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Schaltungsanordnung zur Erzielung einer Einschalt- und Ausschaltverzögerung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzielung einer Einschalt- und
Ausschaltverzögerung durch Verwendung von RC-Gliedem und einer im Emitterzweig des
die Einschalt- bzw. Ausschaltverzögerung bewirkenden Transistors angeordneten Zenerdiod,e.
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Bei Relaisschaltungen ist es oft erforderlich, bestimmten Relais eine
Einschalt- und Ausschaltverzögerung zu geben. Eine Ausschaltverzögerung läßt sich
bei Relais in bekannter Weise durch Kurzschließen einer Wicklung, durch die Zuschaltung
von Gegenwicklungen oder durch Parallelschalten von Kondensatoren erreichen. Die
letzte Methode hat sich im besonderen durchgesetzt, insbesondere dann, wenn große
Verzögerungen erzielt werden sollen. Es finden hierbei Elektrolyt-Kondensatoren
großer Kapazität Verwendung. Kondensatoren haben aber den Nachteil, daß die Kapazitätswerte
sehr streuen, und außerdem ist ihre Lebensdauer begrenzt. Um derartige Elektrolyt-Kondensatoren
zu vermeiden, läßt sich auch eine Parallelschaltung aus einem Widerstand und einem
kleineren Kondensator verwenden, wobei dieses RC-Glied zwischen Gitter und Kathode
einer Drei-Elektroden-Röhre angeordnet ist und das Relais im Anodenkreis der Röhre
liegt.
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Bekannt sind auch Transistorschaltungen, bei denen die Relaiswicklung
im Kollektorkreis des Transistors angeordnet ist, während der Kondensator zur Basis-Kollektor-Strecke
des Transistors parallel geschaltet ist. Bei diesen Schaltungsanordnungen wird die
Ausschaltverzögerung durch Ausnutzung des »Miller-Effektes« erreicht.
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Bei einer anderen Anordnung ist im Basiszweig des Transistors eine
Zenerdiode angeordnet, die den Zweck hat, den Sperrzustand des Transistors erst
dann aufzuheben und damit das Relais zum Ansprechen zu bringen, wenn sich der Kondensator
auf die Zenerspannung aufgeladen hat.
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Alle diese bekannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß sich
mit ihnen entweder nur eine Einschalt- oder Ausschaltverzögerung erreichen läßt.
Soll mit diesen Anordnungen eine Einschalt- und eine Ausschaltverzögerung erreicht
werden, so sind hierzu meist zwei RC-Glieder (Zeitkonstanten) erforderlich, oder
der Aufwand an sonstigen Schaltmitteln ist verhältnismäßig groß, was sich in jedem
Fall im Hinblick auf Platzbedarf und Kosten ungünstig auswirkt.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß sie sowohl für
die Einschalt- als auch für die Ausschaltverzögerung ein und dasselbe RC-Glied verwendet,
welches bei kleinerem Leistungsbedarf unmittelbar der Basis des die Einschalt- bzw.
Ausschaltverzögerung bewirkenden pnp- (oder npn-) Transistors Tr2 vorgeschaltet
ist, und daß der Zenerdiode ein npn- (oder pnp-) Transistor parallel geschaltet
ist, der ebenfalls durch die das RC-Glied steuernde Spannung so betrieben wird,
daß er die Zenerdiode folgerichtig kurzschließt, wobei sich gleiche Ein- und Ausschaltverzögerungen
ergeben, bzw. daß bei größerem Leistungsbedarf zwischen dem RC-Glied und der Basis
des pnp- (oder npn-) Transistors Tr2 in bekannter Weise eine Verstärkerstufe mit
einem pnp- (oder npn-) Transistor Trl eingefügt ist.
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Durch Anordnung von Überbrückungsgliedern, bestehend aus Diode und
Widerstand, parallel zum Widerstand des RC-Gliedes ist sowohl völlige Gleichheit
als auch jedes beliebigeVerhältnis der Einschalt-und Ausschaltverzögeiungszeiten
einstellbar.
