DE1206015B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Impulsfolge mit unterschiedlichen, gegebenenfalls variablen Impulsabstaenden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

R 34916 VIII a/21 al

10. April 1963

2. Dezember 1965

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Impulsfolge mit unterschiedlichen, gegebenenfalls variablen Impulsabständen mit einem Zähler, dessen Stellung den jeweiligen Impulsabstand beeinflußt.

Derartige Schaltungsanordnungen werden in der Technik zu den verschiedensten Zwecken benötigt. So besteht beispielsweise bei den meisten Programmsteuerungen die Aufgabe, nach bestimmten, voneinander verschiedenen Zeiten von einem Programm- to schritt zum nächsten zu schalten, wobei die Zeiten möglichst genau einzuhalten sind. Bei derartigen Programmsteuerungen kommt noch hinzu, daß oft größere Lasten zu schalten sind, so daß bisher Halbleiterelemente in diese Technik kaum Eingang gefunden haben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine eingangs erwähnte Schaltungsanordnung so auszubilden, daß sie folgende Eigenschaften besitzt:

1. Bei Vermeidung von Thyratronen und ähnlichen Vorrichtungen sollen doch relativ hohe Lasten geschaltet werden können.

2. Es sollen nur Festkörperbauelemente zur Verwendung kommen.

3. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung soll wesentlich zuverlässiger als die bekannten Anordnungen sein und eine größere Lebensdauer bei niedrigeren Instandhaltungsanforderungen besitzen.

4. Die Dauer jedes Zeitabschnitts soll einfach veränderbar sein, wodurch sich eine sehr flexible Anordnung ergibt.

5. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung soll wesentlich billiger als die bekannten sein.

6. Durch einfaches Hinzufügen von Einheiten soll eine einfache Erweiterung der Schaltung mög-Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer
Impulsfolge mit unterschiedlichen, gegebenenfalls variablen Impulsabständen

Anmelder:

Robotron Corporation, Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Liebau, Patentanwalt,

Göggingen über Augsburg, v.-Eichendorff-Str. 10

Als Erfinder benannt:

John W. Lemon jun., Berkley, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. April 1962 (187 165)

lich sein.

7. Die ganze Schaltungsanordnung soll gegen Umwelteinflüsse eingekapselt werden können.

Eine eingangs erwähnte Schaltungsanordnung, die alle diese vorteilhaften Eigenschaften aufweist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Energiespeicher- und -entladevorrichtung vorgesehen ist, die abhängig von der Stellung des Zählers innerhalb verschieden langer Zeitspannen auf einen Wert aufladbar ist, bei dem sie sich entlädt und einen Ausgangsimpuls erzeugt, der die Stellung des Zählers beeinflußt.

Erfindungsgemäß ist die Energiespeichervorrichtung über mehrere Ladewege verschieden schnell aufladbar, die abhängig von der Stellung des Zählers einschaltbar sind.

Für die Erfindung wird als Energiespeicher- und -entladevorrichtung vorzugsweise ein mit einer Doppelbasisdiode zusammengeschalteter Kondensator verwendet, der über verschieden große Widerstände auf einen Wert aufladbar ist, bei dem die Doppelbasisdiode leitet, wodurch der Kondensator entladen wird.

Schaltungen mit aufladbarem Kondensator und Doppelbasisdiode wurden bereits für Oszillator- und Multivibratorschaltungen verwendet, wobei jedoch nur die übliche Impulsfolge mit gleichen Impulsabständen erzeugt wurde.

Der für die Erfindung verwendete Zähler ist vorzugsweise aus bistabilen Kippschaltungen aufgebaut, die vorzugsweise mit Transistoren bestückt sind.

An Hand zweier Ausführungsbeispiele wird nun die Erfindung in Anwendung für eine Programmsteuerung eines Widerstandsschweißgerätes näher beschrieben. Es zeigt

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F i g. 1 den prinzipiellen Aufbau der erfindungs- Durch nicht gezeigte Mittel kann der Zähler in

gemäßen Schaltungsanordnung, ' seinen Ruhezustand gebracht werden, in dem die

F i g. 2 den Verlauf der Aufladespannung des Transistoren 31 bzw. 62 leiten.

Speicherkondensators 98, Die Energiespeicher- und -entladevorrichtung SP

F i g. 3 den Spannungsverlauf am Ausgang der 5 besteht bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus

Entladevorrichtung 91, einem Kondensator 98 und einer Doppelbasisdiode

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- 91, deren Emitter über einen hochohmigen Widerdungsgemäßen Schaltungsanordnung. stand 97 mit dem Kondensator verbunden ist. Die

Die prinzipielle Arbeitsweise der erfindungs- eine Basis B₁ liegt ebenso wie die eine Belegung des

gemäßen Schaltungsanordnung ist folgende: io Kondensators 98 an Masse. Die Basis B₂ ist über

Je nach der Stellung des mehrstufigen Zählers wird Widerstände 40 und 35 auf Gleichstrompotential geeiner von mehreren Ladewegen für die Energie- legt und außerdem mit einem Kondensator 117 verspeichervorrichtung, etwa den Kondensator 98, wirk- bunden, über den das Ausgangssignal abgegeben sam; sämtliche Ladewege sind über eine ODER- wird.

