DE1179250B - Steuerschaltung fuer eine bistabile Kippschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k Deutsche KL: 21 al-36/18

Nummer: 1179 250

Aktenzeichen: N 21223 VIII a/ 21 al

Anmeldetag: 17. Februar 1962

Auslegetag: 8. Oktober 1964

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für eine durch Impulse entgegengesetzter Polarität gesteuerte bistabile Kippschaltung.

Es ist bereits eine bistabile Kippschaltung mit zwei einander gegenseitig steuernden Transistoren bekannt, die durch aufeinanderfolgende gleichsinnige Impulse jeweils in den anderen ihrer beiden stabilen Zustände gebracht wird. Jedem dieser Transistoren ist ein Netzwerk zugeordnet, das aus einem ohmschen Widerstand, einer als Schalter wirkenden Diode und einem Kondensator besteht. Diese Netzwerke sowie die anderen in der Kippschaltung enthaltenen elektrischen Bauelemente müssen so bemessen sein, daß die Umladezeitkonstante der Kondensatoren größer ist als die Länge der verwendeten Steuerimpulse. Wird ein ¹S Steuerimpuls an den Eingang dieser bekannten bistabilen Kippschaltung angelegt, dann werden die beiden in der Schaltung verwendeten Transistoren gesperrt, und es findet ein Umladevorgang der beiden genannten Kondensatoren statt. Wird der Steuer- ^ao impuls beendet, bevor durch den genannten Umladevorgang die den beiden Transistoren zugeordneten Netzwerke gleiches Potential aufweisen, dann schaltet die Kippschaltung unabhängig von irgendwelchen Prellimpulsen in ihren anderen Zustand.

Diese bekannte Kippschaltung hat den Nachteil, daß sie jeweils nur für Steuerimpulse bestimmter Länge und bestimmter Impulsfolgefrequenz verwendet werden kann, da sie sonst nicht nur ihre Unempfindlichkeit gegenüber Prellimpulsen verliert, sondern auch nicht mehr mit Sicherheit in ihren anderen Zustand kippt, wenn ein Steuerimpuls auftritt, der länger als die genannte Umladezeitkonstante ist. Aus diesem Grunde ist es z. B. mit dieser bekannten Schaltung nicht möglich, die Umschaltung durch einen von Hand betätigbaren Schalter durchzuführen.

Demgegenüber ermöglicht die erfindungsgemäße bistabile Schaltung ein sicheres, von der Länge bzw. der Impulsfolgefrequenz der Steuerimpulse sowie von Prellungen derselben völlig unabhängiges Umschalten, d. h., die Steuerung kann mittels eines von Hand betätigten Schalters erfolgen. Ein weiterer Vorteil der erfmdungsgemäßen Schaltung ist, daß sie sofort beim Auftreten des Steuerimpulses in den anderen Zustand umschaltet und nicht erst wie bei der oben kurz beschriebenen Schaltung für die Dauer des Steuerimpulses beide Transistoren gesperrt sind.

Es ist zwar bereits eine bistabile Kippschaltung bekannt, die durch von Hand betätigbare Schalter umgeschaltet werden kann. Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß für die Umschaltung zwei Schalter erforderlich sind, durch die in Abhängigkeit von dem Steuerschaltung für eine bistabile Kippschaltung

Anmelder:

The National Cash Register Company, Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt, Düsseldorf, Feldstr. 80

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 20, Februar 1961 (90 321)

augenblicklichen Schaltungszustand entweder durch den einen oder durch den anderen dieser beiden Schalter ein positiver oder negativer Umschaltimpuls an den einen Eingang der bistabilen Kippschaltung angelegt werden muß. Da bei dieser bekannten Schaltung bekannt sein muß, in welchem ihrer beiden Zustände sich die Kippschaltung befindet, muß sich in mindestens einem der Ausgangskreise der Kippschaltung eine Anzeigevorrichtung, z. B. eine Lampe oder ein Relais, befinden, was einen zusätzlichen Schaltungsaufwand, eine weitere Störquelle (Durchbrennen der Lampe) bzw. bei Parallelschaltung der Anzeigevorrichtung eine zusätzliche Leistungsaufnahme verursacht. Durch das Vorhandensein der beiden Schalter muß die Bedienungsperson bei jeder erforderlichen Umschaltung — wenn vielleicht auch nur sehr kurz — überlegen, welcher der beiden Schalter zu betätigen ist. Außerdem ist es aus Raumgründen, insbesondere bei der Anordnung einer großen Anzahl von Schaltern auf einem Schalterfeld, erwünscht, die Anzahl der erforderlichen Schalter möglichst gering zu halten. Die oben aufgeführten Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Diese ermöglicht es, daß die Umschaltimpulse durch einen einzigen von Hand betätigbaren Schalter an die Kippschaltung angelegt werden können, wobei auch das eventuelle Prellen des Kontaktes keinerlei Einfluß auf die bistabile Kippschaltung ausübt.

