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Elektronisches Zeitrelais Die Erfindung betrifft ein elektronisches
Zeitrelais mit einem zur Erzielung einer vorbestimmten Zeitverzögerung denenden`RC-Gled.
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Bei einem bekannten elektronischen Zeitrelais zur Zinsohaltverzögerung
wird ein Kondensator im Ruhezustand des Zeitrelais durch einen ihm parallelgeschalteten,
leitenden Transistor entladen gehalten. Tritt am Eingang des Zeitrela.is ein Impuls
auf, dann wird der Transistor gesperrt und eig weiterer Transistor durchlässig gesteuert;
über den weiteren Transistor erfolgt eine lineare Aufladung des KonJensstors. Die
Aufladung wird blendet, wenn die Durchbruchspannung
einer den Kondensator
über die Basis-Emitter-Strecke eines zusätzlichen Transistors parallelgeschalteten
Zenerdiode erreicht ist. In diesem Augenblick wird der zusätzliche Transistor leitend,
und an seinem Kollektorwiderstand entsteht ein um die ertrünschte Einschaltverzögerung
gegenüber dem Eingangsimpuls verzögertes Ausgangssignal. Nachteilig ist dieses bekannte
elektronische Zeitrelais unter anderem insofern, als die erzielbare Verzögerungszeit
von der Höhe der Batteriespannung abhängig ist. Ein weiterer Nachteil dieses Zeitrelais
besteht darin, daß zur Vermeidung von Auswirkungen von Störimpulsen auf der Batterieleitung
ein zusätzlicher Kondensator vorgesehen werden muß. Ein zusätzlicher Nachteil des
bekannten elektronischen Zeitrelais ist darin zu sehen, daß es verhältnismäßig viele
Transistoren benötigt, also verhältnismäßig aufwendig ist. Diese Nachteile des bekannten
elektronischen Zeitrelais lassen sich bei einem Zeitrelais mit einem zur Erzielung
einer vorbestimmten Zeitverzögerung dienenden RC-Glied dadurch vermeiden, daß gemäß
der Erfindung der Kondensator des RC-Gliedes einerseits über einen Ladewiderstand
mit dem einen Pol und über ein beim Auftreten eines Eingangssignals bet#tigtes Schaltglied
mit dem anderen Pol einer Betriebsspannungsquelle in Verbindung steht und andererseits
sowohl über einen Entladewiderstand und ein gleichzeitig mit dem erstgenannten Schaltglied
betätigtes, weiteres
Schaltglied mit dem einen Pol der Betriebsspannungsquelle
als auch mit dem anderen Pol der BetriebsBpannungsquelle über eine Diodenstrecke
einer Schwellwertschaltung verbunden ist, die nach der vorbestimmten Zeitverzögerung
ein gegenüber der Eingangssignal verzögertes Ausgangssignal erzeugt.
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Die Schaltglieder können in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein.
Beispielsweise können sie aus Relaiskontakten bestehen, insbesondere aus Kontakten
ein und desselben Relais. Einer derartigen Ausbildung der Schaltglieder wird man
meist dann den Vorzug geben, wenn das erfindungsgemäße elektronische Zeitrelais
als selbständige Schaltungsanordnung, beispielsweise in Form eines Zusatzgerätes,
eingesetzt werden soll. In einem solchen Falle lßßt sich nämlich infolge der durch
die Kontakte bewirkten, eingangsseitigen galvanischen Entkopplung ein Anschluß des
Zeitrelais an übrige Schaltungseinrichtungen ohne nennenswerte Schwierigkeit erreichen.
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Mitunter kann es auch zweckmäßig sein, die Schaltglieder als passive
oder aktive elektris&e Bauelemente, s.B. als Thyristoren oder Transistoren auszuführen.
Von dieser Möglichkeit wind man vorwiegend dann Gebrauch machen, wenn das erfindungsgemäße
elektronische Zeitrelais fester Bestandteil einer größeren Schaltungsanordnung ist,
also bereits bei der Bemessung dieser Schaltungsanordnung berücksichtigt erorden
ist.
Selbstverständlich ist es auch möglich, nur das eine . Schaltglied
als Thyristor oder Transistor auszuführen und als weiteres Schaltglied einen Relaiskontakt
zu vervrenden.
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Ist das eine mit dem Kondensator unmittelbar verbundene Schaltglied
ein Transistor, dann ist zweckmäßigerweise der Kondensator des RC-Gliedes an die
mit dem üblichen Arbeitswiderstand verbundene Elektrode des Transistors angeschlossen;
der Arbeitswiderstand ist vorteilhafterweise von dem Ladewiderstand gebildet.
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A13 vorteilhaft hat es sich erwiesen, in der Schwellwcrtschaltung
des erfindungsgemäßen elektronischen Zeitrelais ein elektronisches Relais vorzusehen.
Dieses elektronische Relais kann zweckmäßigerweise aus einem Kippverstärker mit
elektromechanischem Relais bestehen. Das Zeitrelais dreist in diesem Falle also
einen Kontaktausgang auf.
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Bei Bedarf kann bei dem erfindungegemäflen Zeitrelais bei entsprechender
Ausbildung der Schwellvertsehaltung _ auch ein elektronischer Ausgang vorgesehen
sein.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen elektronischen Zeitrelais dargestellt;in der Fig. 2 ist die
Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Zeitrelais anhand eines Diagrammen veranschaulicht.
