DE1762260B2 - Elektronisches relais insbesondere zur verwendung als telegraphenuniversalrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Relais, insbesondere zur Verwendung als Telegraphenuniversalrelais, bestehend aus mindestens einem Eingangskreis, einem Ausgangskreis und einem Oszillator, die über einen Transformator miteinander magnetisch gekoppelt, jedoch voneinander galvanisch getrennt sind, wobei der Schwingungszustand des Oszillators je nach der Polarität des an den Eingangskreis gelegten Signals gedämpft oder ungedämpft ist. wobei der gedämpfte Zustand durch Kurzschließen der Eingangswicklung des Transformators über einen Transistor erzeugt wird, und demgemäß ein über einen Gleichrichter angesteuerter Ausgangssteuertransistor leitend oder gesperrt ist. Das Relais besteht also nur aus statischen Elementen, insbesondere aus Halbleitern.

Die Vorteile der elektronischen Relais gegenüber den gebräuchlichen elektromechanischen Relais, insbesondere ihre geringe Ansprechzeit in Verbindung mit einer Umschaltzeit, die nahezu Null ist, ihr geringer Bedarf an Erregungsleistung sowie das Wegfallen aller Probleme bezüglich Einstellung. Abfallen, Verschleiß und Kleben der beweglichen Kontakte sowie hinsichtlich der Auslösung von Lichtbogen und der damit verbundenen Überspannung sind bekannt.

N./ch ausgeprägter finden sich diese Vorteile bei elektronischen Relais, bei denen Halbleiterelemcnte verwendet werden, deren Eigenschaften hinsichtlich Größe. Spannungs- und Speiseleistungsbcdarf. Kostenaufwand und vor allem hinsichtlich der Betriebssicherheit ebenfalls bekannt sind.

Ciie bisher bei Tclegraphcnschaltungen. Fcrnsprcchschaltuncen oder technischen Schaltungen an Stelle der üblichen elektromechanischen Relais verwendeten elektronischen Relais haben jedoch gegenüber diesen folgende Nachteile: Sie gewährleisten nicht die galvanische Trennung des Eingangs- und Ausgangskreises und sind überdies für Verzerrungen des Eingangssignals sehr empfindlich.

Zur Beseitigung dieser Nachteile sind schon elektronische Relais anderer Bauart bekanntgeworden, die mindestens einen Eingangskreis, einen Ausgangskreis und einen Oszillator aufweisen, die über einen Transformator miteinander magnetisch gekoppelt, jedoch voneinander galvanisch getrennt sind, wobei der Oszillator je nach der Polarität des auf den Eingangskreis angelegten Signals frei oder gedämpft

schwingt, und in Abhängigkeit davon ein über einen Gleichrichter angesteuerten Ausgangssteuertransistor geöffnet oder gesperrt wird.

Der obenerwähnte Eingangskreis besteht im wesentlichen aus einem Transistor, dessen leitender bzw. gesperrter Zustand von der Polarität des Eingangssignals abhängt und durch dessen nicht gesperrte Emitler-Kollektor-Strecke eine getrennte Wicklung des Transformators kurzgeschlossen ist. Auf diese Weise wird die Blockierung des obenerwähnten Oszillators durch Verminderung des Kopplungskoeffizienten seiner über den Transformator angekoppelten Wicklungen auf rein magnetischem Wege durchgeführt.

Dieses bekannte Relais weist die obenerwähnten Nachteile nicht mehr auf, da die Umschaltung des Ausgangskreises nicht mehr durch das Eingangssignal, sondern durch ein Signal bewirkt wird, das von einem in das Relais eingebauten, von ihm g?\yanisch getrennten Oszillator geliefert wird, dessen Betrieb vom Eingangssignal abhängt. Dadurch wird eine galvanische Trennung von Eingangs- und Ausgangskreis erreicht. Außerdem wird durch die Steuerung des Oszillators durch die Polarität des Eingangssignals jeglicher Einfluß von Störungen oder Verzerrungen, welches dieses beeinträchtigen können, ausgeschaltet. Schließlich bietet die Wiederherstellung des Eingangssignals durch den Oszillator weitreichende Möglichkeiten, hinsichtlich der Regenerierung der korrekten Signalform und hinsichtlich der Verstärkung des Vignals.

