DE1284991B - Elektronischer Zeitschalter mit grosser Abschalt-Zeitverzoegerung - Google Patents

Elektronischer Zeitschalter mit grosser Abschalt-Zeitverzoegerung

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DE1284991B
DE1284991B DE1966M0071971 DEM0071971A DE1284991B DE 1284991 B DE1284991 B DE 1284991B DE 1966M0071971 DE1966M0071971 DE 1966M0071971 DE M0071971 A DEM0071971 A DE M0071971A DE 1284991 B DE1284991 B DE 1284991B
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DE
Germany
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time
switch
capacitor
transistor
switched
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Pending
Application number
DE1966M0071971
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English (en)
Inventor
Hochreuther Karl
Vogel Wolfgang
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Metrawatt AG
Original Assignee
Metrawatt AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/28Modifications for introducing a time delay before switching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/18Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for introducing delay in the operation of the relay

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Zeitschalter mit großer Abschalt-Zeitverzögerung durch Kondensatorentladung zum zeitlich begrenzten Anschalten eines Verbrauchers an. eine Batterie..
  • Bei tragbaren, netzunabhängigen Meßgeräten, deren Aufbau und Schaltung den Einsatz einer zusätzlichen Hilfsspannung bedingt, z. B. bei Widerstandsmessern, wird die den Verbraucher darstellende Schaltung von einer eingebauten Batterie versorgt. Um Größe und Gewicht des Meßgerätes möglichst klein zu halten, ist man bestrebt, auch die Batterien möglichst klein zu h2ten.. Diese sind naturgemäß nicht für größere Dauerbelastungen geeignet und würden deshalb vorzeitig erschöpft, wenn sie bei Nichtgebrauch des Gerätes ständig an den Verbraucher angeschaltet wären. Man hat deshalb derartige Geräte mit einem »Ein-Aus«-Schalter versehen, mit dem die Batterie nur während der Benutzung des Meßgerätes eingeschaltet werden soll. In vielen Fällen wird aber während der praktischen Anwendung des Meßgerätes das Ausschalten vergessen, so daß das Gerät durch den schnellen Verbrauch der Batterie zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr einsatzfähig ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man bereits einen Druckknopf- oder lageabhängigen Schalter vorgesehen, mit dem die Batterie nur so lange eingeschaltet ist, wie der Knopf gedrückt wird oder wie das Gerät eine bestimmte Lage einnimmt.
  • Ein Schalter in Form eines Druckknopfes hat aber den wesentlichen Nachteil, daß die Bedienungsperson nur eine Hand für den Meßvorgang frei hat. Ein Schalter, dessen Schaltzustand-von der Lage des Meßgerätes abhängt, hat dieselben Nachteile wie ein Gerät das mit einem üblichen »Ein-Aus«-Schälter ausgerüstet ist, weil auch in diesem Fall die Batterie ständig am Verbraucher liegt, wenn das Meßgerät nach dem Gebrauch versehentlich in der Arbeitslage belassen wird.
  • Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden, und es wird statt dessen ein mit Hilfe eines Druckknopfes einschaltbarer elektronischer Zeitschalter mit großer Schgltverzögerungszeit vorgeschlagen, der selbsttätig nach einer einstellbaren Zeit die Batterie vom Verbraucher abschaltet.
  • Zeitschalter in Form von monostabilen Kippschaltungen sind an sich bekannt. Diese weisen aber den für den vorliegenden Anwendungsfall besonders schwerwiegenden Nachteil auf, daß die Schaltung auch in der stabilen Schaltlage, also bei Nichtgebrauch, ständig Strom verbraucht, weil einer der beiden Kippschaltungstransistoren immer durchgeschaltet ist. _ Ferner ist eine Verzögerungsschaltung mit einem. Schalttransistor in Emitter-Grundschaltungund mit einem RC-Glied bekannt, bei der beim Einschalten an Emitter und Basis des Transistors eine Kapazität mit einem solchen Potential gelegt wird, daß die schaltende Emittervorspannung mindestens teilweise kompensiert und über einen Widerstand abgeleitet wird. Ein Relais, dessen Anzugsspannung in der Höhe der Betriebsspannung liegt, bildet mit einem Widerstand einen Spannungsteiler für die Betriebsspannung. Die über dem Relais abfallende Teilspannung ist dabei höher als die Haltespannung des Relais. Ferner ist ein Schalter vorgesehen, der zum Anziehen des Relais den Widerstand kurzschließt, wobei parallel zum Relais der Emitter-Kollektor-Stromkreis des Transistors liegt. Seine Basis ist über einen Gleichrichter angeschlossen. Beim Anziehen des Relais wird an den Emitter einerseits und an die Diode andererseits eine im Ruhezustand des Schalters aufgeladene Kapazität mit solcher Polarität angelegt, daß der Emitterstrom so lange unterdrückt wird, bis die Kapazität über einen Aufladewiderstand bis zu einem gewissen Maße entladen ist. Der dann wieder einsetzende Emitterstrom reicht aus, um den Widerstand des Emitter-Kollektor-Kreises so weit abzusenken, daß das Relais kurzgeschlossen wird und wieder abfällt. Diese Schaltung hat den wesentlichen -Nachteil, °daß% sowohl der Kondensator als auch der vom Relais und einem Widerstand gebildete Spannungsteiler immer an der Betriebsspannung liegt, wodurch ständig ein Stromverlust eintritt. Außerdem ist es mit dieser Schaltung nicht möglich, durch wiederholtes Drücken des Druckknopfschalters eine Verlängerung der Einschaltdauer zu jedem beliebigen Zeitpunkt, also auch im bereits eingeschalteten Zustand, herbeizuführen. Schließlich ist die bekannte Schaltung verhältnismäßig aufwendig, weil bei ihr außer dem zweipoligen Umschalter auch noch ein Relais mit zwei weiteren Umschaltkontakten benötigt wird.
  • Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Schalter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, dessen Verbrauch im abgeschalteten Zustand praktisch Null ist. Diese Aufgabe wird nun gemäß der Erfindung mit den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Mitteln und Maßnahmen gelöst.
  • Die Erfindung ist im folgenden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben und in der Zeichnung dargestellt, wo F i g. 1 die Schaltung und F i g. 2 die konstruktive Ausbildung des Druckknopfschalters zeigt.
  • Gemäß F i g. 1 ist eine nicht näher dargestellte Batterie vorgesehen, die z. B. eine Spannung U von 9 V liefert. In Reihe mit der Batterie ist ein Kondensator C und ein Druckknopfschalter bzw. eine Taste 1 geschaltet. Durch Drücken der Taste wird der Kondensator C auf die Spannung U aufgeladen. Gleichzeitig erhält die Basis-Emitter-Strecke eines parallel zum Kondensator C geschalteten npn-Transistors T1 Spannung, die ihn öffnet. Als Folge davon erhält auch die Basis des zur Verstärkung dienenden pnp-Transistors T, eine negative Spannung und öffnet ebenfalls. Die Taste 1 braucht dabei nur sehr kurze Zeit gedrückt zu werden, weil der Kondensator C sofort aufgeladen ist. Nach dem Loslassen der Taste entlädt sich der Kondensator C langsam über die Widerstände R1, R2 und über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T1; die beiden Transistoren bleiben also weiterhin offen. Ist die Spannung am Kondensator und damit der Basisstrom des Transistors T1 auf einen bestimmten Wert gesunken, beginnt der Transistor Ti und als Folge davon auch der Transistor T2 zu sperren. Die Zeit vom Beginn des Sperrens bis zum vollständigen Sperren kann mit Hilfe des Widerstandes R2 variiert und, wenn nötig, ausreichend klein gehalten werden. Dabei ändert sich jedoch auch die Gesamteinschaltdauer, die außerdem von der Kapazität des Kondensators C und von der Größe des Widerstandes R1 bestimmt wird. Als Transistoren werden vorzugsweise Siliziumtypen verwendet, weil diese einen vernachlässigbar kleinen Reststrom haben und nur in geringem Maße temperaturabhängig sind. Sind die Transistoren geöffnet, ist auch der Verbraucher, der in F i g. 1 als Lastwiderstand RL dargestellt ist, an die Batterie geschaltet. Wird ein Ein- und Ausschalten mit steiler Flanke, also ein vergleichsweise plötzliches Ein- und Ausschalten des Verbrauchers RL gewünscht, dann ist an Stelle des Verbrauchers RL in die Emitterstrecke des Transistors T, ein Relais 3 zu schalten, wie es ersatzweise durch die gestrichelt gezeichneten Leitungen 4 dargestellt ist. Auf diese Weise können entsprechend größere Leistungen geschaltet werden.
  • Mit Hilfe einer Signallampe 5 oder einer anderen Signaleinrichtung kann der Schaltzustand des Zeitschalters angezeigt werden. Bei tragbaren Meßgeräten wird oft eine wesentlich höhere Spannung benötigt, als sie von der eingebauten Batterie geliefert wird. In diesem Fall werden die bekannten Gleichspannungswandler eingesetzt, die den Gleichstrom geringer Spannung zerhacken, hochtransformieren und gegebenenfalls wieder gleichrichten. Steht also eine solche hochtransformierte Spannung an sich schon zur Verfügung, kann als Signaleinrichtung auch eine an den Wandler angeschlossene Glimmlampe 5 a (F i g. 2 a) verwendet werden, die gemäß einer Weiterbildung der Erfindung innerhalb des als Hohlkörper ausgebildeten Druckknopfes 1 angeordnet wird.
  • In F i g. 2 a ist eine praktisch ausgeführte Form des Druckknopfschalters 1 im Schnitt dargestellt, während F i g. 2b die Ansicht auf den Druckknopf von oben bei entfernter Gehäusekappe 6 zeigt.