Das
erfindungsgemäße elektronische Zeitrelais gemäT Fig. 1 enthält ein beispielsweise
als npn-Transistor ausgebildetes Schaltglied, das mit seinem Emitter an die 0-Volt-Klemme
der Betriebsspannungsquelle und mit seinem Kollektor über den den Ladewiderstand
bildenden üblichen Arbeitswiderstand R1 mit der positiven Klemme +Uo der Betriebsspannungsquelle
verbunden ist. Die Basis des Transistors T1 ist einerseits über einen Widerstand
R2 mit der 0'-Volt-Klemme der Betriebsspannungsquelle und andererseits über einen
Widerstand R3 und ein als Relaiskontakt k ausgebildetes, weiteres Schaltglied mit
der positiven Klemme +U, der Betriebsspannungsquelle verbunden.
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Mit dem Kollektor des Transistors T1 ist im Schaltungspunkt A auch
ein Anschluß eines Kondensators 01 verbunden, dessen anderer Anschluß an
einen Schaltungspunkt B herangeführt ist. Der Schaltungspunkt B steht über einen
Entladewiderstand R4 und den Relaiskontakt k einerseits mit der positiven-Klemme
+U o der Betriebsspannungsquelle und andererseits über eine von der Diode D1 und
der Basis-Enitter-Strecke eines npn-Transistors T2 gebildetei Diodenstrecke einer
Schwellwertschaltung S mit der 0-Volt-Klemme der Betriebsspannungsquelle in Verbindung.
1)er@npn-Transistor T2, der die Eingangestufe einer Schwelliyertschaltung S bildet,
ist hinsichtlich seines Kollektors
sowohl über einen Widerstand
R5 und den Relaiskontakt k mit der positiven Klemme +U o der Betriebsspannungsquelle
als auch andererseits unmittelbar mit der Basis eines ersten Transistors T3 eines
Impedanzwandlers verbunden. An den Kollektor des Transistors T3 ist ein Widerstand
R6 und eine weitere Diode D2 angeschlossen, die auch mit der Basis eines zureiten
Transistors T4 des Impedanzwandlers in Verbindung steht. Im Kollektorkreie des zweiten
Transistors T4 ist ein elektromechanisches Relais M angeordnet. Ein Kontakt m des
Relais M wird betätigt, wenn die vorbestimmte Zeitverzögerung erreicht ist.
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Die Wirkungsweise des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen elektronischen Zeitrelais ist folgende: Im Ruhezustand des
Zeitrelais, d.h. vor seinem Start, ist der Relaiskontakt k offen. Der Transistor
T1 ist dann gesperrt, und der Kondensator 01 ist über einen von dem Ladewiderstand.
R1, der Diode D1 und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2 gebildeten Stromkreis
aufgeladen. Der Schaltungspunkt A liegt `dann auf dem Potential +Uo der positiven
Klemme der Betriebsspannungsquelle und der Schaltungspunkt B etwa auf dem Potential
der 0-Volt-Klemme der Betriebsspannungequelle, wenn man die Schwellspannungen der
Diode D1 und des Transistors T2 vernachlässigt.
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Wird der Relaiskontakt k beim Start des erfindungsgemäßen
elektronischen
Zeitrelais geschlossen, dann wird der Transistor T1 leitend, und das Potential am
Schaltungspunkt A geht auf etwa 0 Volt zurück, wenn man den Spannungsabfall
an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T1 unberücksichtigt läßt. Die Verminderung
des Potentials am Schaltungspunkt A bewirkt ein Absinken des Potentials am Schaltungspunkt
B auf -U.. Das Potential am Schaltungspunkt B springt also bei Leitendwerden des
Transistors T1 von 0 auf -U..
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Der Kondensator 01 beginnt sich deshalb über den Entladewiderstand
R4 und den geschlossenen Relaiskontakt k nach einer e-Funktion zu entladen, wie
dies in der Fig. 2 in einem Diagramm wiedergegeben ist. Die Spannung uB(t) am Schaltungspunkt
H ändert sich dabei gemäß folgender Gleichung
in der mit t die Zeit bezeichnet ist.
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Erreicht die Spannung uB' t) am Schaltungspunkt H etwa den
Wert 0 V, dann wird der Transistor T2 leitend, wodurch der Impedanztrandler derart
beeinflußt wird, daß das Relais M anspricht und seinen Kontakt m schließt.
Die Zeit zwischen dem Start des Zeitrelais, d.h. dem Schließen des Relaiskontaktes
k, und dem Betätigen des Releb F wird die Verzögerungszeit T genannt. Über den Wert
von etwa 0 V kann
die Spannung uB@t) wegen der Gleichrichterwirkung
der Diodenstrecke der Schwellwertschaltung S nicht ansteigen.
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jfie oben bereits ausgeführt wurde, gilt nach Ablauf der Verzögerungszeit
T uB.T) = ß r2) Aus dieser Gleichung (2) folgt mit Gleichung (1)
Nach der Verzögerungszeit T aufgelöst, ergibt sich dann T = R4#01 # 1n 2 (4) Diese
Gleichung (4) zeigt, daß die Verzögerungszeit T von der Betriebospannung U, unabhängig
ist. Die Wblerbereitschaftszeit den erfindungsgemäßen elektronischen Zeitrelnio
ist durch die Zeitkonstante R1-C1 bestimmt. Durch die Erfindung ist ein elektronisches
Zeitrelais geschaffen, bei den ein .auf die Betriebsspannung aufgeladener Kondensator
beim Start des Zeitrelais mit der Betriebsspannung in Reihe geschaltet und über
einen an der Betriebospannung liegenden Widerstand umgeladen wird, 20utn eine von
der Höhe der Betriebsspannung und von Störbeeinflussungen weitgehend unabhängige
Verzögerung zu erzielen: