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Schaltungsanordnung zur Kontrolle toleranzbehafteter Zeitvorgänge,
insbesondere zur Überprüfung der Schrittgeschwindigkeit von Wählern der Fernmeldetechnik
Die Technik wird häufig vor die Aufgabe gestellt, von Schalteinrichtungen od. dgl.
ausgeführte Schaltvorgänge auf die Einhaltung bestimmter Schalt- oder Laufzeiten
zu überprüfen. Dieses erfolgt in einfachster Weise mittels eines für die Dauer des
Zeitvorganges eingeschalteten Relais, das über einen Kontakt einen entsprechend
geeichten Flußmesser einschaltet oder den Ladungszustand eines vor Beginn des Zeitvorganges
in einen bestimmten Ausgangszustand gebrachten Prüfkondensators nach einer vorbestimmten
Zeitfunktion verändert, wobei die am Ende des Zeitvorganges am Prüfkondensator anliegende
Spannung an einem entsprechend geeichten Voltmeter oder einer Braunschen Röhre zur
Anzeige gebracht wird.
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Bei den zu überprüfenden Zeitvorgängen handelt es sich, bedingt durch
fertigungstechnische Toleranzen der verwendeten einzelnen Bauelemente, durchweg
um toleranzbehaftete Zeitvorgänge, die daraufhin zu überwachen sind, daß das Ende
des Zeitvorganges in den durch eine untere und eine obere Zeitgrenze festgelegten
zulässigen Toleranzbereich fällt. Um die Entscheidung darüber unabhängig von der
Bedienungsperson zu gestalten, ist es bekannt, die an einem während des Zeitvorganges
nach einer vorbestimmten Zeitfunktion ge- bzw. entladenen Prüfkondensator anliegende
Spannung mit der eines Meßkondensators oder direkt mit einer vorbestimmten Vergleichsspannung
mittels eines polarisierten Überwachungsrelais zu vergleichen, das dann
je nach Richtung und Größe der Differenzspannung eine Positiv- oder Negativanzeige
auslöst, wobei bei letzterer noch unterschieden werden kann, ob der Fehler an der
oberen oder unteren Zeitgrenze des Toleranzbereiches liegt. Die Grenzen des überprüfbaren
Mindesttoleranzbereiches sind dabei abhängig von der Ansprechempfindlichkeit des
verwendeten polarisierten Überwachungsrelais. Darüber hinaus läßt sich der Toleranzbereich
durch Einschalten eines Regelwiderstandes in den Prüfstromkreis des Überwachungsrelais
vergrößern.
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Die Erfindung betrifft gleichfalls eine Schaltungsanordnung zur Kontrolle
toleranzbehafteter Zeitvorgänge, insbesondere zur Überprüfung der Schrittgeschwindigkeit
von Wählern der Fernmeldetechnik, bei der während der Prüfzeit der Ladungszustand
eines Prüfkondensators geändert und die am Ende des Prüfvorganges am Prüfkondensator
anliegende Spannung über ein polarisiertes Überwachungsrelais mit einer Vergleichsspannung
verglichen wird.
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Gemäß der Erfindung ist diese Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet,
daß zwei die beiden Toleranzgrenzen bestimmende Abgriffe eines Spannungsteilers
sowohl über je einen Gleichrichter mit zueinander unterschiedlicher Polung
mit dem einen Wicklungsende des polarisierten Überwachungsrelais als auch über
je einen Kondensator mit der an festem Batteriepotential liegenden Belegung
des Präfkondensators verbunden sind, dessen andere Belegung in an sich bekannter
Weise jeweils am Ende eines Prüfvorgangs mit dem freien Wicklungsende des Überwachungsrelais
zusammengeschaltet wird.