Schaltung zusammengefaßt und an den Kondensator 15 Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden gelegt. Abhängig davon, welcher der Ladewege durch die vier möglichen unterschiedlichen Stellungen des eine bestimmte Stellung des Zählers eingeschaltet Zählers dafür verwendet, um einen jeweils unterwird, erfolgt eine verschieden schnelle Aufladung des schiedlichen Ladeweg für den Kondensator 98 wirk-Kondensators auf einen Wert, bei dem er die Ent- sam zu machen. Jeder Ladeweg besitzt einen an den ladevorrichtung, insbesondere die Doppelbasisdiode 20 positiven Leiter 26 gelegten hochohmigen Vorwider-91, zur Impulsabgabe veranlaßt. Dieser Ausgangs- stand, von denen zwei aufgeteilt und mit einem daimpuls schaltet auch den Zähler in eine andere Stel- zwischenliegenden Abgriff versehen sind. Die Vorlung, so daß ein anderer Ladeweg mit anderer Auf- widerstände sind mit 126, 138, 147 und 148, und ladezeit wirksam wird. Diese Aufladezeit bestimmt 151 und 152 bezeichnet. In jedem Ladekreis befindet die Zeitspanne, nach der der nächste Impuls auftritt. 25 sich ferner ein Potentiometer, nämlich 123, 136, 112

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, bzw. 144. Die Ladewege werden in dem ODER-das die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in Gatter OG mit Dioden 122, 134, 111 und 114 zuAnwendung für eine Programmsteuerung für Wider- sammengefaßt. Der Ausgang des ODER-Gatters OG standsschweißgeräte zeigt, besteht der Zähler aus liegt an der anderen Belegung des Kondensators 98. zwei Stufen mit je einer bistabilen Kippschaltung 30 Zum Wirksammachen der Ladewege sind für jeden Fl bzw. Fl. Das ODER-Gatter ist mit OG, die Ladeweg jeweils zwei Dioden vorgesehen, von denen Energiespeicher- und -entladevorrichtung mit SP die eine mit dem einen oder anderen Steuerpunkt El und eine Synchronisierungsschaltung für die Energie- oder El' der ersten bistabilen Kippschaltung Fl und Speicher- und -entladevorrichtung mit SY bezeichnet. die andere mit einem der beiden Steuerpunkte E2 Die Ausgangsimpulse von SP werden der Elektroden- 35 bzw. El' der zweiten bistabilen Kippschaltung Versteuerung ES und der Zündsteuerung ZS zugeführt. bunden ist. Für die einzelnen Ladewege gelten M-

Eine geeignete Stromversorgung liefert in bezug gende Verbindungen: Dioden 128 und 132 mit El

auf einen Masseleiter 24 eine Gleichspannung von bzw. El', Dioden 139 und 141 für EV und El',

+25VoIt auf einem gemeinsamen Leiter 26/ außer- Dioden 116 und 119 für EV und El und Dioden

dem +50VoIt Gleichspannung, -8VoIt Gleich- 40 149 und 120 für El und El.

Spannung und 24 Volt Wechselspannung. Das Ankoppeln des am Kondensator 117 abge-

Die bistabile Kippschaltung Fl ist mit zwei Tran- gebenen Ausgangsimpulses an die bistabilen Kippsistoren31, 32 bestückt, deren Emitter über einen schaltungen und die zu steuernden Schaltungen ES gemeinsamen Vorwiderstand 38 und deren Basen und ZS erfolgt über Dioden. Die Kathode einer Diode über Vorwiderstände 53 bzw. 54 an Masse liegen. 45 163 liegt an der einen Belegung des Kondensators Widerstände 34 bzw. 46 verbinden die Kollektoren 117, die Anode am Steuerpunkt El. Dieser ist der Transistoren 31, 32 mit dem positiven Leiter 26. wiederum mit der Kathode einer Diode 167 verbun-Die Widerstände 34 und 46 sind vorzugsweise gleich den, deren Anode zur Basis eines Transistors 170 im und ebenso wie der Widerstand 38 niederohmig. Die Zündsteuerstromkreis ZS geführt ist.
Widerstände 53 und 54 sind ebenfalls vorzugsweise 50 Der Kondensator 117 und ein mit seiner einen gleich und hochohmig. Der Kollektor des Transistors Seite an Masse liegender Vorv/iderstand 164 sind mit 31 ist über die Parallelschaltung eines Kondensators der Kathode einer Diode 171 verbunden, deren 41 und eines Widerstandes 42 mit der Basis des Anode an dem Steuerpunkt E V liegt. Somit werden Transistors 32 verbunden. Eine analoge Kopplung Signale, die an El oder El' auftreten, an die Basis bewirkt der Kondensator 48 und der Widerstand 49 55 des Transistors 170 geführt, dessen Basis über einen vom Kollektor des Transistors 32 zur Basis des Widerstand 188 an dem positiven Leiter 26 liegt.
Transistors 31. Die Ansteuerpunkte der bistabilen El' ist ferner an die Anode der Diode 176 geKippschaltung Fl sind El und EV. schaltet, deren Kathode zu einem Transistor 181 ge-

Die bistabile Kippschaltung Fl ist analog aufge- führt ist. Auch EV liegt über eine Diode 178 in ähnbaut. Die Basen von Transistoren 61 und 62 liegen 60 licher Weise an dem Transistor 181. Der Kollektor über Widerstände 83 bzw. 84 und die Emitter über dieses Transistors ist mit dem positiven Leiter 26 einen gemeinsamen Vorwiderstand 68 an Masse. verbunden, während sein Emitter über einen WiderWiderstände 64 und 76 verbinden die Kollektoren stand 183 und einen Widerstand 186 an negativer der Transistoren 61 und 62 mit dem positiven Leiter Gleichspannung liegt.