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Die Schaltungsanordnung und ihre Wirkungsweise werden an Hand der
Zeichnung im folgenden näher erläutert: In der Anordnung ist bei kleinerem Leistungsbedarf,
z. B. bei Verwendung eines elektronischen Relais Re, das RC-Glied unmittelbar der
Basis des die Verzögerung bewirkenden pnp- (oder npn-) Transistors Tr 2 vorgeschaltet.
Der Transistor Tr 2 ist über den Schalter S und den Widerstand R2 im Sperrzustand.
Der Kondensator C ist entladen. Im gleichen Stadium ist der npn- (oder pnp-)
Transistor Tr 3 über R3 durchgeschaltet. Es kann jedoch kein Strom fließen,
weil Transistor Tr2 gesperrt ist.
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Wird der Schalter S geöffnet, so beginnt sich C
vom negativen
Spannungspol a über R 1 und R 2 der vorgesehenen Zeitkonstante entsprechend
aufzuladen.
Gleichzeitig wird der Transistor Tr3 schlagartig gesperrt.
Ist der Ladezustand von C so weit vorgeschritten, daß die Kondensatorspannung
die Zenerspannung (Durchbruchspannung) von Z erreicht, so schaltet der Transistor
Tr2 durch, das Relais Re zieht an.
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Wird der Schalter S wieder geschlossen, so liegt die Basis
von Tr 3 über R 3 und S wiederum an Null-Potential, Tr3 schaltet
durch und schließt die Spannung an der Zenerdiode Z kurz. Das Relais Re wird damit
noch stärker erregt. Gleichzeitig entlädt sich C
übcr R2 und S und
über Tr2 und Tr3.
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Kommt in der Schaltungsanordnung ein elektromagnetisches Relais zur--Verwendung,
so wird des größeren Leistungsbedarfes wegen zwischen dem RC-Glied und dem Transistor
Tr2 in bekannter Weise noch eine Verstärkerstufe mit einem pnp-(oder npn-) Transistor
Tr 1 eingeschaltet.
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Unterschreitet nach einer Entladezeit gemäß vorgesehener Zeitkonstante
die Kondensator-Spannung die zum Steuern von Tr2 bzw. Trl und Tr2 notwendige negative
Basisvorspannung, so sperren Tr2 bzw. Trl und Tr2 wieder. Das Relais wird dadurch
wiederum stromlos. Durch erneutes öffnen des Schalters S vollzieht sich wiederum
der Ladevorgang an C.
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In dieser Anordnung würde normalerweise die Entladezeit des Kondensators
C über R2 und die Transistoren schneller vor sich gehen als die Ladezeit
von C. Durch die erhöhte Erregung des Relais Re jedoch, die durch das Kurzschließen
der Zenerdiode zustande kommt, und dadurch, daß das Relais nur auf Abfallerregung
beansprucht wird, tritt eine Kompensation der sonst schneller verlaufenden Entladezeit
ein, so daß die Einschaltverzögerungszeit gleich der Ausschaltverzögerungszeit ist.
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Soll die Ein- und die Ausschaltverzögerungszeit völlig gleich oder
in ihrem Verhältnis beliebig einstellbar sein, so wird dies erreicht durch Anordnung
eines überbrückungsgliedes Ül oder Ü2, parallel zum WiderstandR2, bestehend aus
je einer Diode und einem Widerstand, der regelbar sein kann. Die Brückenglieder
unterscheiden sich lediglich in ihrer Durchlaßrichtung. Das Brückenglied ül mit
der Diode D 1 und dem Widerstand R 4 bringt eine Verkürzung der Ausschaltzeit
und das Brückenglied ü2 mit der Diode D 2 und dem Widerstand R
5 eine Verkürzung der Einschaltzeit gegenüber der durch das RC-Glied
bestimmten Verzögerungsszeit. Vorteilhaft in der Anordnung ist auch, daß eine Änderung
der Verzögerungszeit durch den sich mit der Umgebungstemperatur ändernden Sperrstrom
- der durch den Ico-Reststrom beeinflußt wird, was sich besonders auf die
Einschaltverzögerungszeit auswirkt - weitgehend vermieden wird.
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Der Schalter S kann eine mechanische oder auch eine elektronische
Anordnung sein.