DE1279084B - Elektronische Relaisschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18

Nummer: 1279 084

Aktenzeichen: P 12 79 084.0-31 (N 31834)

Anmeldetag: 20. Dezember 1967

Auslegetag: 3. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Relaisschaltung mit einem in einem Schwingkreis liegenden Transistor mit Durchbruchcharakteristik, wobei der Schwingkreis zwischen einer Speisequelle und einer Belastung liegt und einen Impulsgenerator für die Zufuhr von Steuerimpulsen an die Basis des Transistors enthält, wobei ferner jeder der Basis zugeführte Steuerimpuls den Transistor durchbrechen läßt und wobei der Transistor durch Richtungsänderung des nach dem Durchbruch des Transistors im Schwingkreis auftretenden Resonanzstromes gesperrt wird.

Die Erfindung bezweckt, eine elektronische Relaisschaltung der erwähnten Art zu schaffen, die dazu geeignet ist, über eine Telegraphenleitung empfangene Telegraphiezeichen verzerrungsfrei zu reproduzieren.

Die erfindungsgemäße elektronische Relaisschaltung weist das Kennzeichen auf, daß der Impulsgenerator an eine erste Wicklung eines aus einem Magnetwerkstoff mit nahezu rechteckförmiger Hystereseschleife hergestellten Kerns angeschlossen ist und Mittel zur Magnetisierung des Kerns in positivem oder negativem Sinne vorhanden sind, daß ferner eine zweite Wicklung des Kerns zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors liegt und daß der Schwingkreis weiter derart eingerichtet ist, daß mindestens ein Teil des Resonanzstromes durch die letztgenannte Wicklung fließt.

Diese Relaisschaltung bietet den Vorteil, daß nahezu keine zusätzliche Verzerrung eingeführt wird und daß es eine galvanische Trennung zwischen der Relaisschaltung und den Magnetisierungsmitteln gibt, die aus einer an eine Telegraphenleitung angeschlossenen Wicklung des Kerns bestehen können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektronischen Relaisschaltung,

F i g. 2 die Impulsform am Ausgang des Impulsgenerators,

F i g. 3 eine Hystereseschleife,

F i g. 4 ein empfangenes und ein reproduziertes Zeichenelement.

F i g. 1 zeigt eine elektronische Relaisschaltung in der Anwendung als Empfangsschaltung für Telegraphiezeichen. Die elektronische Relaisschaltung enthält einen pnpn-Transistor T₁, dessen Kollektor über eine Diode D₁ an den negativen Pol einer Batterie B₁ angeschlossen ist, deren positiver Pol geerdet ist. Der Ermitter des Transistors T₁ ist über eine Reihenschaltung aus zwei Widerständen R₁ und R₂ mit einem Elektronische Relaisschaltung

Anmelder:

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

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Einar Andreas Aagaard, Eindhoven

(Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 4. Februar 1967 (01751)

Knotenpunkt P₁ verbunden. Weiter ist ein pnpn-Transistor T₂ vorhanden, dessen Kollektor über eine Reihenschaltung aus einer Diode D₂ und einem Widerstand R₃ an den Knotenpunkt P₁ und dessen Emitter über den Widerstand i?₄ an den positiven Pol einer Batterie B₂ angeschlossen ist, deren negativer Pol geerdet ist. Der Knotenpunkt der Widerstände R₁ und R₂ ist über einen Kondensator C₁ mit dem negativen Pol der Batterie JB₁ und über eine Schwingspule L₁ mit der Basis des Transistors T₁ verbunden. In gleicher Weise ist der positive Pol der Batterie B_z über einen Kondensator C₂ mit dem Knotenpunkt der Diode D₂ und des Widerstandes R₃ und über eine Schwingspule L₂ mit der Basis des Transistors T₂ verbunden. Wie aus der Figur hervorgeht, ist die zwischen dem Knotenpunkt der Widerstände R₁ und R₂ und dem negativen Pol der Batterie B₁ befindliche Schaltung im wesentlichen gleich der zwischen dem positiven Pol der Batterie B₂ und den Knotenpunkt der Diode D₂ und des Widerstandes R₃ befindlichen Schaltung. Die beiden Schaltungen sind voneinander nur in bezug auf die Stromrichtung zum Knotenpunkt P₁ verschieden. Wenn ein Steuerimpuls von ausreichender Stärke und geeigneter Polarität zwischen die Basis und den Emitter eines pnpn-Transistors gelangt, bricht der pnpn-Transistor durch. Der Transistor bildet dann nahezu einen Kurzschluß, solange der durch den Transistor fließende Strom größer ist als ein gewisser Haltestrom. Wenn der Strom unter den Haltestrom sinkt oder wenn er seine