  • Der Druckknopf 1 ist aus durchscheinendem Kunststoff, der auch farbig sein kann, in Form eines zylindrischen Hohlkörpers 1 b ausgebildet, so daß in seinem Inneren die Glimmlampe 5a, die an der gedruckten Schaltplatte 7 befestigt ist, untergebracht werden kann. An der Drucktaste 1 ist ein federnder Kontaktbügel 8 befestigt, der die beiden als Teile einer gedruckten Schaltung ausgestalteten Kontakte a, b beim Niederdrücken in Richtung des Pfeiles 9 miteinander verbindet. Die Schraubenfeder 10 sorgt dafür, daß der Druckknopf 1 wieder in seine in F i g. 2 a gezeigte Ruhestellung zurückgedrückt wird. Am unteren Ende des Druckknopfes sind mehrere Führungsstifte 11 ausgebildet. Damit wird die Montage sehr vereinfacht, weil beim Zusammenbau des Schalters diese Stifte zunächst etwas nach innen gedrückt werden, so daß der Druckknopf entgegen der Wirkung der Schraubenfeder 10 so in die gedruckte Leiterplatte 7 eingeschoben werden kann, daß die an den Führungsstiften ausgebildeten Nasen 11a sich an der Rückseite der Leiterplatte 7 abstützen. Der komplette Schalter, bestehend aus elektrischem und mechanischem Teil, kann deshalb sehr einfach zusammenmontiert und gegebenenfalls abgeglichen werden und bildet für sich eine geschlossene Baugruppe.
  • Bei einer ausgeführten Schaltung wurde mit folgenden Daten eine Schaltzeit von etwa 75 Sekunden erzielt: U = 9 V; C = 2500 #t17; T1 = 2 N 2926 (BC 147 B) R1 = 12 k 52; T2 = 2 N 3703 (2 N 3906) R2 = 3,9 kQ; Durch Veränderung von R1 oder C kann die Schaltzeit variiert werden. Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise überall dort angewendet werden, wo durch kurzzeitiges Betätigen eines Schalters bzw. Drücken eines Knopfes ein elektrischer Stromkreis zeitweise eingeschaltet bleiben soll und sich selbsttätig wieder abschaltet. Diese Verhältnisse sind gegeben bei den Zeitschaltwerken für Treppenhausbeleuchtungen oder bei den von Hand zu bedienenden Signalanlagen für die Sicherung der Straßenüberquerung von Fußgängern. Bei diesen Anlagen besteht die Möglichkeit, die Stromversorgung mit Hilfe der bekannten Gleichrichterschaltungen auch aus dem Netz vorzunehmen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt: werden z. B. die beiden komplementären Transistoren vertauscht, so daß Ti ein pnp- und T2 ein npn-Transistor wird, so kann die Spannung U umgekehrt gepolt sein.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Elektronischer Zeitschalter mit großer Abschalt-Zeitverzögerung durch Kondensatorentladung zum zeitlich begrenzten Anschalten eines Verbrauchers an eine Batterie dadurch gekennzeichnet, daß durch Betätigen eines monostabilen Schalters (1, 8) ein Kondensator zum Zweck der Aufladung kurzzeitig in Reihe zu einer Speisespannungsquelle (U) schaltbar ist und daß ein Transistor (T1) über seinen Basiswiderstand (R1) mit seiner Steuerstrecke parallel zum Kondensator (C) und ein Entladewiderstand (R2) parallel zum Kondensator (C) und zur Steuerstrecke des Transistors (Tl) geschaltet ist.
  2. 2. Zeitschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dem Transistor (T1) nachgeschalteten komplementären Schalttransistor (T2), der in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Transistors (T1) im selben Sinne auf bzw. zu geschaltet wird und der den in der Emitter-Kollektor-Strecke liegenden Verbraucher (RL5) ein- bzw. ausschaltet.
  3. 3. Zeitschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lastwiderstand ein Relais (3) angewendet ist, das den Verbraucher einschaltet.
  4. 4. Zeitschalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (5), die zusammen mit dem Verbraucher anschaltbar ist und den Schaltzustand des elektronischen Schalters kennzeichnet.
  5. 5. Zeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Schaltzeit der Widerstand (R1) und/oder der Kondensator (C) veränderbar sind.
  6. 6. Zeitschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf (1) in Form eines Hohlzylinders (1 b) aus durchscheinendem Kunststoff hergestellt und in dessen Hohlraum eine Glimm- oder Glühlampe (5 bzw. 5 a) angeordnet ist.
  7. 7. Zeitschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckknopf (1) ein federnder Kontaktbügel (8) befestigt ist, der beim Eindrücken des Druckknopfes durch Überbrückung der Kontakte (a, b) den Kondensator (C) an die Spannungsquelle (U) schaltet.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0016854A1 (de) * 1979-03-20 1980-10-15 Leopold Kostal GmbH & Co. KG Zeitgeberschaltung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1156850B (de) * 1962-07-13 1963-11-07 Schaltbau Gmbh Verzoegerungsschaltung fuer Schalttransistor
DE1205142B (de) * 1963-07-02 1965-11-18 Philips Nv Verzoegerungsvorrichtung

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