26. Die Kreuzkopplung erfolgt über Kondensator 71 65 Auch der Emitter des Transistors 170 im Zünd-

und Widerstand 72 bzw. Kondensator 78 und Wider- steuerstromkreis liegt über einen Widerstand 189,

stand 79. Die Ansteuerpunkte sind mit El und ET einer Verzögerung TD und einen Widerstand 192 an

bezeichnet. negativer Gleichspannung. Die Werte der Wider-

itände 188, 189 und 192 sollen zueinander in einem lerartigen Verhältnis stehen, daß der Punkt 191 von ;inem geringen negativen Wert auf ein positives otential verändert werden kann. Geeignete Werte >ind beispielsweise 5100 Ohm für den Widerstand L38, 2700 Ohm für den Widerstand 189 und 5800 Ohm für den Widerstand 192. Die Basis des Transistors 170 erhält dann ein Potential zwischen 3 und 15 Volt und der Punkt 191 ein Potential zwisehen einem geringen negativen Wert bis zu ungefähr +1 Volt, was durch die getastete Leitung von ;esteuerten Siliziumgleichrichtem 224 und 225 im Zündsteuerstromkreis ZS, wie nachfolgend noch beschrieben, begrenzt wird.

Durch den Zeitfolgegeber, in dem die erfindungs-,emäße Schaltungsanordnung verkörpert ist, sollen zwei Lasten gesteuert werden, nämlich das Relais 201 und die Primärwicklung des Transformators 203. Die Relaiswicklung 201 liegt mit ihrem einen Ende aiii 24VoIt Wechselspannung, während ihr anderes Ende an der Anode eines gesteuerten Gleichrichters 207 angeschlossen ist, dessen Kathode mit der Anode iner Diode 202 verbunden ist. Die Kathode der Diode 202 ist über einen Arbeitskontakt 209 des Relais 201 an Masse gelegt, der durch einen normalerweise offenen Steuerschalter 217 überbrückt ist. Die Steuerelektrode des Gleichrichters 207 liegt an dem Verbindungspunkt der Widerstände 183 und 186. Das Relais 201 ist durch einen Widerstand 219 überbrückt.

Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel dient das Relais 201 auch zur Betätigung eines nicht gezeigten Arbeitskontaktes für die Steuerung eines Magnetentils zur Lieferung des hydraulischen Druckes zum Zusammenpressen der Schweißelektroden.

Ebenfalls an dem Arbeitskontakt 209 ist die athode einer Diode 218 angeschlossen, deren Anode über einen Schalter 146 a an dem Verbindungspunkt der beiden Vorwiderstände 151 und 152 des einen Ladewegs liegt.

Die Kathode einer weiteren Diode 221 ist ferner mit dem Arbeitskontakt 209 verbunden, während ihre Anode über einen Widerstand 125 an den positiven Leiter 26 geführt ist und über einen Widerstand 190 mit der Basis eines Transistors 255 in Verbindung steht; diese Basis liegt außerdem über einen Widerstand 195 an negativer Gleichspannung. Die Werte der Widerstände 125, 190 und 195 sind so gewählt, daß die Basis des Transistors 255 positiv ist, wenn der Kontakt 209 und der Schalter 217 geöffnet sind, daß die Basis aber leicht negativ ist, wenn der Arbeitskontakt oder der Schalter geschlossen ist. Geeignete Werte sind 5600, 3300 und 5600 Ohm.

Der Emitter des Transistors 255 liegt an Masse und der Kollektor am Verbindungspunkt der Vorwiderstände 147 und 148.

Die zweite zu steuernde Last ist die Primärwicklung des Transformators 203 im Zündstromkreis ZS. Der Transformator dient in diesem Beispiel zur Erregung des Zündthyratrons des Widerstandsschweißsystems. Der Zündsteuerstromkreis enthält zwei gesteuerte Siliziumgleichrichter 224 und 225, deren Kathoden an Masse liegen und deren Anoden mit den Kathoden von Dioden 232 bzw. 233 verbunden sind. Die Anode des Gleichrichters 224 liegt ferner am Mittelabgriff einer Sekundärwicklung 230, deren eines Ende über einen Kondensator 235 und deren anderes Ende über ein Potentiometer 245 an das eine Ende der Primärwicklung 203 angeschlossen ist. Das andere Ende dieser Primärwicklung ist mit der Anode des Siliziumgleichrichters 225 verbunden. Die Primärwicklung 203 wird somit durch einen Phasenschieberkreis bekannter Art erregt. Der Betrag der Phasenverschiebung, die durch einen derartigen Kreis erzeugt wird, ist zunächst mittels des Potentiometers 245 einstellbar und wird außerdem automatisch durch die Leitfähigkeit der Gleichrichter 224 und 225 verändert, die durch das Potential an den Steuerelektroden dieser Gleichrichter bestimmt wird. Die Steuerelektroden liegen über die Vorwiderstände 228 bzw. 229 an dem Verbindungspunkt 191.

Der Steuerpunkt EV der ersten bistabilen Kippschaltung Fl ist weiterhin über einen Kondensator 251 mit der Kathode einer Diode 253 verbunden, deren Anode an dem Steuerpunkt El der zweiten bistabilen Kippschaltung liegt. Die Kathode einer Diode 256 ist an den Verbindungspunkt zwischen Kondensator 251 und Diode 253 angeschlossen, während ihre Anode zum Steuerpunkt El' geführt ist. Der genannte Verbindungspunkt ist auch über einen Widerstand 254 an Masse gelegt.