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Richtung ändert, geht der pnpn-Transistor in den Sperr- derung auf. Die Seite der Wicklung W₃ oder W₁, die zustand über. Wenn, dem Transistor T₂ periodisch bei einer negativen Induktionsänderung positiv wird, Steuerimpulse und dem Transistor T₁ keine Steuer- ist durch einen Punkt angedeutet. Es dürfte einleuchimpulse zugeführt werden, bricht der Transistor T_% ten, daß während der negativen Induktionsänderung periodisch durch. Jedesmal, wenn der Transistor T₂ 5 der Ermitter des Transistors T₂ gegenüber der Basis durchbricht, tritt eine Schwingerscheinung auf, indem positiv und der Emitter des Transistors T₁ gegenüber der durch den Transistor r_a fließende Strom zunächst der Basis negativ ist. Während der steilen Vordernahezugemäß einerSinuskurve bis zu einem bestimmten flanke des negativen Impulses JV₂ wird eine derartige Höchstwert zu und^: danach gemäß derselben Sinus- Spannung in der Wicklung W^ induziert, daß der Trankurve bis zum Nullwert abnimmt. Sobald der Strom io sistor T₂ durchbricht. Die Polarität der Spannung dabei unter den Haltestrom sinkt, geht der Transistor zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors T₁ T₂ in denSperrzustand über. Der längere Zeit durch den ist ungeeignet, diesen Transistor durchbrechen zu Transistor T₂ fließende Strom besteht dann aus einer lassen. Während der Hinterflanke des negativen Im-Reihe positiver sinusförmiger Impulse. Wenn umge- pulses JV₂ wird die Hystereseschleife in positiver Richkehrt dem Transistor T₁ periodisch ein Steuerimpuls 15 tung durchlaufen. Dabei tritt eine positive Induktionszugeführt wird, fließt durch denTransistor T₁ ein Strom, änderung auf, wobei jetzt der Emitter des Transistors der aus einer Reihe sinusförmiger Impulse besteht, die T₁ gegenüber der Basis posit ν ist. Die Steilheit der in bezug auf die obenerwähnten sinusförmigen Im- Hinterflanke des negativen Imp uses JV₂ gegenüber der pulse negativ gerichtet sind. Der Knotenpunkt P₁ ist Vorderflanke ist derart bestimmt, daß die in der Wicküber einen Glättungskondensator C₃ geerdet und ao lung W₃ induzierte Spannung nicht ausreicht, den weiter an eine Belastung Z angeschlossen. Der Glät- Transistor T₁ durchbrechen zu lassen. Wenn der Strom tungskondensator C₃ bildet zusammen mit den Wider- durch die Telegraphenleitung L negativ ist und der ständen R₂ und R_s ein Glättungsnetzwerk, so daß Kern K beispielsweise in Punkt 2 der Hystereschleife durch die Belastung Z nahezu ein Gleichstrom fließt, magnetisiert wird, ist die Wirkungsweise der positiven wenn dem Transistor T₁ oder dem Transistor T₂ peri- 35 und negativen Impulse JV₁ bzw. JV₂ gerade umgekehrt, odisch ein Steuerimpuls zugeführt wird. Die Tran- Bei Magnetisierung in Punkt 2 der Hystereseschleife sistoren T₁ und T₂ gehen infolge der inneren Ladungs- kommt es beim Transistor T₁ nämlich während der speicherung ziemlich träge in den Sperrzustand über. Vorderflanke jedes positiven Impulses JV₁ zum Durch-Die Dioden D₁ und D₂ weisen jene Bauart auf, die bruch, während die negativen Impulse JV₂ keine Ausschnell sperrt, wenn der Strom seine Richtung ändert. 30 wirkung haben.

