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Abfallverzögerungsschaltung für Haftrelais Gegenstand . der vorliegenden
Erfindung ist eine Abfallverzögerungsschaltung für Haftrelais mit einem elektronischen
Schaltelement nach Art von Röhren, Transistoren oder steuerbaren Gleichrichtern.
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Haftrelais benötigen zu ihrer Betätigung zum Anziehen mindestens.
einen - Stromstoß in der einen Richtung und zum Abfall mindestens einen Stromstoß
in der anderen Richtung. Es ist bereits bekannt, eine Abfallverzögerung für Haftrelais
durch einen monostabilen Multivibrator zu erreichen. Dabei ist jedoch neben der
Kommandoleitung eine zusätzliche Spannungsversorgung während .der Verzögerungszeit
notwendig. . -Der vorliegenden- Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung
-für eine Abfallverzögerung eines Haftrelais darzustellen, die ohne eine zusätzliche
Spannungseinspeisung eine längere Abfallverzögerung erreicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Haftrelais mit einer -Kapazität
in Reihe -an der Betriebs-Spannung liegt, daß -der - .Ausgangskreis des unter Betriebsspannung
durchgesteuerten Schaltelementes mit einem Entladewiderstand an der Ausgangselektrode
ebenfalls an der Betriebsspannung -liegt, daß ein RC-Glied- vorhanden ist, das z.
B. über einen Spannungsteiler aufgeladen wird und dessen Kapazität mit einem -Belag
unmittelbar an der Steuerelektrode des Schaltelementes liegt, während der andere
Belag etwa auf dem Potential- von dessen Ausgangselektrode liegt, und daß eine Diode
vorgesehen ist, die die Entladung der mit dem Haftrelais in Reihe liegenden Kapazität.
über einen anderen Kreis als den Ausgangskreis des Schaltelementes verhindert.
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Der mit dem Haftrelais in Reihe liegenden Kapazität fällt die Aufgabe
zu, nach Abschalten der Betriebsspannung- , als Spannungsquelle für den Stromstoß
in Gegenrichtung zum Abfallen des Relais zu dienen, während das RC-Glied für die
Dauer seiner Entladungszeit das Schaltelement sperrt und damit das Wirksamwerden
der mit dem Relais in Reihe liegenden Kapazität- unterbindet.
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Die F i g. -1 stellt .eine einfache Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schaltung zur Verzögerung des Abfalls eines Haftrelais dar. Dabei bezeichnet RH
das Haftrelais, Cl die mit ihm in Reihe liegende Kapazität, T1 den als Schaltelement
dienenden Transistor mit dem als Entladewiderstand dienenden Widerstand R3 an seiner
Ausgangselektrode. Das RC-Glied wird durch den Widerstand R2 und die Kapazität C2
gebildet. Die Kapazität wird über den aus R1 und R4 gebildeten Spannungsteiler aufgeladen.
Die Diode D1 verhindert; - daß die Entladung des Kondensators Cl bei gesperrtem
Transistor T1 über den Spannungsteiler R1, R4 erfolgen kann. Beim Anlegen der Betriebsspannung
an die Eingangsklemmen der Schaltung bekommt das Haftrelais einen Stromimpuls, der
von plus über Cl, das Haftrelais RH und D1 nach minus verläuft. Dabei zieht das
Haftrelais an und hält sich selbst. Gleichzeitig wird die Kapazität .Cl auf die
Betriebsspannung U, aufgeladen: Ebenso lädt sich die Kapazität C2 mit ihrem an der
Basis des Transistors liegenden Belag über dessen Emitter-Basis-Strecke positiv
und mit ihrem anderen Belag über R4 negativ auf. Während des Anliegens der Betriebsspannung
ist der Transistor T1 über R2 durchgesteuert, wobei R3 seinen Kollektorstrom begrenzt.
Wird die Betriebsspannung abgeschaltet, liegt der Emitter des Transistors T1 über
den Widerstand R1 an dem linken negativ aufgeladenen Belag der Kapazität C2, während
der .positiv aufgeladene Belag unmittelbar an der Basis des Transistors T1 liegt.