Ein Schalter 146 dient zur Überbrückung des einen Potentiometers 144 für einen der Ladewege zum Kondensator 98. Die beiden Schalter 146 und 146 a sind vorzugsweise mechanisch miteinander gekuppelt.

Arbeitsweise

Wie schon erwähnt, wird der Kondensator 98 über einen von mehreren Ladewegen verschieden schnell auf einen Wert aufgeladen, bei dem er die Doppelbasisdiode 91 leitend macht, wodurch ein Impuls abgegeben wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Ladewege vorgesehen, von denen jeder einen der einstellbaren Widerstände 123, 136, 112 und 144 enthält. Über welchen der Ladewege der Kondensator98 aufgeladen wird, bestimmt die Stellung des durch die beiden Flip-Flops Fl und Fl gebildeten Zählers, der vier verschiedene Stellungen einnehmen kann, die durch die Potentiale an den Ausgängen El, El', El und ET charakterisiert werden. Diejenigen Ladewege, die über die Dioden 149, 128 usw. mit den auf niedrigem Potential liegenden Steuerpunkten, z.B. El und ET, in Verbindung stehen, werden ebenfalls auf diesem niedrigen Potential gehalten, so daß über sie keine Aufladung des Kondensators 98 erfolgen kann. Jeweils nur einer der Ladewege steht über die zwei der Dioden 149, 128, 139, 116 usw. mit den auf hohem Potential befindlichen Steuerpunkten, z.B. EV und El, in Verbindung, wobei die Dioden infolge des hohen Potentials an den Steuerpunkten gesperrt sind und eine Aufladung vom positiven Leiter 26 aus über den entsprechenden der Widerstände 126, 138 usw. und den entsprechenden der einstellbaren Widerstände 123, 136 usw. erfolgen kann.

Der Ausgangsimpuls schaltet auch den Zähler in seinen nächsten Zustand, so daß jeweils ein anderer Aufladeweg eingeschaltet wird.

In der nachstehenden Tabelle sind die einzelnen in diesem Beispiel möglichen Schritte aufgeführt, wobei in der letzten Spalte auf die jeweilige, während der Schritte durchgeführte Widerstandsschweißoperation hingewiesen wird.

	El	7	hoch	EZ	L 206 015	Sperr dioden	Wider stand	Potentio meter	8	Schweiß
	niedrig		niedrig niedrig hoch	niedrig		116,119	147,148	112		operationsschritt
	hoch niedrig hoch			hoch hoch niedrig		128,132 139,141 149,120	126 138 151,152	123 136 144	ODER- Diode	Ruhestellung,
		Stellung des Zählers				111	Zusammenpressen Halten Aus
I	Potential an EV I EZ		Wirksamer Ladeweg	122 134 114
II III IV	hoch
	niedrig hoch niedrig

Es soll nun auf die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Impulsgebers während der einzelnen Zählerstellungen eingegangen werden.

Zählerstellung I (Ruhestellung)

Gemäß der obigen Tabelle befinden sich die Steuerpunkte El und ET der Flip-Flops Fl und Fl auf niedrigem Potential und die Steuerpunkte El' und El auf hohem Potential. Dies bedeutet, daß die Transistoren 31 im Flip-Flop Fl und 62 im Flip-Flop Fl leiten.

Durch die am Steuerpunkt El liegenden Dioden 149 und 128 werden deshalb die Ladewege mit dem Potentiometer 123 bzw. 144 auf dieses niedrige Potential gedrückt. Ebenso legen die Dioden 141 und 132 am Steuerpunkt ET den schon genannten Ladeweg mit dem Potentiometer 123 und den Ladeweg mit dem Potentiometer 136 auf niedriges Potential.

Die an den Steuerpunkten El' und El liegenden Dioden 139 usw. sind gesperrt. Somit ist allein der Ladeweg mit dem Potentiometer 112 nicht durch leitende Dioden mit niedrigem Potential verbunden und kann in dieser Zählerstellung allein für die Aufladung des Kondensators 98 über die Widerstände 148, 147 das Potentiometer 112 und die Diode 111 dienen.

Bei Inbetriebnahme des Impulsgebers ist jedoch die Aufladung des Kondensators 98 über den genannten Ladeweg noch nicht möglich, da an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 147 und 148 infolge des Leitens des Transistors 255 in der Elektrodensteuerung ES annähernd Massepotential und nicht das Potential des Leiters 26 liegt.

Für das spezielle Ausführungsbeispiel der Widerstandsschweißprogrammsteuerung sei darauf hingewiesen, daß in der Ruhestellung der Transistor 170 der Zündsteuerung infolge des niedrigen Potentials, das über die an den Steuerpunkt El des Flip-Flops Fl angeschlossene Diode 167 an seiner Basis liegt, gesperrt ist, wodurch auch am Verbindungspunkt 191 zu den Steuerleitungen der Siliziumgleichrichter 224 und 225 niedriges Potential liegt, das diese Gleichrichter sperrt. Somit kann in dem Lastkreis 203 kein Signal auftreten. Andererseits ist der Transistor 181 in der Elektrodensteuerung leitend, da seine Basis vom Steuerpunkt El' über die Diode 178 hohes Potential erhält. Da der Wert des Widerstandes 183 ungefähr halb so groß ist wie der des Widerstandes 186, ist auch die Steuerelektrode des Siliziumgleichrichters 207 positiv, so daß dieser leitet.