Der Strom durch den Transistor T₁ oder T₂ wird dann Wenn der Strom durch die Telegraphenleitung L völlig gesperrt, sobald der Strom durch Null geht, den Kern JsT mit einer Feldstärke zwischen — H₀ und unabhängig von der inneren Sperrverzögerung des +Hc (Fig. 3) magnetisiert, kann der Kern eine posi· betreffenden Transistors. tive oder eine negative Induktion aufweisen. Es wird Die bisher beschriebene elektronische Relaisschal- 35 nun angenommen, daß der Kern K durch eine Abtung ist zur Realisierung einer einfachen und eindeu- nähme des Stromes auf der Telegraphenleitung von tigen Steuerung der Transistoren T₁ und T*₂ um einen Punkt 1 nach Punkt 3 der Hystereseschleife magneti-Kern K aus Magnetwerkstoff mit rechteckförmiger siert wird. Wenn dann ein negativer Impuls JV₂ auf tritt, Hystereseschleife erweitert. Auf dem Magnetkern sind wird der Kern zum Punkt 4 hin magnetisiert, wobei der Wicklungen W₁ bis W₄ angebracht, von denen die 40 Transistor T₂ während der Vorderflanke des Impulses Wicklung W₁ über eine Drosselspule S an eine TeIe- durchbricht. Wie bereits beschrieben, fließt dann durch graphenleitung L und die Wicklung W₂ an einen Im- den Transistor T₂ ein sinusförmiger Stromimpuls, pulsgenerator G angeschlossen ist, während die Wick- Dieser Impuls durchläuft die Wicklung W_t und malung W₃ zwischen der Basis und dem Emitter des Tran- gnetisiert den Kern in positiver Richtung, wodurch der sistors T₁ und die Wicklung W₄₁ zwischen der Basis 45 Kern von Punkt 4 zum Punkt 3 hin rückmagnetisiert und dem Emitter des Transistors T₂ liegt. Die TeIe- wird. Dabei tritt eine positive Induktionsänderung auf, graphenleitung L führt der Wicklung W₁ einen posi- wobei jetzt der Emitter des Transistors T₁ gegenüber tiven oder einen negativen Strom zu, und zwar ab- der Basis positiv ist. Die in der Wicklung W₃ induzierte hängig davon, ob ein Arbeitsimpuls oder ein Ruhe- Spannung reicht jedoch infolge der Smusform des impuls empfangen wird. Der Impulsgenerator G, 50 Stromimpulses nicht aus, den Transistor T₁ durchdessen Periodendauer gegenüber der Dauer eines brechen zu lassen. Bei einer Umkehrung des Leitungs-Zeichenelementes klein ist, führt in jeder Periode der stromes von der positiven zur negativen Polarität Wicklung W₂ einen positiven Impuls und einen darauf- nimmt die Feldstärke im Kern K von einem Wert folgenden negativen Impuls zu. In Fig. 2 ist eine größer als +H_c bis zu einem Wert kleiner als -H₀ ab. Reihe Ausgangsimpulse des Impulsgenerators G dar- 55 So lange die Feldstärke noch größer ist als — He, gestellt. Jeder Impuls hat eine steile Vorderflanke und kommt es beim Transistor T₂ periodisch durch die eine weniger steil verlaufende Hinterflanke. In F i g. 3 negativen Impulse JV₂ zum Durchbruch, weil der Kern K ist schematisch die Hystereseschleife des Kerns K dar- im Intervall zwischen + H_e und —H₀ stets durch die gestellt. Es sei nun angenommen, daß der Strom der sinusförmigen Resonanzimpulse auf den oberen Zweig Telegraphenleitung L den Kern K in einem gewissen 60 der Hystereseschleife rückmagnetisiert wird. Wenn die Augenblick in Punkt 1 der Hysteresehleife magnetisiert. Feldstärke kleiner wird als — H_c, werden die positiven Wenn der Impulsgenerator G dann einen positiven Impulse JV₁ wirksam und die Wirkung der negativen Impuls JV₁ liefert, ändert sich die Induktion nahezu gar Impulse JV₂ hört auf. In umgekehrter Richtung, d. h. bei nicht, da der Punkt 1 auf dem Sättigungszweig liegt. einer Umkehrung des Leitungsstromes von der nega-Wenn der Impulsgenerator G einen negativen Impuls 65 tiven zur positiven Polarität, tritt eine entsprechende JV₂ liefert, wird während der Vorderflanke dieses Im- Wirkung auf. Wenn beispielsweise der Kern K von pulses die Hystereseschleife in negativer Richtung Punkt 2 auf Punkt 5 der Hystereseschleife magnetisiert durchlaufen. Dabei tritt eine negative Induktionsän- wird, magnetisiert ein positiver Impuls JV₁ den Kern

