, daß er bei xe2 > xei einen Widerstand gegen co und bei x,2 < xel gegen Null hat. Die Spannungsteiler werden so dirrlensioniert, daß x,2 immer größer als die Ausgangsgröße des Hilfs-RC-Kreises ist. Bei vorhandener Eingangsgröße wirkt also der Nebenschluß nicht, und die Spannung des Haupt-RC-Kreises gelangt an den Vergleichskreis. Hat die Spannung des Haupt-RC-Gliedes den Spannungswert des Vergleichskreises noch nicht erreicht und xe wird zu Null; nimmt der steuerbare Nebenschluß den Widerstandswert Null an. Der Haupt-RC-Kreis wird nun schnell entladen. Die Entladezeitkonstante des Hilfs-RC-Kreises ist so gewählt, daß der steuerbare Nebenschluß mit Sicherheit seinen Widerstandswert Null so lange behält, bis der Entladevorgang des Haupt-RC-Kreises abgeschlossen ist.If the input variable x is present, the main RC element 3 is charged. The shunt 5 is characterized in that it has a resistance to co at xe2> xei and to zero at x, 2 <xel. The voltage dividers are dimensioned so that x, 2 is always greater than the output size of the auxiliary RC circuit. If the input variable is present, the shunt is not effective and the voltage of the main RC circuit is sent to the comparison circuit. If the voltage of the main RC element has not yet reached the voltage value of the comparison circuit and xe becomes zero; the controllable shunt assumes the resistance value zero. The main RC circuit will now discharge quickly. The discharge time constant of the auxiliary RC circuit is selected in such a way that the controllable shunt retains its resistance value of zero with certainty until the discharge process of the main RC circuit is completed.

Der Vorgang der Schnellentladung des RC-Gliedes eines Zeitrelais wird an Hand von Fig. 2 gezeigt. Der Schalter S wird für kurze Zeit geschlossen, und C2 lädt sich über RT, und die Diode Dl auf. Der steuerbare Nebenschluß - hier ein Transistor -hat den Widerstand o0, da x,2 > x,', ist. Der Widerstand RE ist so bemessen, daß er ein Aussteuern des Transistors T1 bei einem Widerstand RE bis zur Sättigung garantiert. Dabei wird RE durch die geforderte Schnellwiederentladezeit bestimmt. Diese geforderte Zeit bestimmt auch annähernd den Hilfskondensator C2. Es muß die Bedingung erfüllt sein Tent 2 > Tent 1. Dabei ist rent 1 ^ (Re + RTrans) ' Cl. The process of rapid discharge of the RC element of a timing relay is shown with reference to FIG. The switch S is closed for a short time, and C2 is charged via RT, and the diode Dl. The controllable shunt - here a transistor - has the resistance o0, since x, 2 > x, ', is. The resistor RE is dimensioned so that it guarantees a modulation of the transistor T1 in the case of a resistor RE up to saturation. RE is determined by the required rapid recharging time. This required time also approximately determines the auxiliary capacitor C2. The condition must be met Tent 2> Tent 1. Here rent 1 ^ (Re + RTrans) 'Cl.

Es wird nun der Schalter geöffnet, bevor die Spannung am Hauptkondensator C1 die Vergleichsspannung erreicht hat. x,2 wird Null, und der Kondensator C2 steuert den Transistor T1 aus. Die Entladung erfolgt jetzt zum größten Teil über den Kreis C1- T1- RE. Die Diode D1 ist so in dem Hilfskreis eingeschaltet, daß sie sein Entladen über RT, bei offenem Schalter S verhindert.The switch is now opened before the voltage on the main capacitor C1 has reached the comparison voltage. x, 2 becomes zero, and the capacitor C2 controls the transistor T1. Most of the discharge now takes place via circuit C1-T1-RE. The diode D1 is switched on in the auxiliary circuit in such a way that it prevents it from being discharged via RT when the switch S is open.

Wird das Verzögerungsglied durch »L«- oder »0«-Signal einer vorgeschalteten Kippstufe gesteuert, darf die Entladung des Kondensators C1 nicht über das Aus,gangselement dieser Stufe erfolgen (Schäden durch Überlastung!). Da aber bei sehr kleinen Werten von Rv (entspricht kurzen Zeiten) die Schnellwiederentladeeinrichtung nur einen Teil des Entladestromes übernimmt, muß gegebenenfalls zwischen Rv und Cl eine Diode D2 eingeschaltet werden (in Fig.2 gestrichelt gezeichnet). Diese verhindert mit Sicherheit eine Entladung durch Rv.If the delay element is activated by an "L" or "0" signal from an upstream Controlled multivibrator, the discharge of the capacitor C1 must not be via the output element at this stage (damage due to overloading!). But there with very small values of Rv (corresponds to short times) the rapid discharge device only has one Part of the discharge current takes over, a diode must be installed between Rv and Cl if necessary D2 are switched on (shown in dashed lines in Fig. 2). This prevents with Safety a discharge by Rv.

Eine Anordnung für die Schnellwiederentladung eines Glättungs- bzw. Integrationsgliedes ist analog zu Fig. 2 aufzubauen.An arrangement for the rapid re-discharge of a smoothing resp. The integration link is to be set up analogously to FIG. 2.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Contactless switching arrangement for rapid discharge of an RC combination by a transistor acting as a controllable shunt, characterized in that the shunt (5) is generated by the output voltage of an auxiliary RC combination (4) and a further voltage derived from the input signal , which is greater than the above-mentioned voltage, it is controlled that the discharge time constant of the auxiliary RC combination (4) is larger than that of the main RC combination (3) and that the voltage derived from the auxiliary RC combination and the additional voltage derived from the input signal is dimensioned in such a way that the transistor (T1) arranged as a controllable shunt is blocked during an existing input signal and only becomes conductive after the input signal is absent and serves as a discharge resistor for the main capacitance.

2. Contactless switching arrangement according to claim 1, characterized in that a diode (D1) is switched on in the charging circuit of the auxiliary RC combination (4 ) so that a discharge takes place only via the base of the transistor (T1) arranged as a controllable shunt can.

3. Contactless switching arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the transistor used as a controllable shunt (T1) during the entire discharge process of the main RC combination (3) until saturation is controlled.