Die Doppelbasisdiode 91 in der Speicher- und Entladevorrichtung ist bei entladenem Kondensator 98 gesperrt, so daß nur ein ganz geringer Vorspannungsstrom von der Basis B₂ nach Masse fließt und die Spannung zwischen dieser Basis und Masse relativ hoch ist.

Es sei noch bemerkt, daß diese Ruhestellung, d. h. insbesondere die Stellung des Zählers aus Fl und Fl dadurch hergestellt werden kann, daß ein positives Potential kurzzeitig über nicht gezeigte Verbin-

ao düngen an die Basis des Transistors 31 und des Transistors 62 gelegt wird. Eine Entladung des Kondensators 98 kann über eine nicht gezeigte kurzzeitige Verbindung der nicht auf Masse liegenden Belegung des Kondensators 98 mit Masse erfolgen.

Es wird nun beschrieben, wie in dieser Zählerstellung das Aufladen des Kondensators 98 erfolgen kann. Hierfür wird der Schalter 217 in der Elektrodensteuerung geschlossen, wodurch einmal über die Diode 202 und den Siliziumgleichrichter 207 das Relais 201 erregt wird, dessen Kontakt 209 eine Selbsthaltung für dieses Relais schafft.

Weiterhin wird über die Diode 221 der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 125 und 190 in der Elektrodensteuerung auf Massepotential gelegt, so daß die Basis des Transistors 255 negativ und der Transistor gesperrt wird. Dies hat zur Folge, daß an den Widerständen 147, 148 nicht mehr Massepotential, sondern das positive Potential des Leiters 26 liegt, so daß der Kondensator 98 auf diesem durch die Zählerstellung bestimmten Ladungswege über das Potentiometer 12 und die Diode 111 im ODER-Gatter aufgeladen wird.

Die anderen Ladewege mit den Potentiometern 123, 136 und 144 werden über die leitenden der Dioden 149, 128 usw. auf etwa 2,5 Volt gehalten und können zur Aufladung des Kondensators nicht beitragen.

Das Relais 201 in der Elektrodensteuerung schließt bei seiner Erregung auch einen nicht gezeigten Kontakt, über den in diesem speziellen Ausführungsbeispiel ein Magnetventil zum hydraulischen Zusammenpressen der Schweißelektroden gegeneinander geöffnet wird. Die für das Zusammenpressen der Elektroden zur Verfügung stehende Zeit ist die Zeit, während der der Kondensator 98 über den genannten Ladeweg bis zu einem Spannungswert aufgeladen wird, bei dem die Doppelbasisdiode leitend geschaltet wird. Die Zeit sei im folgenden Zusammenpreßzeit genannt.

Durch die Dauer des Aufladens des Kondensators 98 auf einen Wert, bei dem Doppelbasiselektrode 91 leitend wird, wird der Abstand der vom Impulsgeber erzeugten Impulse bestimmt. Die Aufladezeit kann mittels der Potentiometer 123, 136, 122 oder 144 für die entsprechenden Ladewege verändert werden.

Solange die Doppelbasiselektrode 91 nicht leitend ist, herrscht an ihrer Basis S₂ das durch die Linie 244 in F i g. 3 gezeigte hohe Potential. Der Potential-

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anstieg am Kondensator 98 ist durch die Linie 241 in schritt eingeleitet. Diese Zählerstellung bestimmt

F i g. 2 dargestellt. auch einen neuen Ladeweg, über den der Konden-

Wenn das Potential am Kondensator 98 die sator 98 aufgeladen werden kann.

Schaltspannung der Doppelbasiselektrode 91 erreicht, Da das Potential an den Steuerpunkten JSl' und

wird diese plötzlich leitend, und der Kondensator 98 5 El' von dem hohen Wert auf den niedrigen gesenkt

entlädt sich, wie dies durch die Linie 242 in F i g. 2 wurde, wird auch der bisherige über das Potentio-

veranschaulicht wird. meter 112 verlaufende Ladeweg über die Dioden 116

Außerdem fließt ein Strom über die Widerstände und 119 mit einem niedrigen Potential belegt, so

40 und 35 und die Doppelbasiselektrode 91 nach daß über diesen Ladeweg keine Aufladung mehr

Masse, wodurch an der Basis B₂ plötzlich ein nied- io stattfinden kann. Die Dioden 139 bzw. 120 ziehen

riges Potential auftritt, so daß der in Fig. 3 gezeigte auch die Ladewege mit dem Potentiometer 136 bzw.

Impuls 246 über den Kondensator 117 abgegeben 144 auf niedriges Potential, so daß auch diese beiden

wird. Dieser Ausgangsimpuls dient einmal zur Beein- Ladewege für eine Aufladung des Kondensators 98

flussung der zu stellenden Einheiten ES und ZS und nicht zur Verfügung stehen.

zum anderen zur Umschaltung des aus den Flip- 15 Lediglich der über das Potentiometer 123 verlau-FlopsFl und F 2 bestehenden Zählers. Hierfür ge- fende Ladeweg dient nun zur Aufladung des Konlangt der Impuls über die Diode 163 an den Steuer- densators 98, da die mit ihm verbundenen Sperrpunkt El des Flip-Flops Fl und über die Diode 171 dioden 128 bzw. 132 infolge des hohen Potentials an an den Steuerpunkt El'. Während dieser negative den Steuerpunkten El bzw. El' der Flip-Flops Fl Impuls am Steuerpunkt El keine Wirkung zeitigt, da 20 und Fl gesperrt sind. Der Aufladestrom fließt also dieser auf niedrigem Potential liegt, wird das Poten- vom positiven Leiter 26 über den Widerstand 126, tial am Steuerpunkt El' von seinem hohen Wert das Potentiometer 123, die Diode 122 im ODER-plötzlich abgesenkt, so daß in bekannter Weise das Gatter OG zum Kondensator 98. Je nach Einstellung Flip-Flop Fl umgeschaltet wird und am Steuerpunkt des Potentiometers 123 erfolgt nun die Aufladung El hohes Potential und am Steuerpunkt JSl' nied- 25 des Kondensators 98 auf den Schwellenwert in einer riges Potential auftritt, da nach Umschaltung der Tran- von der vorher beschriebenen Aufladung mehr oder sistor 31 gesperrt und der Transistor 32 leitend ist. weniger abweichenden Zeit, wie es in F i g. 2 durch

