DE1205142B - Verzoegerungsvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/04

Nummer: 1 205 142

Aktenzeichen: N 25176 VIII a/21 al

Anmeldetag: 27. Juni 1964

Auslegetag: 18. November 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verzögerungsvorrichtung zum Liefern eines Ausgangssignals nach einer vorherbestimmten Zeit, nachdem ein Steuersignal zugeführt worden ist.

Es ist bekannt, zum Einführen einer Verzögerung in der Übertragung einer Information einen Kondensator zu verwenden, der wechselweise aufgeladen und entladen wird und dessen Entladezeit die Verzögerung bestimmt. Da die Entladung des Kondensators im Prinzip exponentiell erfolgt, läßt sich die Dauer dieser Verzögerung nur mit geringer Genauigkeit bestimmen. Deshalb ist es bekannt, die Entladung über ein Verstärkerelement mit hohem Innenwiderstand erfolgen zu lassen. Wenn die Verzögerungszeit sehr groß ist, ändert sich, sofern nicht eine hohe Speisespannung Verwendung findet, die Kondensatorspannung in der Zeiteinheit verhältnismäßig langsam, so daß der Zeitpunkt, zu dem die Kondensatorspannung einen bestimmten Schwellwert erreicht, auch verhältnismäßig ungenau bestimmt ist.

Die Erfindung bezweckt, eine Verzögerungsvorrichtung zu schaffen, bei der keine hohe Speisespannung erforderlich ist, während die Verzögerung sehr genau bestimmbar ist.

Gemäß der Erfindung dient der Entladestrom des Kondensators als Speisestrom des als Oszillator geschalteten Verstärkerelementes, und die Zeitverzögerung wird durch die Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Entladeperiode und dem Aussetzen der Schwingung bestimmt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der die Fig. la, 2a, 3 a und 4 verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen gemäß der Erfindung darstellen, während sich die Fig. Ib, 2b und 3b auf Zeitdiagramme beziehen.

Bei der Vorrichtung nach Fig. la liegt der Transistor TsI in einer Generatorschaltung. Die Basis des Transistors ist mit der Anzapfung eines zwischen die Klemmen +V und —V einer nicht dargestellten Speisequelle geschalteten Spannungsteilers Rl, R2 verbunden, so daß die Basis stets eine konstante Vorspannung Vo hat.

Der Emitterkreis enthält eine WicklungLl, die die Rückkopplungswicklung des Generators bildet, in Reihe mit den Widerständen R 3 und R 4, von denen der letztere durch den Kondensator Cl überbrückt ist. Der Transistor TsI ist z. B. vom npn-Leitungstyp, und sein Emitterkreis ist mit der negativen Speisespannungsklemme —V verbunden. Der Kollektor ist über einen aus der Parallelschaltung einer Wicklung L 2 und eines Kondensators C 2 be-Verzögerungsvorrichtung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Jacques Fosse,

Argenteuil, Seine-et-Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 2. Juli 1963 (940 109)

stehenden Schwingkreis mit dem festen Kontakt F 2 eines Umschalters / verbunden, der durch eine (nicht dargestellte) Steuervorrichtung betätigt wird. Der andere feste KontaktFl des Umschalters/ ist mit der Plusklemme +V der Speisequelle verbunden.

Im Ruhezustand der Schaltungsanordnung ist der KondensatorC über den Schalter/ zwischen die Klemmen der Speisequelle geschaltet, so daß der Kondensator eine gewisse Ladung angenommen hat. Der Oszillator ist dabei ausgeschaltet. Beim Umlegen des Schalters/ wird der KondensatorC mit dem Schwingkreis des Oszillators verbunden. Die Wicklungen Ll und L2 sind mittels eines KernesN aus magnetischem Material miteinander und mit einer Wicklung L 3 gekoppelt, die mittels irgendeiner üblichen Hilfsschaltung, ζ. Β. mittels eines Verstärkers, eines Relais od. dgl., mit der (nicht dargestellten) zu steuernden Schaltungsanordnung verbunden ist.

Der Schaltvorgang wird dadurch eingeleitet, daß der Schalter / umgelegt wird, wobei der Kondensator als Speisequelle für den Generator geschaltet wird; zum Zeitpunkt dieser Umlegung fängt der Kondensator an, sich über den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors TsI zu entladen, wodurch der Generator zu schwingen beginnt.

Die Entladung erfolgt mit konstantem Strom, entsprechend der Eigenschaft von Flächentransistoren, bei denen ein konstanter Emitterstrom (feste Basisvorspannung) einen konstanten Kollektorstrom zur

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Folge hat. Deshalb sinkt die Spannung des Kondensators linear mit der Zeit ab, und der Oszillator schwingt, wobei an die Wicklung L 3 eine Ausgangswechselspannung abgegeben wird, bis der Kondensator die Schwellwertspannung V₀ erreicht hat, zu welchem Zeitpunkt der Oszillator die Schwingung plötzlich einstellt. Auf diese Weise ist die Schwingzeit Tn genau bestimmt. Der Wegfall der Ausgangsspannung an der Wicklung L 3 leitet auf nicht näher angegebene Weise den betreffenden, verzögerten Schaltvorgang ein.

Fig. Ib zeigt das Betriebsdiagramm der Vorrichtung, in dem die Zeit waagerecht aufgetragen ist. Die Kurve Gl gibt die Lage des Umschalters/ an; die Kurve G 2 entspricht dem Schwingzustand des Oszillators; die Kurve G3 gibt die Potentialänderungen des Kondensators an.

Dadurch, daß die Entladung des Kondensators linear verläuft, läßt sich die Verzögerungszeit Tn mit einer Genauigkeit von ±5% bestimmen, welche Genauigkeit viel größer ist als bei einer exponentiellen Entladung. Zum Beispiel ist zwischen —20 und +70° C für einen Tantalkondensator von 47 μΡ, der sich mit einem konstanten Strom von 250 μΑ entlädt, die Zeit Tn = 5 see ± 0,3 see. Die Verzögerungszeit kann z. B. durch Änderung des Widerstandes R₃ auf den gewünschten Wert eingestellt werden.

Bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 2a ist der Kondensator C ständig mit dem Oszillator verbunden, während im Ruhezustand der Oszillator über den Schaltkontakt CiI mit der Plusklemme +V der Speisequelle verbunden ist. Der Oszillator, der im übrigen ähnlich wie in Fig. la ausgebildet ist, schwingt somit dauernd im Ruhezustand der Schaltungsanordnung, während zugleich der Kondensator C eine gewisse Ladung angenommen hat.

Zum Zeitpunkt, zu dem der Kontakt CiI zur Einleitung der verzögerten Schaltvorgänge geöffnet wird, fängt der Kondensator ebenso wie bei der Vorrichtung nach Fig. la an, sich mit konstantem Strom über den Oszillator zu entladen (Fig. 2b, Kurve G'3), und hält diesen auf diese Weise während der angegebenen Zeit Tn (F i g. 2b, Kurve G'2) wirksam.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3a ist der Kondensator C ebenfalls ständig mit dem Oszillator verbunden. Der Kontakt Ct 2, der einerseits mit der Plusklemme +V der Speisequelle verbunden ist, ist andererseits mit der Unterseite des Schwingkreises L2, C2 und nicht, wie bei Fig. 2a, mit dessen Oberseite verbunden. Der Kontakt Ct 2 ist normalerweise geschlossen, so daß der Kondensator C eine bestimmte Ladung hat. Dabei hat jedoch der Kollektor des Transistors TsI eine konstante Spannung, so daß der Oszillator nicht schwingen kann. Beim Öffnen des Kontaktes Ct 2 fängt der Oszillator zu schwingen an, und der Kondensator entlädt sich (Fig. 3b, KurveG"3), bis eine derartige Spannung erreicht ist, daß der Oszillator seine Wirkung einstellt (Fig. 3b, KurveG"2).

F i g. 4 zeigt eine Verzögerungsschaltung, die z. B. zum Steuern der Unterbrecher von Weichenstellmotoren Verwendung finden kann, wobei diese Motoren während einer genau bestimmten Zeit gesteuert werden müssen, um Erhitzung des Steuermotors zu vermeiden.

Der umrahmte TeilFl der Fig. 4 zeigt eine derjenigen nach F i g. 1 ähnliche Vorrichtung, mit dem Unterschied, daß zwei Speisekondensatoren C und C vorhanden sind, die zwei Umschaltern / und /' entsprechen, die durch die gleiche Steuervorrichtung betätigt werden.

Bei jeder Umschaltung des Unterbrechers speist ein aufgeladener Kondensator den Oszillator, wobei dieser schwingt, bis die Kondensatorspannung so weit abgefallen ist, daß der Oszillator seine Wirkung einstellt, während der andere Kondensator für den nächsten Steuervorgang aufgeladen wird.

Wenn z. B. die Steuervorrichtung im Ruhezustand ist (Kontakte Fl und F'l geschlossen), wird der Kondensator C aufgeladen, und der Kondensator C entlädt sich über den Oszillator, während im Arbeits-

a5 zustand der Steuervorrichtung das Umgekehrte def Fall ist.

Im Falle eines Unterbrechers eines Weichenstellmotors sind die Kapazitätswerte der Kondensatoren C und C die gleichen, um für die gleichen Betriebs-Verhältnisse auch die gleiche Verzögerung herbeizuführen. Der veränderliche Widerstand R'4, der in Reihe mit dem Widerstand .R 4 in den Emitterkreis geschaltet ist, kann so eingestellt werden, daß sich die erwünschte Verzögerung ergibt.

Am Ausgang der Vorrichtung wird das Signal mittels eines Verstärkers Am und eines Gleichrichters Re der zu steuernden Schaltung zugeführt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verzögerungsvorrichtung zum Liefern eines Ausgangssignals nach einer vorherbestimmten Zeit, nachdem ein Steuersignal zugeführt worden ist, mit Hilfe eines Kondensators, der wechselweise aufgeladen und entladen wird, wobei die Entladung über ein Verstärkerelement mit hohem Innenwiderstand erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladestrom des Kondensators als Speisestrom des als Oszillator geschalteten Verstärkerelementes wirksam ist und die Zeitverzögerung durch die Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Entladeperiode und dem Aussetzen der Schwingung bestimmt ist.

2. Verzögerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerelement ein Transistor ist, in dessen Kollektorkreis ein Schwingkreis liegt, während der Emitterkreis eine Rückkopplungswicklung und einen den Emitterstrom begrenzenden Widerstand enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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