Demnach betrifft die Erfindung eine Steuerschaltung für eine durch Impulse entgegengesetzter Polarität gesteuerte bistabile Kippschaltung, deren kenn-

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zeichnendes Merkmal darin besteht, daß ein in der Steuerschaltung enthaltener Signalspeicher in der Ruhelage eines Umschalters mit einem Ausgang der bistabilen Kippschaltung und in der Arbeitslage des Umschalters mit einem Eingang der Kippschaltung verbunden ist.

Der Signalspeicher in der erfindungsgemäßen Steuerschaltung besteht vorzugsweise aus einer Reaktanz, die ein Signal mit einer vom jeweiligen Schaltzustand der bistabilen Kippschaltung abhängigen Polarität zu speichern vermag.

Das Wesen und die Arbeitsweise der Erfindung werden im folgenden an Hand eines Ausfiihrungsbeispiels in Verbindung mit der dazugehörigen Zeichnung näher beschrieben.

In der Zeichnung ist innerhalb des gestrichelten Rechtecks 1 ein herkömmlicher bistabiler Multivibrator gezeigt. Dieser besteht aus zwei pnp-Transistoren TrI und Tr 2, deren Emitter geerdet sind und deren Basen über je einen 10-kQ-Widerstand R1 bzw. R4 an —12 V liegen. Die Kollektoren liegen über einen l-kQ-Widerstand R 6 bzw. R 3 an —20 V. Über zwei weitere Widerstände R 2 bzw. R S mit je 2 kQ ist jeweils die Basis des einen mit dem Kollektor des anderen Transistors verbunden. Zwei Dioden Dl und D 2, die jeweils zwischen den beiden Kollektoren und — 8 V liegen, schützen die beiden Transistoren TrI und Tr 2 vor einer zu hohen Kollektorspannung. Mit dem Kollektor des Transistors Tr 2 ist eine Ausgangsklemme P verbunden.

Diese Schaltung hat zwei stabile Zustände. Unter der Annahme, daß der Transistor Tr 1 leitet, fließt sowohl Kollektor- als auch Basisstrom, wobei der Kollektor und Basis etwas unter Erdpotential liegen. Die Widerstände R 4 und R S wirken als Spannungsteiler, so daß die Basis des Transistors 7V2 an etwa + 2 V liegt. Der Transistors Tr 2 ist daher gesperrt, und sein Kollektor wird durch die Begrenzungsdiode Ό2 auf — 8 V gehalten. Dies ist einer der stabilen Zustände; der andere stabile Zustand, in dem der Transistor TrI gesperrt und der Transistor Tr 2 leitend ist, ergibt sich infolge der Symmetrie der Schaltung auf analoge Weise.

Es ist nun zu beachten, daß, wenn der Transistor TrI leitet, ein an seine Basis angelegter negativer Impuls den Zustand der Schaltung nicht verändert, während ein an seine Basis angelegter positiver Impuls den Transistor Tr 1 sperrt und die Schaltung in den anderen Zustand bringt. Ist dagegen der Transistor TrI gesperrt, dann bleibt die Schaltung von einem an die Basis des Transistors TrI angelegten positiven Impuls unbeeinflußt, während ein an die Basis des Transistors TrI angelegter negativer Impuls den Transistor TrI leitend macht und den Schaltungszustand verändert. Daher müssen die Umschaltimpulse abwechselnd positiv und negativ sein, wenn die Schaltung durch an die Basis des Transistors Tr 1 angelegte Impulse betätigt werden soll.