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nach Punkt 6. Die Vorderflanke dieses Impulses läßt den Transistor T₁ durchbrechen. Der infolgedessen auftretende sinusförmige Resonanzimpuls durchläuft die Wicklung W₃ und magnetisiert den Kern in negativer Richtung, wodurch der Kern nach Punkt 5 rückmagnetisiert wird. Das Ergebnis ist, daß bei einer Umkehrung des Leitungsstromes von der negativen auf die positive Polarität der Transistor T₁ periodisch zum Durchbruch kommt, solange die Feldstärke noch kleiner als -\-H_c ist.

In Fig. 4a ist ein Arbeitsimpuls dargestellt. Die Strompegel, die durch gestrichelte Linien dargestellt und durch -\-i_c und —U angedeutet sind, zeigen die Stromwerte, bei denen die Feldstärke -\-H_c bzw. —H_c erreicht wird. In Fig. 4b ist die Ausgangsspannung der elektronischen Relaisschaltung dargestellt. Diese Spannung nimmt zu, sobald der Leitungsstrom größer als +ie wird, und sie nimmt ab, sobald der Leitungsstrom kleiner als — i_c wird. Die Impulsdauer T_n des durch die elektronische Relaisschaltung reproduzierten Arbeitsimpulses entspricht dabei der Impulsdauer Ti des empfangenen Arbeitsgliedes. Durch die Wirkung der sinusförmigen Resonanzimpulse auf den Kern K wird mit Ausnahme einer sehr kleinen Verzerrung, die kleiner ist als eine Steuerimpulsperiode, eine verzer- as rungsfreie Reproduktion der empfangenenTelegraphiezeichen erhalten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronische Relaisschaltung mit einem in einem Schwingkreis liegenden Transistor mit Durchbruchcharakteristik, wobei der Schwingkreis zwischen einer Speisequelle und einer Belastung liegt,

30 und die einen Impulsgenerator für die Zufuhr von Steuerimpulsen an die Basis des Transistors enthält, wobei jeder der Basis zugeführte Steuerimpuls den Transistor durchbrechen läßt und wobei der Transistor durch Richtungsänderung des nach dem Durchbruch im Schwingkreis auftretenden Resonanzstromes gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator an seine erste Wicklung eines aus einem Magnetwerkstoff mit nahezu rechteckförmiger Hystereseschleife hergestellten Kerns angeschlossen ist und Mittel zur Magnetisierung des Kerns im positiven oder negativem Sinne vorhanden sind, daß ferner eine zweite Wicklung des Kerns zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors liegt und daß der Schwingkreis derart eingerichtet ist, daß mindestens ein Teil des Resonanzstromes durch die letztgenannte Wicklung fließt.

2. Elektronische Relaisschaltungnach Anspruch!., dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator zur Lieferung einer Reihe von Steuerimpulsen wechselnder positiver und negativer Polarität eingerichtet ist und daß eine dritte Wicklung des Kerns zwischen dem Emitter und der Basis eines zweiten, in einem zweiten Schwingkreis liegenden Transistors mit Durchbruchcharakteristik liegt.

3. Elektronische Relaisschaltungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors über eine Schwingspule an seinem ersten Knotenpunkt angeschlossen ist, der über einen Schwingkondensator mit einem zweiten Knotenpunkt verbunden ist, und daß der Kollektor des Transistors mit dem zweiten Knotenpunkt verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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