Der Transistor T1 wird somit durch die an der Kapazität C2 vorhandene Spannung gesperrt.
Da- der Transistor Ti nunmehr gesperrt ist und eine Entladung der Kapazität Cl über
R1; R4 durch die Diode Dl verhindert wird, behält die Kapazität Cl die ihr aufgedrehte
Spannung der Höhe nach im wesentlichen bei. Die Kapazität .C2 entlädt sich nun im
wesentlichen über zwei Wege, und zwar über R2, die Diode Dl und den Widerstand
R4, weiterhin über R1, R2 und RH auf die Kapazität Cl. Dabei muß durch Bemessung
der Widerstände R1 und R2 dafür Sorge getragen werden, daß der Entladestrom von
C2 auf Cl so klein gehalten wird, daß RH dadurch nicht zum Abfallen gebracht wird.
Die an C3 anstehende Ladung kann sich über R3 entladen. Sobald die Kapazität genügend
weit entladen ist, schaltet der Transistor unter dem Einfluß der an Cl liegenden
Spannung wiederum durch, und Cl kann sich über den Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors
T1 und R2, dem parallel C3 liegt, entladen.
Dies ergibt für RH einen
Stromstoß, dessen Richtung umgekehrt dem der Betriebsspannung ist, und der Abfall
des Haftrelais RH tritt ein. Durch die Kapazität C3, die dem Entladewiderstand R3
parallel liegt, wird bewirkt, daß der Stromstoß jedenfalls zu Anfang verstärkt auftritt.
Die während der Entladezeit der Kapazität C2 ebenfalls entladene Kapazität C3 wirkt
für den Anfang des Stromstoßes wie ein Kurzschluß für den Widerstand R3, so daß
der Stromstoß während der neuerlichen Aufladung von C, verstärkt ausfällt.
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Der besondere Vorteil der Schaltung nach der Erfindung ist daran zu
sehen, daß nach dem Abschalten der Betriebsspannung Uo keine weitere Spannungsversorgung
erforderlich und der Abfallverzögerungsvorgang automatisch abläuft. Es ist ersichtlich,
daß die Dauer der Abfallverzögerung bei der erfindungsgemäßen Schaltung durch die
Zeitkonstante des RC-Gliedes bestimmt ist. Jedoch kann die Größe der Kapazität des
RC-Gliedes bei gegebenem Raum nicht beliebig hoch angesetzt werden, insbesondere
dann, wenn aus Genauigkeitsgründen und wegen der Beherrschung eines großen Temperaturbereiches
keine Elektrolytkondensatoren verwendet werden können. Da der Entladewiderstand
R2 des RC-Gliedes den durch den Basis-Emitter-Kreis des Transistors T1 fließenden
Strom bestimmt, ist seine Größe nach oben beschränkt durch den Verstärkungsfaktor
des Transistors T1. Die Größe des Entladewiderstandes R2 wird um höchstens den Verstärkungsfaktor
des Transistors höher gewählt als die Größe des Widerstandes R3. Diese Bemessungsbeschränkungen
bewirken, daß die Abfallverzögerungszeit nicht beliebig hoch gewählt werden kann.
Diesem Mangel zu begegnen, ist bereits vorgeschlagen worden, daß parallel zu dem
Widerstand des RC-Gliedes ein weiterer Widerstand und in Reihe mit diesen beiden
weiteren Widerständen ein weiteres elektronisches Schaltelement nach Art von Röhren,
Transistoren oder steuerbaren Gleichrichtern geschaltet ist und daß dieses elektronische
Schaltelement gleichzeitig mit dem elektronischen ersten Schaltelement aus- und
einschaltet. Es wird dadurch bewirkt, daß der Entladewiderstand, des RC-Gliedes
sehr hoch bemessen werden kann, ohne auf den Verstärkungsfaktor des Transistors
Rücksicht nehmen zu müssen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein weiteres unter Betriebsspannung
durchgesteuertes elektronisches Schaltelement vorhanden, dessen Steuerelektrode
mit der Ausgangselektrode des ersten Schaltelementes gekoppelt ist und dessen Eingangskreis
den Entladestrecken sowohl der mit dem Relais in Reihe liegenden Kapazität als auch
der dem RC-Glied zugehörigen Kapazität mindestens teilweise parallel geschaltet
ist.