Der am Steuerpunkt JSl' auftretende negative Im- die Linie 243 dargestellt ist.

puls wird auch über den Kondensator 251 und die Die bei dem speziellen Ausführungsbeispiel durchDioden 253 bzw. 256 an die Steuerpunkte El bzw. 30 geführten Steuerungen während dieser Zeit bestehen JS 2' des Flip-Flops F 2 angelegt, so daß auch dieses darin, daß das hohe Potential von dem Steuerpunkt umgeschaltet wird, so daß der Transistor 61 leitet El' über die Diode 176 an der Basis des Transistors und der Transistor 62 gesperrt ist, und damit am 181 liegt, so daß dieser weiterhin leitend bleibt und Steuerpunkt El niedriges und am Steuerpunkt El' auch das Relais 201 erregt hält. Dies bedeutet, daß hohes Potential anliegt. 35 die Schweißelektroden weiterhin zusammengepreßt

Die Synchronisierschaltung SY (Fig. 1) stellt werden.

sicher, daß der an der Basis B₂ der Doppelbasisdiode Andererseits herrscht nun am Steuerpunkt El des auftretende negative Ausgangsimpuls in einer vor- Flip-Flops Fl hohes Potential, das über die Diode bestimmten Zeitbeziehung zu der Wellenform der 167 an der Basis des Transistors 170 in der Zünd-24-Volt-Wechselspannung erscheint, was für das 40 steuerung liegt, so daß dieser Transistor noch leitenspezielle Ausführungbeispiel der Widerstandsschweiß- der wird, so daß ein größerer Strom vom positiven programmsteuerung erforderlich ist. Leiter durch die Widerstände 189 und 192 fließt. Da

Die Wechselspannung von 24 Volt liegt über einen der Widerstand 189 wesentlich kleiner als der WiderKondensator 20 an der Basis eines Transistors 15, stand 192 ist, erhöht sich das Potential am Verbindessen Emitter über einen Widerstand 10 an dem 45 dungspunkt 91 von einem leicht negativen auf einen Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 40 positiven Wert. Dieses Potential gelangt an die und 35 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors Steuerelektroden der Siliziumgleichrichter 224 und 15 ist über einen Vorwiderstand 30, der Kollektor 225, so daß diese leitend werden und der Phasendirekt mit Masse verbunden. Zwischen die eingangs- schieber mit der Primärwicklung 203 in bekannter seitige Belegung des Kondensators 20 und Masse ist 50 Weise eine Ausgangsspannung in die Primärwicklung eine Zenerdiode 25 geschaltet. des Transformators 203 einführen kann. Bei dem

Die normalerweise gesperrte Zenerdiode 25 wird speziellen Ausführungsbeispiel ist diese Transfor-

während jeder Periode der Wechselspannung bei matorprimärwicklung an einen üblichen Zündkreis

einem genau vorbestimmten Spannungspegel leitend, für das Schweißsystem geschaltet, wodurch der Fluß

wodurch ein Potential an die Basis des Transistors 55 des Schweißstromes durch das Werkstück eingeleitet

15 gelegt wird, das diesen leitend macht. Hierdurch wird.

wird das Potential, das der Basis B₂ der Doppel- Sobald der Kondensator 98 über den neuen das basisdiode 91 zugeführt wird, erniedrigt, so daß auch Potentiometer 123 beinhaltenden Ladeweg auf einen das für das Leiten der Doppelbasisdiode 91 erforder- Wert aufgeladen wurde, bei dem die Doppelbasisliche Steuerpotential beim Emitter der Doppelbasis- 60 diode 91 leitend wird, erscheint wiederum ein negadiode niedriger sein kann. Damit beginnt die Leit- tiver Impuls, wie er mit 246 in Fig. 3 gezeigt ist, am fähigkeit der Doppelbasisdiode 91 bei einem genau Kondensator 117. Der Impuls verändert wiederum vorbestimmten Punkt der Wellenform der Speise- die Stellung des aus den Flip-Flops Fl und F 2 bespannung, stehenden Zählers.