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Eine derartig ausgebildete Schaltungsanordnung hat gegenüber den bekannten
Schaltungsanordnungen den Vorteil, daß die Toleranzgrenzen unabhängig voneinander
regelbar sind und daß die eventuell auftretende Spannungsdifferenz zwischen einer
der beiden Vergleichsspannungen und der am Prüfkondensator im vollen Umfange zur
Steuerung des Überwachungsrelais zur Verfügung steht. Des weiteren verhindern die
Gleichrichter, daß bei innerhalb der Toleranzgrenzen liegenden Prüfkondensatorspannungen
überhaupt ein Ladungsausgleich zwischen Prilfkondensator und einem der mit den Spannungsteilerabgriffen
verbundenen Kondensatoren stattfindet. Dagegen kann bei Überschreiten der Toleranzgrenzen
das Überwachungsrelais schlagartig anziehen.
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Um des weiteren den Einfluß von Betriebsspannungsschwankungen auszuschalten,
ohne mit stabilisierten Betriebsspannungen zu arbeiten, was einen erheblichen Aufwand
bedingen würde, sind gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung die die Toleranzgrenzen
bestimmenden Spannungsteilerabgriffe Ab-
griffe zweier getrennter
Spannungsteiler, deren jeder mit einem spannungsstabilisierenden Schaltmittel, z.
B. Zenerdiode, in Reihe geschaltet ist.
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Bekanntlich ist die Schrittgeschwindigkeit von Wählern abhängig von
der Betriebsspannung. Gleiches gilt für die Spannung am. Prüfkondensator. Dabei
sind sowohl die Spannung am Prüfkondensator, diese allerdings in Grenzen, als auch
die Vergleichsspannungen linear abhängig von der Betriebsspannung, wenn auch in
unterschiedlichem Maße. Um daher den Einfluß von Betriebsspannungsschwankungen zu
vermeiden, ist also lediglich darauf zu achten, daß die Regelgerade für die Vergleichsspannung
mit dem Regelgeradenabschnitt für die Spannung am Prüfkondensator identisch ist,
was durch entsprechende Einstellung des Spannungsteilerverhältnisses und durch entsprechende
Wahl des stabilisierenden Schaltmittels erreicht wird. Es besteht somit in einfacher
Weise die Möglichkeit, die Abhängigkeit der Vergleichsspannungen von der Betriebsspannung
beispielsweise an die Abhängigkeit der Wählerschrittgeschwindigkeit - entsprechend
der Spannung am Prüfkondensator - von der Betriebsspannung anzupassen.
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Ausgehend von dieser Grundschaltung zur Kontrolle bzw. Überwachung
toleranzbehafteter Zeitvorgänge besteht des weiteren die Möglichkeit, durch Umschalten
auf verschiedene Vergleichsspannungen Zeitvorgänge mit unterschiedlichen Toleranzgrenzen
nacheinander zu überprüfen, z. B. bei der Überprüfung von Wählern verschiedener
Wahlstufen durch eine zentrale Prüfeinrichtung.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine allgemein bekannte Präfanordnung für die
Schrittgeschwindigkeit eines Wählers W. Überläuft der Wähler seine Startlamelle,
so wird über einen Schaltarm Sl eines Steuerschalters S ein Startrelais
A
eingeschaltet, das sich mit seinem Kontakt la in einen Haltestromkreis schaltet.
Gleichzeitig leuchtet eine Lampe AL auf, als Zeichen dafür, daß der Prüfvorgang
begonnen hat. In gleicher Weise wird beim Überlaufen einer Stoplamelle über einen
Schaltarm S2 ein Relais Z und eine Lampe ZL eingeschaltet als Zeichen dafür,
daß der Prüfvorgang beendet ist.
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Fig. 2 zeigt die eigentliche Kontrollschaltung. Im Ruhezustand ist
der Prüfkondensator Cp im Stromkreis 1. Erde, Cp, 2z, 2a, RL, geladen.