Die für den bekannten bistabilen Multivibrator gemäß der Erfindung vorgesehene zusätzliche Schaltung ist links neben dem gestrichelten Rechteck 1 gezeigt. Der Kollektor des Transistors TrI ist über in Reihe geschaltete Widerstände R 7 und RS von 10 kQ bzw. 30 kß mit einer +12-V-Spannungsquelle verbunden. Ein Ο,Ι-μΡ-Kondensator C liegt über einen Schalter S mit dem einen Belag an dem Verbindungspunkt der Widerstände R7 und R8 und mit dem anderen Belag an Erde. Der Schalter S ist ein Druckknopfschalter, der in seiner Ruhestellung den Kondensator C mit den Widerständen R 7 und R 8 verbindet.

Die Widerstände Rl und R8 und die +12-V-Spannungsquelle erfüllen zwei Aufgaben: Erstens wird die Belastung am Kollektor des Transistors TrI niedrig gehalten, da der Widerstand/?? viel größer ist als der Widerstand R 6, und zweitens wird die jeweilige Ausgangsspannung des Transistors Tr 1 verändert. Der Kondensator C wird nun so aufgeladen, daß er den jeweiligen Zustand der bistabilen Schalttung »speichert«. Die Spannung am Kollektor des Transistors TrI ist, je nachdem, ob der Transistor TrI leitend oder nichtleitend ist, OV oder —8 V. Die entsprechenden Spannungen an dem Verbindungspunkt der WiderständeR7 und RS betragen + 3V bzw. —3 V. Somit wurde der Mittelwert der Ausgangsspannung durch die Widerstände RT, RS und die + 12-V-SpannungsqueIIe von — 4 V auf OV verändert, wobei gleichzeitig auch die Amplitude dieser Spannung vermindert wurde. Der Kondensator C wird daher entweder positiv oder negativ aufgeladen, je nachdem, ob der Transistor Tr 1 leitend oder nichtleitend ist.

Bei Betätiung des Schalters S wird der Kondensator C von den Widerständen R 7 und R 8 getrennt und über einen 250-Q-Widerstand R 9 mit der Basis des Transistors TrI verbunden. Wie im vorangehenden bereits beschrieben, war zum Umschalten des Multivibrators ein positiver oder negativer Impuls an der Basis des Transistors TrI nötig, je nachdem, ob der Transistor TrI leitend oder nichtleitend war. Der Kondensator C vermag nun jeweils einen Impuls mit der erforderlichen Polarität zu liefern. Daher verändert die Kippschaltung jedesmal dann ihren Zustand, wenn der Schalter 5 betätigt wird. Es ist klar, daß die Schaltung durch Prellen der Kontakte nicht beeinflußt wird, da mehrere hintereinander auftretende gleichpolige Impulse keine Wirkung auf die Schaltung haben.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Schaltung, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, beträchtlich abgewandelt werden, wobei der Erfindungsgedanke darin besteht, das Ausgangssignal der Schaltung zur Erzeugung eines Impulses mit der zur Zustandsänderung erforderlichen Polarität heranzuziehen. Beispielsweise ist es möglich, den Kondensator fest mit dem Ausgang der Schaltung zu verbinden oder ihn durch eine mit einem Widerstand überbrückte Induktivität zu ersetzen. Diese liefert einen negativen Impuls, wenn das Ausgangssignal hoch ist, und umgekehrt, so daß in der gezeigten Schaltung der Widerstand R 9 anstatt an die Basis des Transistors TrI an die Basis des Transistors Tr 2 gelegt werden muß.

Außerdem kann die erfindungsgemäße Schaltung außer mit dem gezeigten Multivibrator auch mit einer Vielzahl anderer bistabiler Schaltungen verwendet werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuerschalter für eine durch Impulse entgegengesetzter Polarität gesteuerte bistabile Kippschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Steuerschaltung enthaltener Signalspeicher (C) in der Ruhelage eines Umschalters (5) mit einem Ausgang der bistabilen Kippschaltung (1) und in der Arbeitslage des Umschalters (S)

mit einem Eingang der Kippschaltung (1) verbunden ist.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalspeicher (C) eine Reaktanz ist, die ein Signal mit einer vom jeweiligen Schaltzustand der bistabilen Kippschaltung abhängigen Polarität zu speichern vermag.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1085 572, 1093 412.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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