DE1159548B - Elektrische Schaltungsanordnung mit Transistoren zur verzoegerten Betaetigung von Schuetzen, Relais oder anderen Steuer- oder Schutzeinrichtungen - Google Patents

Elektrische Schaltungsanordnung mit Transistoren zur verzoegerten Betaetigung von Schuetzen, Relais oder anderen Steuer- oder Schutzeinrichtungen

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DE1159548B
DE1159548B DEL33019A DEL0033019A DE1159548B DE 1159548 B DE1159548 B DE 1159548B DE L33019 A DEL33019 A DE L33019A DE L0033019 A DEL0033019 A DE L0033019A DE 1159548 B DE1159548 B DE 1159548B
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/18Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for introducing delay in the operation of the relay

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  • Relay Circuits (AREA)

Description

  • Elektrische Schaltungsanordnung mit Transistoren zur verzögerten Betätigung von Schützen, Relais oder anderen Steuer-oder Schutzeinrichtungen Zur Erzielung einer ansprechzeitverzögerten Schalthandlung ist die Verwendung von RC-Gliedem hinreichend bekannt. In Verbindung mit elektronischen Relais werden derartige Zeitglieder in der Weise verwendet, daß man beispielsweise die Ladespannung des Kollektors als Steuerspannung für einen Schalttransistor od. dgl. verwendet. Hierbei wird beispielsweise durch eine Rückkopplungsschaltung bewirkt, daß der Transistor schlagartig in den leitenden Zustand umgesteuert wird, wenn nach einer vorherbestimmten Zeit die nach einer e-Funktion ansteigende Ladespannung des Kondensators einen bestimmten Wert überschreitet. Die Verzögerungszeiten, die man normalerweise mit derartigen RC-Gliedern erreichen kann, sind in der Praxis auf einige Sekunden begrenzt, weil der Materialaufwand für größere Verzögerungszeiten unwirtschaftlich ist.
  • Es ist bereits ein ansprechverzögertes elektronisches Relais bekannt, mit welchem bei gleicher Bemessung des Zeitgliedes größere Verzögerungszeiten erzielt werden können. Bei dieser Einrichtung wird eine Triode dazu verwendet, ein in ihrem Kathodenkreis liegendes Relais mit sehr großer Zeitverzögerung nach Einschalten der Anodenspannung zu betätigen. Hierzu wird die Triode nach Einschalten der Anodenspannung über ihr Steuergitter automatisch ganz langsam aufgesteuert, so daß der ganz allmählich ansteigende Kathodenstrom den Ansprechwert des Relais erst nach einer Zeit erreicht, die der gewünschten Verzögerungszeit entspricht. Die erforderliche Steuerspannung gewinnt man durch Abgriff am Widerstand eines RC-Zeitgliedes, welches einem ebenfalls im Kathodenkreis der Triode liegenden großen ohmschen Widerstand parallel geschaltet ist. Der Ladestrom des Kondensators ist dabei bestimmt, durch die Zeitkonstante des RC-Gliedes und die Spannung, die an dem hohen ohmschen Kathodenwiderstand abfällt, und die dem Kathoden- bzw. Anodenstrom der Triode proportional ist.
  • Die Gitterspannungsänderung und damit der Anoden- bzw. Kathodenstromanstieg wird dadurch in einem solchen Maße verzögert, daß die Zeitkonstante der gesamten Anordnung etwa dem Produkt aus Verstärkungsfaktor der Röhre und Zeitkonstante des RC-Gliedes entspricht. Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß die Verzögerungszeit stark anodenspannungsabhängig ist. Dieser Nachteil läßt sich auch dadurch nicht beheben, daß man statt der Triode eine Pentode verwendet. Man müßte nämlich eine solche Röhre doch als Triode schalten, weil anderenfalls das Schirmgitter die Funktion der Anode schon übernehmen würde, bevor der Anodenkreis geschlossen wird. Man könnte zwar die Triode durch einen Transistor ersetzen, der in Emitterschaltung bekanntlich eine Pentodenkennlinie aufweist, jedoch würde dadurch an der Tatsache der Spannungsabhängigkeit der Schaltung nichts geändert.