Die zur Verwendung an Stelle der bei Telegraphen-, !"ernschreib-, Fernsprechschaltungen oder anderen technischen Schaltungen gebräuchlichen elektromechanischen Relais bestimmten elektronischen Rehiis müssen nun häufig ein an ihren Eingangskreis angelegtes, sogenanntes Einfachstromsignal in ein ■•on ihrem Ausgangskreis abgegebenes, sogenanntes Doppelstromsignal umsetzen können. Demnach besitzen bekannte elektronische Relais dieser Art einen Ausgangskreis mit zwei symmetrischen Schaltzweigen entgegengesetzter Polarität, von denen je nach der Polarität des zugeführten Einfachstromsignals jeweils nur einer erregt werden darf. Gleichzeitige Erregung ihrer symmetrischen Ausgangsschaltzweigen muß unbedingt verhindert werden, damit die gewünschte Abhängigkeit der Polarität des gelieferten Ausgangssignals von der Polarität des zugeführten Eingangssignals ohne Unterbrechung sicher gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein elektronisches Relais zu schaffen, das dieser Forderung genügt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch uclöst. daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausuangsteuertransistors in Reihe mit einem Widerstand zwischen den positiven und negativen Pol einer Spannungsquelle geschaltet ist. die einen geerdeten Mittelabgrifl aufweist, der mit dem zwischen dem Ausgangssteuer-Transistor und dem mit diesem in Reihe liegenden Widerstand liegenden Verbindungspunkt über einen gemeinsamen Vorwiderstand und über zu diesem parallelliegende Basis-Emittcr-Strccken von zwei Sperrtransistoi.vn verschiedenen Leitfähigkeitstyps verbunden ist. durch deren Emitter-Kollektor-Strccken jeweils der Betrieb eines positiven bzw. negativen Schait/.weigcs des Ausgangskreises gesteuert wird.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß unter allen Umständen jeweils nur einer der zwei Sperrtransistoren leitend wird, da der durch ihren gemeinsamen Vorwiderstand gelieferte Spannungsabfall eine und dieselbe Polarität sicherstellt. Dadurch wird erreicht, daß jeweils nur einer der Schaltzweige des Ausgangskreises erregt werden kann.

Die zur Verwendung an Stelle der bei Telegraphen-, Fernschreib-, Fernsprechschaltungen oder anderen technischen Schaltungen gebräuchlichen elektromechanischen Relais bestimmten elektronischen Rein lais müssen ferner Ausgangskreise besitzen, die im leitenden Zustand einen sehr geringen inneren Spannungsabfall aufweisen, der dem eines geschlossenen Kontaktes vergleichbar ist. Hierbei hat eine starke Verringerung des ohmschen Widerstandes der Last

beispielsweise infolge eines Kurzschlusses eine beträchtliche Erhöhung des Stroms im Ausgangskreis und durnit in den diesen Ausgangskreis steuernden Elementen zur Folge. Nun siiv jedoch die Halbleiter allgemein sehr empfindlich für Überströme, die eine

übermäßige Erwärmung zur Folge hat, die wiederum zu einem Durchschlag und damit zur endgültigen Zerstörung der Halbleiter führt.

Ls ist deshalb unbedingt erforderlich, bei einem statischen Relais Vorkehrungen zu treffen, durch welche eine Überlastung der Halbleiterelemente und insbesondere der auf einer verhältnismäßig hohen Leistungsstufe arbeitenden Umschaltelemente, die den Ausgangskreis steuern, %'erhindert wird.

Die Wirkung der bekannten Schutzverfahren mit-

tels eines nichtlinearen Elementes, beispielsweise eines Eisen-Wasserstoff-Elementes ist auf Grund der in bezug auf die Zeitkonstanten der Halbleiterelemente zu hohen Zeitkonstanten dieser Elemente nicht ausreichend.

Die Strombegrenzung durch ein aktives Element, das als variabler Widerstand arbeitet, führt zu übermäßigen Erhitzungen. Dadurch wird das Problem nur verschoben: Es sind Kühleinrichtungen vorgesehen, deren Abmessungen mit den bei Relais üblichen Normen nicht vereinbar sind.

Um diese Nachteile zu vermeiden, muß in den meisten Fällen der Minimalwert der Lastimpedanz so beschränkt werden, daß die betroffenen Halbleiter den maximalen Strom bei der ungünstigen Betriebstemperatur ohne Beschädigung aushalten können.