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Die F i g. 2 zeigt eine derartige Schaltung, bei der zwei einander
komplementäre Transistoren T1 und T2 als Schaltelemente verwendet sind, deren Emitter
an je einem Pol der Betriebsspannung liegen und die Basis des Transistors T2 über
einen Kopplungswiderstand R6 mit dem Kollektor des Transistors T1 verbunden ist.
Hierdurch wird über die Verlängerung der Verzögerungszeit hinaus noch ein steileres
Umschalten von T1 erreicht. Der Widerstand R2 kann nahezu beliebig hochohmig gewählt
werden, da der geringste Basisstrom von T1 über R2 von dem Transistor T1 verstärkt
wird und durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2 fließt, diesen wiederum
aufsteuert und dieser wiederum den Transistor T1 voll durchsteuert. Bei dieser Schaltung
fließt der Entladestrom der Kapazität C1 nach Ablauf der Verzögerungszeit nicht
nur über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T1 und den Widerstand R3,
sondern auch über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T1, den Widerstand R5,
dem die Kapazität C3 parallel geschaltet ist, und über die Kollektor-Emitter-Strecke
T2.
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Es ist eine Eigenart der im vorstehenden Absatz beschriebenen Schaltung
der F i g. 2, daß die Sperrung des Transistors T2 als sekundäre Wirkung der Sperrung
des Transistors T1 infolge der durch die Kapazität C2 gelieferten Gegenspannung
auftritt.
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Erfindungsgemäß kann ein weiteres RC-Glied einer kleineren Zeitkonstante
als das erste RC-Glied vorgesehen werden und der eine Belag der Kapazität dieses
weiteren RC-Gliedes an die Steuerelektrode des weiteren Schaltelementes gelegt werden,
während der andere Belag auf dem Potential von dessen Ausgangselektrode liegt. Ein
Beispiel für eine solche Schaltung ist in F i g. 3 wiedergegeben. Das RC-Glied besteht
aus der Kapazität C4 und den aus den Widerständen Re, R7 und Ra gebildeten Entladewiderstand.
Die Rückkopplung erfolgt über den zum Transistor T1 komplementären Transistor T8.
Solange die Betriebsspannung U, anliegt, haben sowohl der Transi!-stor T1 und R2
als auch der Transistor T, über R7 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
T1 durchgeschaltet. C2 ist über plus, die Diode D2, die Emitter-Basis-Strecke von
T, an positives Potential und über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors
T, an negatives Potential der Betriebsspannung U, gelegt und wird dementsprechend
aufgeladen. C4 liegt mit dem einen Belag unmittelbar an dem Pluspol der Betriebsspannung
U, und über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T, an dem Minuspol der Betriebsspannung.
Dadurch lädt sich C4 ebenfalls auf etwa die Betriebsspannung U, auf. Bei Abschalten
der Betriebsspannung Uo wird nunmehr der positiv aufgeladene Belag der Kapazität
C4 über Re unmittelbar an den Emitter des Transistors T3 gelegt, während der negativ
aufgeladene Belag von C4 unmittelbar an der Basis liegt. Der Transistor T3 wird
somit gesperrt. Im gleichen Sinn wird auch der Transistor T2 durch die an der Kapazität
C2 liegende Spannung gesperrt. C4 entlädt sich nun über die Widerstände R7, R3 und
R., und zwar wegen seiner kleineren zeitkonstante schneller als sich die Kapazität
C2 über den Widerstand R2, das Haftrelais RH und den Widerstand R1 entladen kann.
Sobald das Basispotential des Transistors T:, die Emitter-Basis-Schwellspannung
überschreitet, kippen beide Transistoren über die Rückkopplung zwischen T1, den
Kopplungswiderstand R" den Transistor T3, die Kapazität C2 und den Transistor T1
in den leitenden Zustand. Die Kapazität C1 gibt dann den Entladestoß, der das Haftrelais
RH zum Abfallen bringt.