  • Im vorliegenden Fall ist die Aufgabe gestellt, eine ansprechzeitverzögerte transistorbestückte Schaltungsanordnung zu erstellen, die große Verzögerungszeiten erlaubt, welche nicht mehr von Schwankungen der Versorgungsspannungen abhängig sind.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Schaltungsanordnung mit Transistoren zur verzögerten Betätigung von Schützen, Relais oder anderen Steuer- oder Schutzeinrichtungen. Erfindungsgemäß ist in dieser Schaltungsanordnung ein in Emitterschaltung erster Transistor vorgesehen, welcher in seinem Basiskreis über eine Serienschaltung aus ohmschem Widerstand und Kondensator mit einem Ladestrom beaufschlagt wird und einen Kollektorwiderstand aufweist, der größer ist als der -Quotient aus der Speisespannung und dem Produkt des Transistorverstärkungsfaktors mit dem Maximalwert des steuernden Ladestromes; ein weiterhin zur Betätigung des Schützes, Relais od. dgl. vorgesehener zweiter Transistor wird durch die Potentialdifferenz zwischen dem Kollektor des ersten Transistors und dem Abgriff eines ohmschen Spannungsteilers derart gesteuert, daß er erst dann leitend wird, wenn der steuernde Ladestrom des ersten Transistors nach einer bestimmten einstellbaren Zeit auf einen Wert abgeklungen ist, dessen Unterschreitung eine Verlagerung des bis dahin, konstanten Potentialgefälles an- der Kollektorelektrode des ersten Transistors bewirkt.
  • Der grundsätzliche Aufbau einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Zwischen dem negativere Pol der Spannungsquelle und der Basis des Transistors T1 sind ein Kondensator C und ein veränderbarer Widerstand R1 in Reihe geschaltet. Am Kollektor des Transistors T1 ist ein Widerstand R2 und die Basis des Transistors T, angeschlossen. Das andere Ende des Widerstandes R2 ist mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden. Zwischen dem Kollektor des Transistors T, und dem -Minuspol der Spannungsquelle liegt die Wicklung eines Relais A. Der positive Pol der Spannungsquelle wird über den Schalter S an den Emitter des Transistors T1 und an ein Ende des Spannungsteilers R3/R4, geführt, an dessen Abgriff der Enlitter des Transistors T2 angeschlossen ist.
  • Die -Arbeitsweise dieser Schaltung ist im folgenden unter Bezugnahme auf das Diagramm der Fig. 2 näher erläutert. Beim Schließen des Schalters S fließt ein zeitabhängiger Ladestrom Il mit dem Anfangs-wert Il""., durch die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T1 und den Widerstand R1 auf den positiven Belag des Kondensators C. Der Transistor T1 habe den Verstärkungsfaktor Ist der Widerstand R2 so gewählt, daß ,x''hmax-R2 > U ist, so liegt an dem Transistor T1 nur noch eine kleine Restspannung. Das Emitterpotential des Transistors T2 ist mit Hilfe der Widerstände R3 und R4 um den Betrag dieser Restspannung nach der Minusleitung hin verschoben. Der Transistor T2 wird also angesteuert, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: RB ist der Basiswiderstand des Transistors TV Durch Kürzen und Logarithmieren ergibt sich als Ausdruck für die Verzögerungszeit Zunächst geht hieraus hervor, daß die Schaltung spannungsunabhängig ist. Berücksichtigt man noch, daß RB << R1 und R3 G< R4 ist, so läßt sich einfacher schreiben: Die Verzögerungszeit wächst also mit dem Verstärkungsfaktor ä des Transistors T1. Sie wird außerdem größer als die Zeitkonstante CRi, wenn ist. Diese Bedingung ist mit den. zur Zeit auf dem Markt befindlichen Transistoren erreichbar. Das zeitliche Verhalten der Ströme 1i, und 13 ist in Fig. 2 aufgetragen. Der Ladestrom l, hält bis zum Punkt x1 den Transistor T1 offen. Von da an steigt 13 im Transistor T, schnell an, bis das Relais anzieht, was im Punkt x, geschieht. Die Zeitspanne x, -x1 ist im Ausdruck für die Verzögerungszeit nicht berücksichtigt.
  • Ein weiterer Teil der Erfindung besteht in der Verkürzung dieser' Zeitspanne x, - x1 durch geeignete Schaltungsanordnungen. Dies ist z. B. möglich durch eine Schaltung nach Fig.3. Hier ist eine Rückkopplung eingeführt in der Art, daß die Emitterströme beider Transistoren den Widerstand 9 passieren müssen. Das hat zur Folge, daß nach Ablauf der Verzögerungszeit der Kollektorstrom im Transistor 7 schlagartig auf seinen Endwert ansteigt und Transistor 4 ebenso schlagartig gesperrt wird. Das Relais A hält sich danach über den Arbeitskontakt a bis die Spannung abgeschaltet wird. Zur Kompensation des temperaturabhängigen Reststromes und Verstärkungsfaktors des Transistors 4 ist sein Kollektorwiderstand teilweise als Heißleiter 5 ausgeführt. Damit bei. einem Forfall der Spannung vor Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit der Kondensator 1 in kurzer Zeit entladen werden kann, ist von seinem positiven Anschluß bis zur positiven Leitung eine Diode 12 geschaltet. Diese Diode 12 ist so gepolt, daß sie bei Wegfall der äußeren Spannung U in Reihe mit dem Arbeitskontakt a und der Relaisspule A einen niederohmigen Entiadekreis in Durchlaßrichtung bildet. Der Widerstand im Basiskreis des Transistors 4 ist in einen veränderbaren Teil 3 und einen- Schutzwiderstand 2 aufgespalten: Die Diode 11 schützt in bekannter Weise den Transistor 7 vor Ausschaltüberspannungen des Relais A.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Hier ist eine Rückkopplung herbeigeführt durch transformatorische übertragung vom Ausgangskreis des Transistors 7 zum- Eingang des Transistors 4. Der nach Ablauf der Verzögerungszeit durch die Relaiswicklung fließende kleine Strom erzeugt in der auf dem Relaiskern untergebrachten Zweitwicklung einen Impuls, der den Transistor 4 sperrt und einen steilen Stromanstieg im Transistor 7 bewirkt. Auch andere Arten der Rückkopplung sind ausführbar, z. B. mit Widerständen, Kondensatoren oder Halbleitern vom Kollektor des Transistors 7 zum Basiskreis des Transistors 4.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrische Schaltungsanordnung mit Transistoren zur verzögerten Betätigung von Schützen, Relais oder anderen Steuer- oder Schutzeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Emitterschaltung betriebener erster Transistor vorgesehen ist, welcher in seinem Basiskreis über eine Serienschaltung aus ohmschem Widerstand und Kondensator mit einem Ladestrom beaufschlagt wird und einen Kollektorwiderstand aufweist, der größer ist als der Quotient aus der Speisespannung und dem Produkt des Transistorverstärkungsfaktors mit dem Maximalwert des steuernden Ladestromes, und das ein zweiter Transistor zur Betätigung des Schützes, Relais od. dgl. vorgesehen ist, welcher durch die Potentialdifferenz zwischen dem Kollektor des ersten Transistors und dem Abgriff eines ohnrschen Spannungsteilers derart gesteuert wird, daß er erst dann leitend wird, wenn der steuernde Ladestrom des ersten Transistors nach einer bestimmten einstellbaren Zeit auf einen Wert abgeklungen ist, dessen Unterschreitung eine Verlagerung des bis dahin konstanten Potentialgefälles an der Kollektorelektrode des ersten Transistors bewirkt.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand im Kollektorkreis des ersten Transistors ganz oder teilweise als Heißleiter ausgeführt ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplung über ohmsche, kapazitive oder transformatorische Glieder vom Ausgangskreis eines Transistors zum Eingangskreis desselben oder eines in der Schaltung vorangehenden Transistors eingeführt ist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterströme zweier Transistoren über einen gemeinsamen Widerstand geführt sind.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitbestimmende Kondensator mit einem Belag an dem einen Pol der Spannungsquelle angeschlossen ist und daß von seinem anderen Belag eine Diode, die für den Ladestrom sperrend wirkt, zum anderen Pol der Spannungsquelle führt.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem zeitbestimmenden Kondensator in Reihe geschalteten Widerstände durch eine Diode überbrückt sind, die für den Ladestrom sperrend wirkt. In Betracht gezogene Druckschriften: Elektrotechnik (Coburg), 1954, H. 47, S. 14.
DEL33019A 1959-04-20 1959-04-20 Elektrische Schaltungsanordnung mit Transistoren zur verzoegerten Betaetigung von Schuetzen, Relais oder anderen Steuer- oder Schutzeinrichtungen Granted DE1159548B (de)

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