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Schaltungsanordnung zur Betätigung eines elektromagnetischen Relais
für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen An den übergangsstellen von elektronischen
auf elektromechanische Fernmelde-, insbesondere Fernspreichanlagen tritt häufig
die Aufgabe auf, mit den kurzen Impulsen, die meist in der Größenordnung von einigen
Mikrosekunden liegen, die von den elektronischen Schaltungen abgegeben werden, Relais
von elektromechanischen Anlagen zum Anzug zu bringen. Die dazu erforderliche Verlängerung
der Impulse kann man beispielsweise mit mono- oder bistabilen Flip-Flops erreichen,
die für die Dauer des jeweiligen Schaltzustandes ein entsprechendes BetäÜgungspotential
den elektromagnetischen Relais zur Verfügung stellen. Es ist auch bereits bekannt,
an Stelle derartige mono- oder bistabiler Flip-Flops zur Impulsverlängerung eine
Sperrschwingerschaltung vorzusehen, bei der das zu steuernde Relais gleichzeitig
als Rückkopplungsübertrager verwendet wird, indem die Erregerwicklung dieses Relais
im Kollektorkreis des Tralsistors der betreffenden Sperrschwingerschaltung und eine
weitere Wicklung in den Rückkopplungskreis geschaltet ist.
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Aber auch bei der Verwendun- einer derartigen Sperrschwingerschaltung
zur Betätigung eines Relais mit sehr kurzen impulsen treten Schwierigkeiten a1-.'
da die impulsdauer des Relaisansprechstromes durch die Relaisdaten selbst be-renzt
ist und nicht beliebig groß gemacht werden kanii. Es sind bereits Relaissperrschwingerschaltung',ii
bekannt, bei denen die Impulsdauer durch spL-zielie Kontakte verlängert wird.
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Die Erfindung macht eine besondere Ausbildung durch Vorsehen besonderer
Kontakte der über eine Sperrschwingerschaltung betätigten Relais, die auf sehr kurze
Ini-oulse ansprechen sollen, unnötig, da die Erregem.,icklu#ig eines den Rückkopplungstransformator
einer Sperrschwingerschaltung bildenden Relais -über ein RC-Giied kurzaeschlossen
ist, dessen Kondensator ohne Beeinträchtigung des Sperrschwingerverhaltens der Schaltung
durch einen Teil des durch den Basisstrom aesteuerien Kollektorstromes aufgeladen
wird. Damit hat man es in der Hand, durch entsprechende Dimensionierung des RC-Gliedes
das Relais nach seiner über die Sperrschwingerschaltun 'g
erfolgten und durch
einen kurzen Steuerimpuls ausgelösten Erregung noch längere Zeit im Ansprechzustand
zu halten, mindestens so lange, wie zur Durchführung weiterer Schaltungen elektromechanischer
oder elektromagnetischer Einrichtungen erforderlich sind.
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Die Parallelschaltung eines RC-Gliedes zu einer Relaiswicklung, um
einem solchen Relais eine entsprechende Abfallverzögerung zu geben, ist selbstverständlich
bereits bekannt. über Transistoren gesteuerte Relais bzw. im Kollektorkreis von
Transistoren liegende Relais wurden jedoch bisher nicht mit einem solchen RC-Glied
zur Erzielung einer Abfallverzögeruna aus-erEistet, weil der kurzzeitige, die Erregung
des Relais bewirkende Impuls garinicht ausreicht, um dem Kondensator desRC-Gliedes
eine solche Ladung mitzuteilen, daß er imstande ist, über seinen Entladestrom nach
dem Ansprechen des Relais dieses noch längere Zeit erregt zu halten. Die Erfindung
ermöglicht es nun, trotz dieser an sich bekannten, die Verwendune, von RC-Gliedern
zur Beeinflussung der Arbeitsweise derartiger Relais verhindernder Umstände die
Abfallverzögerung eines Relais durch ein parallel geschaltetes RC-Glied vorzusehen,
indem nämlich zur Aufladung des Kondensators nicht der Steuerstrom, der an sich
die Betätigung des Relais einleitet, ausgewertet wird, sondern ein das Sperrschwingungsverhalten
der Schaltung nicht beeinflussender Anteil des Kollektorstromes zugeführte Basisstrom
ist. Bei entsprechender Dimensionierung der einzelnen Elemente der Schaltung ist
nämlich der betreffende Basisstrom weitaus höher, als zur Durchführung des Rückkopplungsvorganges,
d. h. zum Ansprechen des Relais, notwendig ist, und den überschuß an Kollektorstrom,
der durch diesen hohen Basisstrom verursacht wird, wertet die Erfindung zur Ladung
des Kondensators des der Erregerwicklung des Relais parallel geschalteten RC-Gliedes
aus.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die erfindungsgemäße Sperrschwingerschaltung,
und Fig. 2 stellt den seitlichen Verlauf der Ströme in den einzelnen Zweigen der
in Fig. 1 niedergelegten Schaltung dar.