65 Im einzelnen gelangt der negative Impuls über die

Zahlerstellung II (Schweißen) Diode 163 an den Steuerpunkt El des Flip-Hops

Durch die veränderte Zählerstellung wird bei dem Fl, dessen hohes Potential auf einen niedrigen Wert

speziellen Ausführungsbeispiel ein neuer Programm- abgesenkt wird. Hierdurch ergibt sich eine Umkeh-

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rung des Flip-Flops Fl, so daß nun an dem Steuer- Impuls gelangt über die Diode 136 an den Steuerpunkt El niedriges und am Steuerpunkt El' hohes punktEl und, da der Kondensator 117 nur auf das Potential herrscht, d. h. der Transistor 31 leitend und niedrige Potential des Steuerpunktes El aufgeladen der Transistor 32 gesperrt ist. war, auch über -die Diode 171 an den Steuerpunkt Da der Kondensator 117 während der letzten 5 EV und von diesem über den Kondensator 251 und Zählerstellung über den Widerstand 34 des Flip- die Diode 253 an den Steuerpunkt El und über die Flops Fl und die Diode 163 auf relativ hohes posi- Diode 256 an den Steuerpunkt El'.
tives Potential aufgeladen worden war, und die Das Erscheinen des negativen Impulses an dem Diode 171 deshalb gesperrt war, wird das Potential Steuerpunkt EV des Flip-Flops Fl und an dem an dieser Diode beim Auftreten des in Fig. 3 ge- ίο Steuerpunkt ET des Flip-Flops F1 bewirkt ein Umzeigten Impulses nur um einen Betrag vermindert, schalten beider bistabiler Kippschaltungen, so daß der nicht ausreicht, um den Gleichrichter 171 zum der Zähler in seine vierte Zählerstellung gelangt, in Leiten zu bringen. Deshalb gelangt der abgegebene der die Steuerpunkte El und El auf hohem Poten-Ausgangsimpuls nicht an den Steuerpunkt EV und tial und die Steuerpunkte EV und ET auf niedrigem somit auch nicht an das Flip-Flop Fl, das deshalb 15 Potential liegen, d. h. die Transistoren 31 und 61 in seiner Stellung bleibt, in der der Steuerpunkt E1 gesperrt und die Transistoren 32 und 62 leitend auf niedrigem und der Steuerpunkt ET auf hohem sind.

^dS¹ Absinken des Potentials am Steuerpunkt El Zählerstellung IV (Aus-Zeit oder Zeitsteuerung)

des Flip-Flops Fl bewirkt in der Zündsteuerung, daß 20 Das niedrige Potential an den Steuerpunkten JE 1'

der Transistor 170 wieder leitend wird, so daß das und ET bewirkt über die Dioden 178 und 176, daß

Potential am Verbindungspunkt 191 in der Zünd- durch niedriges Potential an der Basis des Transi-

steuerung und somit auch an den Steuerelektroden stors 181 dieser gesperrt wird, so daß auch der

der Siliziumgleichrichter 224 und 225 absinkt und Siliziumgleichrichter 207 sperrt und das Relais 201

diese Gleichrichter gesperrt werden. Somit wird der 25 aberregt wird. Somit wird auch der Kontakt 209 in

Widerstand zwischen den Kathoden der beiden der Elektrodensteuerung geöffnet und über den nicht

Dioden 232 und 233 vergrößert, so daß die Aus- gezeigten Kontakt das Zusammenpressen der Elek-

gangsspannung in der Sekundärwicklung des Trans- troden beendet.

formators 203 absinkt. Das Schweißen ist somit be- Je nach der Stellung der zusammenwirkenden endet. Es folgt der nächste Programmsteuerschritt, 30 Schalter 146 und 146 α ergeben sich nun zwei Mögnämlich »Halten«. lichkeiten. Ist der Schalter 146 a geschlossen und der

^••t λ * ii TTx /TT tx ·χ\ Schalter 146 in der Stellung S und ist der Steuer-

Zahlerstellung III (Haltezeit) _schaltej. _{n? in der Elektrod}°_nsteuerurig geöffnet, so

Während also die Zündsteuerung ZS durch Sper- erfolgt infolge der Überbrückung des Potentiometers ren des Transistors 170 ausgeschaltet wurde, bleibt 35 144 über den Ladeweg, bestehend aus dem positiven das Relais 201 der Elektrodensteuerung erregt und Leiter 26, den Widerständen 152 und 151 und die die Elektroden zusammengepreßt, da das hohe Po- Diode 114 des ODER-Gatters OG, eine plötzliche tential an dem Steuerpunkt ET des Flip-Flops F2 Aufladung des Kondensators 98, so daß die Aus-Zeit über die Diode 176 an der Basis des Transistors 181 schon innerhalb einer Periode des Wechselstroms beliegt, so daß dieser weiterhin leitend ist. Das ge- 40 endet und ein Impuls am Kondensator 117 abgeschweißte Werkstück bleibt deshalb während der geben wird. Die anderen die Potentiometer 123 und Haltezeit eingespannt. 136 und 112 einschließenden Ladewege sind über

Der bisherige, über das Potentiometer 123 verlau- ihre entsprechenden Dioden auf niedrigem Potential

fende Ladeweg wird infolge des niedrigen Potentials gehalten.

am Steuerpunkt El über die Diode 128 auf dieses 45 Der erzeugte negative Impuls kehrt die bistabile Potential gezogen und kann nicht mehr zur Auf- Kippschaltung Fl um, während er infolge des bisladung dienen. Auch die die Potentiometer 112 bzw. herigen hohen Potentials am Steuerpunkt El und da-144 besitzenden Ladewege werden über die Diode mit des hohen Potentials am Kondensator 117 nicht 120 bzw. 149 auf das niedrige Potential des Steuer- über die gesperrte Diode 171 an die bistabile Kipppunktes El bzw. El gelegt, so daß auch über sie so schaltung F2 gelangen kann. Hiermit ist wiederum keine Aufladung des Kondensators 98 stattfinden die Ruhestellung (Zählerstellung I) erreicht, bei der kann. die Steuerpunkte El und ET auf niedrigem und die