Mit Ansprechen des Startrelais A wird der Prüf.kondensator Cp durch Umlegen
des Kontaktes 2a in einen Entladestromkreis 2. Cp, Erde, RE,
S3, 2a, 2z, Cp geschaltet, der mit Ansprechen des Relais Z duich dessen
Kontakt 2z am Ende des Prüfvorganges aufgetrennt wird. Über die Arbeitsseite des
Kontaktes 2z wird der Prüfkondensator Cp über die Wicklung 1 des Überwachungsrelais
P an die Abgriffe 1 und 2 der beiden Spannungsteiler Rs, und Rs, geschaltet,
die die Tolzranzgrenzen bestimmenden Vergleichsspannungen liefern. Dabei sei angenommen,
daß die am Widerstand II des Spannungsteilers Rs, abfallende Vergleichsspannung
größer ist als die am Widerstand II des Spannungsteilers Rs, abfallende Vergleichsspannung.
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Ist die nach Beendigung des Prüfvorganges am Prüfkondensator Cp anliegende
Spannung kleiner als die die untere Toleranzgrenze festlegende Vergleichsspannung
des Spannungsteilers RS2, so ist ein Ladungsausgleich mit dem Kondensator
C2 möglich, und der im Stromkreis 3. C2, Erde, Cp, 2z, P (I),
G2, C2
fließende Ausgleichsstrom bringt das Überwachungsrelais P zum Ansprechen.
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Derselbe Fall tritt ein, wenn die Spannung am Prüfkondensator Cp größer
ist als die die obere Toleranzgrenze bestimmende Vergleichsspannung am Spannungsteiler
Rs, Nur wird das Relais P im Stromkreis 4. Cp, Erde, Cl, Gl,
P (1), 2z, Cp in entgegengesetzter Richtung erregt. Liegt dagegen
die Spannung am Prüfkondensator Cp innerhalb der Toleranzgrenzen, so kann infolge
der Sperrwirkung der Gleichrichter G2 und Gl ein Ladungsaustausch zwischen
dem Prüfkondensator Cp und einem der beiden Kondensatoren Cl und
C2 nicht stattfinden. Das Relais P bleibt stromlos und damit in der Ruhelage.
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Fig. 3 zeigt eine Anzeigeeinrichtung für die nach der Schaltung
gemäß Fig. 2 ermittelten Prüfergebnisse. Spricht das Relais P im Stromkreis
3 an, so schließt der Kontaktp nach der Seite T und schaltet das Relais P
über seine Wicklung II in einen Haltestronn.-kreis und eine Signallampe FL1 ein
als Zeichen dafür, daß die Schrittgeschwindigkeit des überprüften Wählers zu klein
ist. Spricht das Relais P im Stromkreis 4 an, so schließt der Kontakt
p nach der Seite Z. Das Relais P wird über seine Wicklung III in einen Haltestromkreis
geschaltet, und eine Signallampe FL2 leuchtet auf als Zeichen dafür, daß die Schrittgeschwindigkeit
zu groß ist. Wird dagegen das Relais P in einem der Stromkreise 3 oder 4
nicht erregte so wird am Ende des Prüfvorganges mit Ansprechen des Relais Z über
dessen Kontakt 3z ein gegenüber dem Überwachungsrelais P anzugsverzögertes Relais
E eingeschaltet, dessen Kontakt e eine Signallampe GF einschaltet als Zeichen
dafür, daß die Schrittgeschwindigkeit den gestellten Bedingungen entspricht. Das
Relais E kann aber nicht ansprechen, wenn das Relais P erregt ist, da es
dann über den Kontakt p und einen der Gleichrichter G 4
oder G6 kurzgeschlossen ist.
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Parallelzweige Rl, C3 und R2, C4 zu den Haltewicklungen
II und III des Relais P dienen zum Fangen des Relais P, wenn dieses nur kurzzeitig
seinen Kontakt nach der einen oder anderen Seite schließt. Die Widerstände R
1 und R 3 sind dabei so gewählt, daß ,elbst nur bei kurzzeitigem
Schließen des Kontaktesp der jeweils in Reihe liegende Kondensator C3 bzw.