Tm speziellen Fall von Relais für Telegraphensendungen besteht die Lastimpedanz im wesentlichen aus der Scheinimpedanz des Empfangsgerätes, das -ich am Ende einer Telegraphenleitung großer Länge befindet, in der Kurzschlüsse beispielsweise durch Fehler in dei Isolation gegen Erdt in Nachbarschaft des Senders auftreten können. Das bedeutet, daß ein derartiges Relais der Gefahr eines glatten Kurzschlusses eingesetzt ist.

Deshalb sind die erfindungsgemäßen elektronischen Relais mit Halbleitern und insbesondere die für TeIegraphenumschaltungen verwendeten Palais mit Einrichtungen verschen, welche jegliche Beschädigung der Lastumschalthalbleiter bei einer heftigen und starken Verringerung der Scheinimpedanz des Lastkreises verhindern. Das wird dadurch erreicht, daß die Emitter-Kollektor-Strecke jedes Sperrtransistors mit dem positiven bzw. negativen Pol der Spannungsquellc über Spannungsteiler aus Widerständen verbundcn ist. die jeweils die Vorspannung für einen Umschalttransistor und einen Schutztransislor liefern, dessen durch einen Schutzwiderstand zur Strombegrenzung überbrückte Emittcr-Kollcktor-Strecke

mit der des Umschalttransistors zwischen der ent- Eingangs- und Ausgangssignal nur eine Polaritätssprechenden Spannungsquelle und einer gemeinsamen abhängigkeit besteht. Auf diese Weise kann der Ein-Ausgangsklemme in Reihe geschaltet ist, und dem gangskreis auf den Empfang von sehr schwachen zum Unterbrechen seines leitenden Zustandes ein Signalen angepaßt werden, während der durch die dem entsprechenden Schaltzweig zugehöriger Über- 5 Batterie D gespeiste Ausgangskreis ziemliche starke Stromdetektor zugeordnet ist. Signale liefern kann, so daß diese gut übertragen Somit wird bei zufällig auftretenden Überströmen. werden können. Die Eigenschaften eines derartigen die den Umschalttransistor beschädigen könnten, Telegraphenrelais können zur Trennung der Verdadurch, daß der Schutzwiderstand automatisch mit bindungsleitungen der Endgeräte, zum Übertragen diesem Transistor in Reihe geschaltet wird, so gut io des Wertes der Speisespannungen, zur Verstämine wie augenblicklich die Stromstärke auf einen für den und/oder Regenerierung der Signale, zur Anpassung Transistor erträglichen Wert reduziert, wobei die Ursache des anfänglichen Überstromes keine Rolle

spielt.

neuer Geräte an bereits existierende Anlagen und zur Kombinierung mehrerer Eingangs- und/oder Ausgangskreise u. dgl. ausgenutzt werden.

Ein bekanntes elektromechanisches Relais, wie das in F i g. 2 dargestellte Relais, besitzt verschiedene dieser Eigenschaften. In der Tat bestehen sein Eingangs- und Ausgangskreis aus einem mit den Eingangsklemmen El, El verbundenen Steuerelektro-

Der obenerwähnte Überstromdetektof kann dabei 15 aus einem Abtasttransistor bestehen, dessen Steuerspannung an einer mit der Emitter-Kollektor-Strecke des zu schützenden Umschalttransistors in Reihe geschalteten, vorzugsweise nichtlinearen Impedanz ab- _ _

gegriffen wird und dessen Emitter-Kollektor-Strecke »o magnet E bzw. aus einem Satz Umschaltkontakte S, mindestens einen der Spannungsteilerwiderstände der von der Batterie B gespeist ist und mit den Aus überbrückt. gangsklemmenSl, 52 verbunden ist; das Übertra-

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich ßtingsorgan T besteht aus einem Gestänge oder aus

aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. einem anderen Mechanismus, der den Elektro-

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das das Prinzip der as magnet E mit dem Umschalters verbindet, welche

Zwischenschaltung eines Informationsübertragungs- somit mechanisch miteinander verbunden, aber elek-

kreises und der galvanischen Trennung zwischen dem trisch voneinander getrennt sind.

Eingangs- und Ausgangskreis eines Telegraphen- Das bekannte elektromechanische Relais bietet \c-

relais zeigt;

doch zahlreiche Nachteile, die im wesentlichen mit

Fig 2 zeigt zum Vergleich die Anwendung dieses 30 der für die Erregung des Elektromagneten Eerforder- Prinzips bei einem bekannten elektromechanischen liehen Stärke des Signals und der Kontaktqualität cks Relais^ Umschalters 5 zusammenhängen. Ferner haben die

elektromagnetische Trägheit des Eingangskreiser, und die mechanische Trägheit des Ausgangskrsises ür-er-35 mäßig lange Umschaltzeiten zur Folge.

