DE1202842B

DE1202842B - Electronic time relay

Info

Publication number: DE1202842B
Application number: DEL42096A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Klaus Meyer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-05-30
Filing date: 1962-05-30
Publication date: 1965-10-14
Also published as: CH411134A; NL293418A; BE632895A

Description

Die Erfindung betrifft ein Zeitrelais mit einem Elektronisches Zeitrelais ohmsche und kapazitive Widerstände enthaltenden Zeitkreis, der elektronische Schaltelemente steuert, die einen Gleichstrom in einer Relaiswicklung schalten, wobei Betriebs- bzw. Steuergleichspannungen des Zeitrelais durch mittels ohmscher Widerstände erfolgender Spannungsteilung gebildet sind.The invention relates to a timing relay with an electronic timing relay Time circuit containing ohmic and capacitive resistances, the electronic switching elements controls that switch a direct current in a relay winding, with operating or DC control voltages of the timing relay by means of ohmic resistors Voltage division are formed.

Es sind bereits Zeitrelais bekannt mit einem ohmsche und kapazitive Widerstände enthaltenden Zeitkreis, der elektronische Schaltelemente steuert, die den Strom in einer Relaiswicklung schalten. Weiterhin sind elektronische Zeitglieder bekannt, bei denen die Betriebs- bzw. Steuerspannungen durch Spannungsteilung gebildet sind. In einem derartigen Zeitglied ist auch bereits eine einen pnp- und einen npn-Transistor enthaltende Kippschaltung zum Einsatz gekommen.Time relays with an ohmic and a capacitive one are already known Timing circuit containing resistors that controls electronic switching elements switch the current in a relay winding. There are also electronic timers known in which the operating or control voltages formed by voltage division are. In such a timing element there is already a pnp and an npn transistor containing toggle switch was used.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein nach vorgenannten Prinzipien arbeitendes Zeitrelais in einer geringen Baugröße bei geringem wirtschaftlichem Aufwand zu erstellen, das bei geringer Verlustleistung zum Anschluß an Wechselspannung geeignet ist.The object of the invention is to provide a working according to the aforementioned principles To create timing relays in a small size with little economic effort, which is suitable for connection to AC voltage with low power dissipation.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) Als elektronische Schaltelemente sind ein pnp-und ein npn-Transistor, zu einer an sich bekannten bistabilen Kippschaltung verbunden, vorgesehen.This task is solved by the combination of the following features: a) The electronic switching elements are a pnp and an npn transistor, to one known bistable flip-flop connected, provided.

b) Es ist ein Reihenkondensator vorgesehen, über den das Zeitrelais mit Hilfe einer Gleichrichterschaltung an eine übliche Netzwechselspannung, die höher als die zulässige Betriebsspannung der Kippschaltung ist, anschließbar ist.b) A series capacitor is provided through which the timing relay with the help of a rectifier circuit to a normal AC mains voltage, the higher than the permissible operating voltage of the trigger circuit, can be connected.

c) Auf der Gleichstromseite der Gleichrichterschaltung ist ein zusätzlicher ohmscher Widerstand, der annähernd den Ohmwert der Relaiswicklung hat, vorgesehen, welcher Widerstand bei noch nicht ansprechendem Zeitrelais als Ersatzbelastung an Stelle der Relaiswicklung stromführend ist.c) On the DC side of the rectifier circuit is an additional one ohmic resistance, which has approximately the ohmic value of the relay winding, is provided, which resistance is used as a substitute load if the timing relay is not yet responding Place of the relay winding is live.

d) An die Gleichspannungsklemmen der Gleichrichterschaltung ist eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren angeschlossen, über deren gemeinsamen Anschluß eine Speisung der Kippschaltung erfolgt.d) To the DC voltage terminals of the rectifier circuit is a Series connection of two capacitors connected via their common connection the flip-flop is fed.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.The figure shows an embodiment of the invention.

Dort wird eine Relaiswicklung 1 mit Hilfe der aus den Transistoren 2 und 3 bestehenden bistabilen Kippschaltung eingeschaltet. Die Transistoren gehören unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp an. In diesem Ausführungsbeispiel ist 2 ein pnp-Transistor und 3 ein npn-Transistor. Die Transistoren sind also zueinander komplementär. Im Basiskreis des Transistors 3 befindet sich ein Zeitkreis, der im wesentlichen aus dem Kondensator 4 und dem Widerstandszweig 5 besteht. Die Speisung des Zeitkreises 4,5 erfolgt an dem Verbindungspunkt 9 des aus den Widerständen 6, 7 und 8 gebildeten Spannungsteilers. Auf der Wechselstromseite des Zeitrelais (rechts in der Figur) sind ein Kondensator 10, ein Widerstand 18 und die Gleichrichterbrücke 17 in Reihenschaltung vorgesehen. Zur Glättung der Spannung dienen die Kondensatoren 21 und 22.There a relay winding 1 is switched on with the aid of the bistable flip-flop circuit consisting of the transistors 2 and 3. The transistors have different conductivity types. In this exemplary embodiment, 2 is a pnp transistor and 3 is an npn transistor. The transistors are therefore complementary to one another. In the base circuit of the transistor 3 there is a time circuit which essentially consists of the capacitor 4 and the resistor branch 5. The timing circuit 4, 5 is fed at the connection point 9 of the voltage divider formed from the resistors 6, 7 and 8. On the AC side of the timing relay (on the right in the figure), a capacitor 10, a resistor 18 and the rectifier bridge 17 are provided in series. The capacitors 21 and 22 serve to smooth the voltage.

Die Wirkungsweise des Zeitrelais ist folgende: Im Ruhezustand ist die Anordnung stromlos und das Relais mit der Wicklung 1, dem Hauptkontakt 13 und den Hilfskontakten 11, 12 abgefallen. Die Laufzeit beginnt mit dem Anlegen einer Netzwechselspannung von beispielsweise 220 V an die Klemmen 15 und 16. Die Herabsetzung der Netzwechselspannung auf die erforderliche Betriebsspannung, die im Bereich von 20 V liegt, erfolgt durch die Spannungsteilung. Der Widerstand im oberen Zweig des Spannungsteilers wird im wesentlichen durch den Blindwiderstand der Kapazität 10 gebildet. Bei dem gewählten Beispiel fallen etwa 200 V an diesem Blindwiderstand ab. Da dieser Spannungsabfall praktisch ohne Bildung einer Verlustleistung entsteht, ist der Eigenverbrauch der Gesamtanordnung nur so groß wie der Verbrauch des Transistor-Relaisschaltkreises. Der Widerstand 18 dient lediglich dazu, den Gleichrichter 17 vor unzulässigen Stromspitzen zu schützen. Die gleichgerichtete Spannung wird mittels der Kondenstoren 21 und 22 geglättet. Die Spannung wird durch den Spannungsteiler 6, 7 und 8 in die an 7, 8 liegende, den Zeitkreis 4, 5 speisende Spannung und die an 8 liegende Vorspannung aufgeteilt. Der Kondensator 4 wird über den Widerstandszweig 5 nach Maßgabe der aus 4 und 5 bedingten Zeitkonstante aufgeladen. Beim Erreichen des Aussteuerbereiches der Basisspannung des Transistors 3 beginnt dieser leitend zu werden.The mode of operation of the time relay is as follows: In the idle state, the arrangement is de-energized and the relay with winding 1, main contact 13 and auxiliary contacts 11, 12 has dropped out. The running time begins with the application of an alternating mains voltage of, for example, 220 V to terminals 15 and 16. The alternating mains voltage is reduced to the required operating voltage, which is in the range of 20 V, by dividing the voltage. The resistance in the upper branch of the voltage divider is essentially formed by the reactance of the capacitance 10. In the example chosen, around 200 V drop across this reactance. Since this voltage drop occurs with practically no power loss, the internal consumption of the overall arrangement is only as great as the consumption of the transistor relay circuit. The resistor 18 only serves to protect the rectifier 17 from impermissible current peaks. The rectified voltage is smoothed by means of the capacitors 21 and 22. The voltage is divided by the voltage divider 6, 7 and 8 into the voltage at 7, 8, which feeds the timing circuit 4, 5, and the bias voltage at 8. The capacitor 4 is charged via the resistor branch 5 in accordance with the time constant determined from FIGS. 4 and 5. When the modulation range of the base voltage of the transistor 3 is reached, the transistor 3 begins to become conductive.

Die Transistoren 2, 3 sind in Kaskade geschaltet und miteinander rückgekoppelt. Durch diese Schaltungsweise erhält die Transistoranordnung eine bistabile Kippcharakteristik (stabiler Sperrzustand und stabiler Einschaltzustand). Die Ansteuerung der Transistoranordnung erfolgt an der Basis 31 des Transistors 3. Sobald der Transistor 3 durch die Ansteuerung leitend zu werden beginnt, wird dem Transistor 2 Basistrom zugeführt, wodurch der Transistor 2 seinerseits leitend wird. Der Kollektorstrom des Transistors 2 wirkt verstärkend auf den Basisstrom des Transistors 3 ein. Dadurch kippt die Transistoranordnung in den leitenden Zustand um und das Relais 1 spricht an, so daß der Hauptkontakt 13 eine gewünschte Schalthandlung vornehmen kann.The transistors 2, 3 are connected in cascade and fed back to one another. This switching method gives the transistor arrangement a bistable flip-flop characteristic (stable blocking state and stable power-on state). The control of the transistor arrangement takes place at the base 31 of the transistor 3. As soon as the transistor 3 is activated begins to be conductive, the transistor 2 base current is supplied, whereby the Transistor 2 in turn becomes conductive. The collector current of transistor 2 acts amplifying on the base current of the transistor 3. This causes the transistor arrangement to tilt into the conductive state and the relay 1 responds, so that the main contact 13 can carry out a desired switching action.