C4 schlagartig aufgeladen wird, so daß das Relais P selbst bei Prellungen seines
Kontaktes sicher gehalten bleibt. Die Gleichrichter G3 und
G5 bewirken, daß sich die Kondensatoren C3 und C4 nur über die jeweils
parallelliegende Haltewicklung des Relais P entladen können.
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Der Steuerschalter S mit seinen Schaltarmen Sl bis
S5 dient zur Umschaltung auf andere Wähler od. dgl. mit anderen Toleranzgrenzen.
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An Hand von Fig. 4 sei abschließend der Einfluß der mit den Spannungsteilern
Rs, und Rs, in Reihe liegenden spannungsstabilisierenden Schaltmittel SZ1
bzw. SZ2 erläutert. Zu diesem Zweck ist einmal die Spannung U, am Prüfkondensator
Cp in Abhängigkeit von der Betriebsspannung UB und zum anderen die Vergleichsspannung
Uy' am Widerstand II des Spannungsteilers
Rs entsprechend Fig.
4a in Kurvenform aufgezeigt. Will man nun erreichen, daß die Kurve Uv'
= f(UB) mit dem Regelabschnitt der Kurve U, = f(UB)
zusammenfällt, weil dann die Überwachungseinrichtung unabhängig von der Betriebsspannung
immer dasselbe Ergebnis liefert, so ist lediglich die Steilheit der Kurve Uv'
= f (UB) der der Kurve U, = f (UB) anzupassen, was in
einfacher Weise durch Änderung des Spannungsteilerverhältnisses erreicht wird, und
der Koordinatenursprung so zu verschieben, daß beide Kurven zur Deckung kommen.
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Für die Anordnung der Zenerdiode ergeben sich dabei nun zwei Möglichkeiten.
Einmal ist entsprechend Fig. 4b die Vergleichsspannung Uv gleich dem Spannungsabfall
an einem der Teilwiderstände, z. B. II, des Spannungsteilers Rs, zum anderen ist
entsprechend Fig. 4 c der Spannungsabfall Usz an der Zenerdiode SZ ein Bestandteil
der Vergleichsspannung Uv. Im ersten Fall entspricht die Formel für die Vergleichsspannung
Uy einer Geraden, deren Schnittpunkt mit der positiven Abszisse im Abstand Usz vom
Koordinatenursprung liegt, d. h., die Größe der erforderlichen Zenerspannung
läßt sich, wie in Fig. 4 angedeutet, unmittelbar durch Schneiden der gewünschten
Regelgeraden Uc = f (UB) mit der Abszisse ermitteln. Im anderen Falle
entspricht die Formel für Uv einer Geraden durch einen bestimmten Punkt, dessen
Koordinaten gleich groß sind und genau der gewünschten Zenerspannung entsprechen,
d. h., die Größe der erforderlichen Zenerspannung läßt sich unmittelbar,
wie in Fig. 4d angedeutet, durch Schneiden der Regelgeraden Ue' = f (UB)
mit der Winkelhalbierenden Uv = UB ermitteln.
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Welche der beiden Schaltungen gemäß Fig. 4b und 4c die gewünschte
Abhängigkeit der Vergleichsspannung Uv von der Batteriespannung UB liefert,
ergibt sich dabei aus folgenden Überlegungen: Zum einen kann die Vergleichsspannung
Uv nicht größer sein als die Batteriespannung UB, zum anderen darf die Zenerspannung
Usz nicht größer sein als die niedrigste zulässige BatteriespannungUB.in= Uszmax.
Daraus folgt, daß in beiden Schaltungsfällen nur Schnittpunkte mit der Abszisse
oder der Winkelhalbierenden Uv = UB gültige Werte für die Zenerspannung
Usz liefern, die innerhalb der Abszissenwerte »0« und UB.i" = Usz."#,
liegen. Schneidet dabei die nachzubildende Regelgerade U, = f (UB)
innerhalb
dieses Bereiches die Abszisse, so ist die Schaltung gemäß Fig. 4b anzuwenden, im
anderen Falle die Schaltung gemäß Fig. 4c.