Zur Beseitigung dieser Mangel wurde vorge schlagen, vollständig statische Telegraphenrelais zu verwenden, bei welchen die Übertragung der Pola rität und der Amplitude der Eingangssignale auf den 40 Ausgangskreis auf rein elektrischem Wege durchgeführt wird. Bei der Herstellung solcher statischer Relais stößt man jedoch auf große Schwierigkeiten, wenn man die interessantesten Eigenschaften elektro- mechanischer Relais, die wählbaren Amplituden der 45 Ein- und Ausgangssignale bzw. die Wählbarkeit ihre« Amplitudenverhältnisses und die wahl •'eise Abhängigkeit der Polaritäten der Eingangs- und Ausgangssignale und gleichzeitig die galvanische Trennung <-

Eingangs- und Ausgangskreis beibehalten will. Die

ein Generator G einen Steuergleichstrom liefert, der 50 Verstärkung der Stufen des Signals erfordert nümlieV positiv, null oder nesativ ist. indem als Bezug einer nicht nur das Vorhandensein einer elektrisch- ' der beiden Drähte genommen ist. der auf das Potential des Mittelabgriffs einer Telegraphenbatterie gebracht ist. Der Eingangskreis E ist über ein übertrasunssorsan T mit dem Ausgangskreis S gekoppelt. 55 gemeinsamen Bezugspunkt erfordert, dessen" Klemmen Sl. 52 über eine Telegraphen- Um sich von diesen beiden Bedingungen be freier

leituna L mit der Verbraucherlast Z verbunden ist. zu können, wurde vorgeschlagen, den Eingangs- unt Der als symmetrisch angenommene Ausgangskreis S Ausgangskreis des Relais über ein galvanisch tren wird von. der Tf*'.e2raⁿhenbatterie B so gespeist, daß nendes Informationsühertraeunssoraan miteinancki einer der Drähte der Leitung L, beispielsweise der 60 zu koppeln, welches aus einem einfachen Transferan die Klemme S 2 angeschlossene Draht, an das mator besteht, wobei der gemeinsame Bezugspunk Potential des MittelabgrifTs der Telegraphenbatterie beispielsweise von dem Potential des Mittelabgriff: seiest ist und als Bezug dient und der andere in der Telegraphenbatterie aebildet ist. F i g. 3 zeigt e;r Ruhestellung nach Belieben positiv oder negativ sein derartiges statisches Tefegraphenrelais. das berc-ii: kann. Das Organ T bewirkt die einfache Übertragung 65 in der französischen Patentschrift ! 387 2-!·2 benenne der vom Eingangskreis aufgenommenen Information ben wurde. Der Eingangskreis E dieses Relais besteh auf den Ausgangskreis 5. so daß die beiden Kreise aus einer Nebenschlußschaltung, durch welche da voneinander setrennt sind und folglich zwischen dem an die Klemmen £1. El anseleate zackenförmigs

F i g. 3 eine Einzelheit der Schaltung eines bekannten elektronischen Relais, bei der dieses Prinzip angewandt ist,

Fig. 3A, 3B und 3C graphische Darstellungen, welche die Arbeitsweise des elektronischen Relais gemäß F i g. 3 veranschaulichen,

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen elektronischen Relais,

F i g. 5 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektronischen Relais,

F i g. 6 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektronischen Relais, welches mehrere Aufgaben erfüllt.

Das in F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt die Funktionsweise eines idealen Aufbaus eines Universaltelegraphenrelais. Dieses Relais besitzt einen Eingangskreis E, an dessen Klemmen El und E2

Energiequelle, sondern auch die Verwendung \ ·:" aktiven elektronischen Elementen, wie Transistoren deren Betrieb von der Polarität abhängt und ein;."