Lediglich der das Potentiometer 136 besitzende Steuerpunkte EV und El auf hohem Potential Ladeweg bewirkt eine Aufladung des Kondensators liegen. Solange der Schalter 217 geöffnet ist, ist auch 98 vom positiven Leiter 26 über den Widerstand 55 der Transistor 255 leitend und hält den Verbindungs-138, das Potentiometer 136 und die Diode 134 des punkt zwischen den Widerständen 147 und 148 ODER-Gatters OG, da die Dioden 139 bzw. 141 in- wiederum auf niedrigem Potential, so daß keine Auffolge des hohen Potentials an den Steuerpunkten El' ladung über den nun wieder zur Verfügung stehen- bzw. ET gesperrt sind. Es findet somit eine Auf- den Aufladeweg über das Potentiometer 112 erfolgen ladung des Kondensators 98 über diesen Ladeweg in 60 kann.

einer mittels des Potentiometers 136 einstellbaren Die andere mögliche Arbeitsweise wird dann einZeit statt. geschlagen, wenn der Schalter 146 a geöffnet und der

Beim Erreichen des Stellenwertes der Aufladung Schalter 146 in seiner jR-Stellung ist. In diesem Falle des Kondensators 98 wird wiederum die Doppel- ergibt sich eine kontinuierliche Arbeitsweise mit der basisdiode91 zu einem durch die Synchronisier- 65 Periode »Zeitsteuerung«, bei der der Kondensator schaltung SY bestimmten definierten Zeitpunkt lei- 98 in einer durch das Potentiometer 144 einstelltend, so daß der nächste Ausgangsimpuls über den baren Zeit über den schon genannten vierten Lade-Kondensator 117 abgegeben wird. Dieser negative weg aufgeladen wird.

Nach Aufladung des Kondensators 98 bis zu dem Schwellenwert der Doppelbasisdiode 91 erscheint wiederum der negative Impuls am Kondensator 170, der den aus den bistabilen Kippschaltungen Fl und F 2 bestehenden Zähler in die Zählerstellung schaltet.

Wird der Schalter 217 fortlaufend geschlossen gehalten, so wird bei der Umschaltung des Zählers wiederum die »Zusammenpreßzeit« eingeleitet, so daß ein kontinuierlicher Durchlauf des Steuerprogramms stattfindet.

Allgemein gesprochen, werden bei der kontinierlichen Arbeitsweise Impulsfolgen erzeugt, die aus je vier, nach unterschiedlichen Zeiten auftretenden Impulsen bestehen.

In F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Impulsgebers dargestellt, der von den Klemmen 1, 2 aus über den Transformator 3 mit Wicklungen 4 und 5 und den Doppelweggleichrichter 9, 11, 12 mit Strom versorgt wird. Dieses zweite Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem ersten erweitert, wobei der Zähler nun drei bistabile Kippschaltungen enthält, über dessen acht unterschiedlichen Stellungen eine Impulsfolge erzeugt werden kann, deren Impulse acht unterschiedliche Abstände «5 voneinander besitzen. Die Potentiometer sind mit 300, die Sperrdioden mit 301, 302 und 303 bezeichnet und entsprechen den Dioden 149, 128, 139, 116, 120 und 119 der Fig. 1. Die Widerstände304 entsprechen den Widerständen 151, 147, 138 und 126 der Fig. 1.

Die Dioden 163 und 171 der F i g. 1 entsprechen den Dioden307 und 308 der Fig.4, die jedoch an die Basen der entsprechenden Transistoren geschaltet sind. Die Widerstände 309 und 311 sowie die Kondensatoren 312 und 315 sind in Reihe zwischen dem Punkt 313, dem Punkt 314 und dem Punkt 316 geschaltet. Hierdurch wird eine stabilere Schaltung erreicht, die gegenüber Schaltvorgängen unempfindlicher ist. Die Ausgangspotentiale können den Leitern 321 entnommen werden. Die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 4 entspricht der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Impulsgebers nach Fig. 1, so daß keine eingehende Beschreibung erforderlich ist.

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Impulsfolge mit unterschiedlichen, gegebenenfalls variablen Impulsabständen mit einem Zähler, dessen Stellung den jeweiligen Impulsabstand beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Energiespeicher- und -entladevorrichtung (91, 98) vorgesehen ist, die abhängig von der Stellung des Zählers (Fl, F 2) innerhalb verschieden langer Zeitspannen auf einen Wert aufladbar ist, bei dem sie sich entlädt und einen Ausgangsimpuls (246) erzeugt, der die Stellung des Zählers (Fl, F 2) beeinflußt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichervorrichtung (98) über mehrere Ladewege (z.B. 113, 126, 123, 122) verschieden schnell aufladbar ist, die abhängig von der Stellung des Zählers (Fl, F 2) einschaltbar sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladezeit für die Energiespeichervorrichtung (98) leicht veränderbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladezeit der Energiespeichervorrichtung (98) durch einstellbare Widerstände (z. B. 112) in den Ladewegen veränderbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte Energiespeichervorrichtung ein Kondensator (98) ist, mit dem die Ladewege über eine ODER-Schaltung (OG) verbunden sind und daß die Entladevorrichtung eine Doppelbasisdiode (91) ist, deren Emitter mit der einen Belegung des Kondensators (98) verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler aus einer Kette bistabiler Kippschaltungen (Fl, F 2) besteht.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Kippschaltungen mit Transistoren (31, 32; 61, 62) bestückt sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in Programmsteueranlagen, insbesondere für Widerstandsschweißgeräte.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Wireless World«, September 1961, S. 451;
»Radio und Fernsehen«, Heft 7, 1961, S. 206 bis 208.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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