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Die in Fig. 1 dargestellte Relaissperrschwingerschaltung ist
bis auf den Kondensator CK und den Widerstand RK, die der Wicklung w 1 des
zu steuernden Relais parallel geschaltet sind, bekannt. Dieses Relais weist eine
zweite Wicklung w 2 im Rückkopplungskreis der Sperrschwingerschaltung auf, die einerseits
mit der Basis des Transistors Tr und andererseits mit dem Basiswiderstand RB bzw.
mit Erdpotential verbunden ist. Durch einen kurzen, der linken Belegung des Kondensators
CI, zugeführten Impuls wird die Sperrschwingerschaltung angeregt, d. h.,
der durch Anlegen des Impulses an die Basis des Transistors Tr zum Fließen kommende
Kollektorstrom wird für die Dauer seines Anstieges auf die Wicklung w 2 rückgekoppelt
und führt damit zu einer weiteren öffnung des Transistors Tr und damit zu einem
verstärkten Stromfluß, durch die Wicklung w 1.
Dadurch wird durch den
verhältnismäßig sehr kurzen und an sich zum Ansprechen des Relais nicht ausreichenden
Impuls das Relais über seine Wicklung w 1 wirksam erregt und kann seinen
nicht dargestellten Kontakt schließen. Ohne die Parallelschaltung des RC-Gliedes
zur Wicklung w 1 würde jedoch infolge des Sperrschwingerverhaltens der Kontakt
sofort wieder geöffnet werden. Diese sofortige Wiederöffnung des Kontaktes des Relais
vermeidet nun der der Wicklung w 1 parallel geschaltete, aus dem Kondensator
Cj( und dem Widerstand Rl( zusammengesetzte Parallelzweig, der während des Rückkopplungsvorganges
durch den Kollektorstrom, für die Dauer der Aufladung des Kondensators CK von Strom
durchflossen wird. Dabei ist die Funktion der Sperrschwingerschaltung bei gleichzeitiger
Ladung des Kondensators Cg so lange gewährleistet, wie die Bedingung
gewährleistet ist. In dieser Formel stellt iB den Basisstrom, iL den die Wicklung
wl durchiließenden Strom und !K den Ladestrom des Kondensators dar. B im Nenner
ist der Stromverstärkungsfaktor des Transistors, während die Zeitbedingung T, die
Impulsdauer des Sperrschwingers bedeutet. Während dieser Impulspause des Sperrschwingers
müssen somit der Basisstrom, der Erregerstrom für das Relais und der Ladestrom für
den Kondensator der oben gestellten Forderung genügen.
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In Fig. 2 a ist über der Zeitachse t der die Sekundärwicklung w 2
des Relais durchfließende Strom i., aufgetragen. Dieser Strom i, entspricht für
die Zeitspanne 0 < t < T" d. h. der Impulsdauer
des Sperrschwingers, im wesentlichen dem Basisstrom 1,6 des Transistors Tr. Man
erkennt aus dieser Kurve, daß der Basisstrom des Transistors zunächst sehr steil
ansteigt und anschließend nach einer E-Funktion abfällt, um im Zeitpunkt T" den
Wert I_P , einzunehmen.
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Diese Ausbildung des Basisstromes bei einem transistorisierten Sperrschwinger
führt zu dem zeitlichen Verlauf des Kollektorstromes, wie er in der Fig.
2b wiedergegeben ist. Dieser Kollektorstrom setzt sich aus dem Ladestrom
für den KondensatorIk, und dem die Pelaiswicklungwl durchfließenden Strom IL
, zusammen, wobei der Spulenstrom in der aus der Fig. 2c ersichtlichen
Weise bis zum Zeitpunkt T., ansteigt, während der Ladestrom für den Kondensator
nach einer E-Funktion in der aus der Fig. 2d ersichtlichen Weise bis zum
Zeitpunkt T., abfällt. Diese Charakteristik des aus der Fig. 2b
ersichtlichen
Kollektorstromes als Funktion der Zeit entspricht damit vollkommen der Charakteristik
des Ladestromes eines Kondensators, so daß, bedingt durch den im ersten Augenblick
sehr starken Basisstrom, die, Aufladung des Kondensators Cj( ohne Beeinträchtigung
des Sperrschwingerverhaltens stattfinden kann.
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Zum Zeitpunkt T, beginnt sich in der aus der Fig. 2 c ersichtlichen
Weise der Kondensator CK zu entladen, d. h., er fällt vom Betrag IL 2 am
Ende der Impulsdauer des Sperrschwingers, d. h. zum Zeitpunkt T, für die
Dauer der Zeitspanne Tv bis zum BetragIL,3 ab. Dieser letztgenannte Wert entspricht
dem Abfallwert des betreffenden Relais, so daß dieses Relais eine Abfallverzögerungszeit
im Betrag von Tv erhält. Nimmt man an, daß das Relais zum Zeitpunkt T" (s. Fig.
2 e) anspricht, besitzt es eine Haltezeit im Betrag von TI" während es ohne
die Parallelschaltung des RC-Gliedes, bestehend aus dem Kondensator CK und dem Widerstand
RI<, lediglich eine Haltezeit im Betrag von T, - T" besessen hätte,
wobei die Zeitspanne T" die Anzugszeit des betreffenden Relais wiedergibt.