Beim Ansprechen geht das Relais 1 mit Hilfe des Hilfskontaktes 11 in Selbsthaltung über. Dadurch kann der zunächst überwiegend über den Kondensator 21 erfolgende und von dem Kondensator 22 unterstützte Stromfluß in der Relaiswicklung 1 aufrechterhalten werden. Der Hilfskontakt 12 entlädt über den Widerstand 19 den Zeitkreiskondensator 4. Nach dem Abschalten der Netzwechselspannung von den Klemmen 15 und 16 fällt das Relais 1 ab. Da der Kondensator 4 bereits entladen ist, ist das Zeitrelais sofort wieder betriebsbereit. Während der Laufzeit des Zeitkreises 4, 5 ist das Relais 1 noch nicht angesprochen. Der Widerstand 20 ist während dieser Zeit an die Betriebsspannung (Ausgangsspannung, d. h. Gleichspannung des Gleichrichters 17) gelegt. Der Widerstand 20 dient an Stelle der Relaiswicklung 1 zur ersatzweisen Belastung des Gleichrichterkreises, um wegen des verhältnismäßig kleinen, durch die Widerstände 6, 7 und 8 fließenden Stromes ein unzulässiges Ansteigen der Gleichspannung zu verhüten. Dadurch sind die Transistoren 2, 3 vor unzulässig hoher Spannung geschützt. Der Widerstand 20 hat vorzugsweise den Ohmwert der Relaiswicklung 1. Das neue Zeitrelais hat folgende Vorteile: 1. Infolge des kapazitiven Vorwiderstandes 10 ist der Eigenverbrauch außerordentlich gering.When responding, relay 1 switches to self-holding with the aid of auxiliary contact 11. As a result, the current flow in the relay winding 1, which initially takes place primarily via the capacitor 21 and is supported by the capacitor 22, can be maintained. The auxiliary contact 12 discharges the time circuit capacitor 4 via the resistor 19. After the AC mains voltage has been switched off from the terminals 15 and 16 , the relay 1 drops out. Since the capacitor 4 is already discharged, the timing relay is immediately ready for operation again. During the runtime of the time circuit 4, 5, the relay 1 is not yet addressed. During this time, the resistor 20 is connected to the operating voltage (output voltage, ie direct voltage of the rectifier 17). The resistor 20 is used instead of the relay winding 1 to alternatively load the rectifier circuit in order to prevent an unacceptable increase in the DC voltage because of the relatively small current flowing through the resistors 6, 7 and 8. As a result, the transistors 2, 3 are protected from impermissibly high voltage. The resistor 20 preferably has the ohmic value of the relay winding 1. The new timing relay has the following advantages: 1. As a result of the capacitive series resistor 10, the internal consumption is extremely low.

2. Wegen der Vermeidbarkeit eines Netztransformators kann das Zeitrelais außerordentlich raumsparend aufgebaut werden.2. Because of the avoidability of a network transformer, the timing relay can be set up in an extremely space-saving manner.

3. Durch die Anwendung der Kaskadenschaltung mit komplementären Transistoren in Rückkopplungsschaltung wird der Strombedarf im Basissteuerkreis so weit herabgesetzt (auf die Größenordnung n A),. daß sein Einfluß auf den Zeitkreis 4, 5 sehr klein ist. Hierdurch kann auch bei Verwendung eines hochohmigen Zeitkreiswiderstandes 5 eine große Genauigkeit bei der Reproduzierung der Ansprechwerte erzielt werden. Die Anwendung eines hochohmigen Zeitkreiswiderstandes 5 ist vorteilhaft, weil sich bei gleicher Zeitkonstante in Verbindung mit dem Zeitkreiswiderstand 5 ein kleinerer Kapazitätswert des Zeitkreiskondensators 4 ergibt als bei Verwendung eines niederohmigen Zeitkreiswiderstandes.3. By using the cascade connection with complementary transistors in the feedback circuit, the power requirement in the basic control circuit is reduced to that extent (on the order of n A) ,. that its influence on the timing circuit 4, 5 is very small is. This allows even when using a high-value time circuit resistor 5 a high level of accuracy can be achieved in reproducing the response values. The use of a high-value time circuit resistor 5 is advantageous because with the same time constant in connection with the time circuit resistor 5 a smaller one Capacitance value of the time circuit capacitor 4 results than when using a low-resistance one Time circuit resistance.

Claims

Claim: Timing relay with a timing circuit containing ohmic and capacitive resistors, which controls electronic switching elements that switch a direct current in a relay winding, operating or control direct voltages of the timing relay being formed by voltage division by means of ohmic resistors, characterized by the combination of the following features : a) A pnp (2) and an npn transistor (3), connected to form a known bistable multivibrator, are provided as electronic switching elements. b) A series capacitor (10) is provided, via which the time relay can be connected to a normal mains alternating voltage (15, 16), which is higher than the permissible operating voltage of the flip-flop circuit (2, 3), with the aid of a rectifier circuit (17). c) On the DC side of the rectifier circuit (17) there is an additional ohmic resistor (20), which has approximately the ohmic value of the relay winding (1), which resistor (20) serves as a substitute load in place of the relay winding (1) if the timing relay is not yet responding ) is live. d) A series circuit of two capacitors (21, 22) is connected to the DC voltage terminals of the rectifier circuit (17) and the flip-flop circuit (2, 3) is fed via their common connection. Considered publications: German Auslegeschriften Nr. 1045 456, 1057173.