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Signal in an den Primärkreis eines Transformators T wenn dieses erheblich gestört ist, und die durch angelegte wechse'nde Rechteckimpulse umgeformt Blockierung und Freigabe des Oszillators O bewirkwird. Die von der Sekundärwicklung des Transfor- ten Umkehrungen der Polarität gehen äußerst schnell mators empfangenen Impulse werden zur Steuerung vor sich. Da die Blockierung des Oszillators O nur des Leitzustandes eines in eine Detektorschaltung D 5 eine sehr geringe Leistung erfordert, ist die Stärke eingeh?! ten Transistors gesteuert, weiche ihrerseits des Eingangssignals nicht kritisch, so daß das Relais den LeiUustand der positiven und der negativen stark abgeschwächte Signale korrekt empfangen Schaltzweige eines von einer Batterie B gespeisten kann. Die Stärke des Ausgangssignals ist unabhängig symmetrischen Ausgangskreis umschalte?, Auf diese von der des Eingangssignals und kann beliebig ge-Weise gestattet der Transformator T die Übertragung io wählt werden, da sie nur von dem Aufbau des Ausder Information vom Eingangskreis E auf den Aus- gangskreises abhängt, die von dem Eingangskreis «angskreis S und bewirkt gleichzeitig deren galva- elektrisch unabhängig ist. Infolge seines Aufbaus nische Trennung und eine beliebige Abhängigkeit eignet sich das erfindungsgemäße Relais ausgezeichder Polarität der Eingangs- und Ausgangssignale. net zum Anbau von zusätzlichen Eingangs- und/

Die graphischen Darstellungen Fig. 3 A, 3B und 15 oder Ausgangskreisen zur Erfüllung komplexer Auf-

3 C veranschaulichen die Funktionsweise des gaben. Auf Grund dieser Eigenschaften läßt sich das

statischen Teleeraphenrelais gemäß Fig. 3: Die an erfindungsgemäße statische Telegraphenrelais uni-

die Klemme El des Eingangskreises E, an die versal anwenden.

Klemme 71 der Primärwicklung des Transforma- Fig. 5 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel tors Γ und an die Klemme Sl des Ausgangskreises S ao eines erfindungsgemäßen statischen Telegraphenangelegte Spannungen sind in Abhängigkeit von der relais. Dieses Relais, dessen Aufbau dem Block-Zelt / aufgetragen· Die Klemmen E2 und S2 liegen schaltbild von Fig. 4 entspricht, besteht im wesentdabei am Mittelabgrift der Telegraphenbatterie, der liehen aus einem Eingangskreis E und einem Steuerdas Bezuespotential darstellt. Man sieht, daß die kreis CE. der mit dem Transformator T des aus dem Funktionsweise des Relais gemäß Fig. 3 absolut be- as Oszillator O und dem Gleichrichter D bestehenden friedigend so lange es ein Signal in korrekter Form Umformers gekoppelt ist. Dieser Gleichrichter D erhält" das beispielsweise von einem Relais derselben speist Ausgangssteuerkreise CS, die ihrerseits den Ausführung erzeugt wurde, daß es aber bei Störungen Betrieb der positiven oder der negativen Ausgangsdes empfangenen Signals praktisch unbrauchbar ist. schaltzweigeS (■«-) bzw. S (-) steuern, die an den

Zur Vermeidung dieses Nachteils und somit zur 30 positiven bzw. den negativen Pol der Telegraphen-Unterdrückung der Folgen der Störungen des Ein- batterie B angeschlossen sind.

«rmgssi^nals wird der Ausgangskreis des Relais er- Der Eingangskreis E besitzt einen ohmschen Wi-

findungsgemäß nicht mehr ausgehend von Polaritäts- derstand Λ1. der zwischen die Eingangsklemmen E1

u'Tikehrungen wie bei dem Relais gemäß Fig. 3. und El geschaltet ist und dem ein Glättungskonden-

s-ndern direkt ausgehend vom Zustand der Polarität 35 satorCl parallel geschaltet ist. Der Eingangssteuer-

s-'bst des an den Eingang angelegten Signals ge- kreis CE besteht aus einem Umschalttransistor Q1,

s-uert Zu diesem Zweck "besitzt ein erfindungsge- dessen Emitter-Basis-Strecke durch die Spannung an

miSes" Relais einen oder mehrere Oszillatoren, die den Anschlüssen des Widerstandes R1 vorgespannt

eine Spannung von geeigneter Amplitude und Rieh- ist und dessen Emitter und Kollektor direkt über

tun« erzeugen"und vom Eingangskreis galvanisch ge- 40 eine Wicklung Nl des Transformators T miteinan-

trcnnt sind", jedoch von der" Polarität des an diesen der verbunden sind

angelegten Signals gesteuert sind: diese Oszillatoren Der Oszillator O besteht im wesentlichen aus einem

bewirken direkt od"er nötigenfalls über Verstärker- n-p-n-Transistor Q1. dessen Emitter über einen Wi-

stufen die Steuerung des "Ausgangskreises zur Er- derstand R 2 mit dem negativen Pol der Telegraphen-

zeuoung eines Signals von geeigneter Polarität und 45 batterie B und dessen Kollektor mit dem Mittelab-

St'irke" " " "" ^{ariff dieser} Batterie über einen Vorwiderstand und

Das statische Telegraphenrelais, dessen Block- einen aus einem Kondensator C2 und einer Wickscniltbild in Fi" 4 "dargestellt ist. besitzt somit lung .V2 des Transformators Γ bestehenden Resotin-"n' aus einem "durch eine Batterie B gespeisten nanzkreis verbunden ist. Die Basis des Transistors Oscillator O bestehenden Umformer, der über einen 5° β2 wird durch eine Spannungsteilungsbrücke R'2. Transformator Γ mit einem Detektor D gekoppelt R 2 kontinuierlich und durch eine Rückkopplungfet. dessen Aufspannung an einen die Polarität wicklung Λ 2 wechselnd vorgespannt.
<es vom Au-ancskrei< S gelieferten Signals steuern- Der Gleichrichter D besteht lediglich aus einer von lien Kreis CS%neeIe£t ist." Die Betriebsart des Um- einer Wicklung: Λ/31 des,Transformators T gespeisten former* und dam"it die Polarität des Ausgangssignals 55 Diodenbrucke DI bis D 4. Die pos.tive Klemme der »•erden durch Blockierung des Oszillator, O ge- Gleichnchterbrucke Dl b.s D 4 ist mit dem positiven It-u-rt w-nn ein Sion-Ί mit bestimmter Polarität an Pol B (-) der Telegraphenbattene verbunden, wo- «ieV Eingangskreis £ angelegt ist. das zu diesem bei die gleichgerichtete Spannung über einen Schutz-Zweck mit einem mit dem transformator T gekop- ^^^^™™^™§^n_aen^or pelten Steuerkreis CE versehen ist. . " ^{Li a}™"'^J~'f fcm_i-.,-Bas._s-Si.e«-Nc ^emes Tran-

Ein derartiges Relais erfüllt nicht nur die an ein s.siors Q3 angelegt wird

Tek-ranhenrelais stellten Anforderungen, sondern Der Transistor Q3 bildet die Eingar.gsstufe eines

i<t auch "S von cfen obenerwähnten Nachteilen der Ausgangssteuerkreises CS der unter anderem aus

bi-h-»r hekanm-n statischen Tek-raphenrelais. Der zwei Trans.storen β4. Q₅ besteht, welche jeweils die

Tr^ortZTr iwäniSstlt nänfich eine voll- *₅ Betriebsart der positiven und der negativen Scha·t-

«ändige galvanische Trennung vom Eingangs- und zw ^e S (--^. 5 (- des Ausgangskre,^ des

Aiisoan«t-r'U· Hi^ Pnlirität des Ausgangssienais ist Relais steuern. Die Emitter der Transistoren OA

ÄÄ SKSÄnals abhängig- selbst «n-p-n-Transistor) und 05 (p-n-p-Transistor, suid

mit dem geerdeten Mittelabgriff der Telegraphenbatterie verbunden: ihre Emitter-Basis-Strecken sind an die Anschlüsse eines Vorspannungswiderstandes /?3 für die Transistoren Q4 und QS angeschlossen, der einerseits an den positiven Pol B (^) der Batterie über einen Widerstand R 4 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangssteuertransistors Q3 und andererseits an den negativen Pol B ( ) der Batterie über einen Widerstand R S angeschlossen ist, dessen Widerstandswert erheblich größer als der des Widerstandes R 4 ist. Die Kollektoren der Sperrtransistoren QA und QS sind ihrerseits mit dem positiven Pol und dem negativen Pol der Telegraphenbatterie über Spannungsteiler R6-R'6 bzw. Rl-R'l verbunden, welche jeweils die Steuerspannungen des positiven Zweiges Λ" (■+-) bzw. des negativen Zweiges 5 ( ) des Ausgangskreises des Relais liefern.

Dieser ist nämlich symmetrisch, da die Ausgangsklemme 51 über zwei identische Zweige entgegengesetzter Leitrichtung mit dem positiven Pol B ( ^Λ ) und dem negativen Pol B ( ) der Telegraphenbatterie verbunden ist. wobei der positive Zweig im wesentlichen aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines p-n-p-Umschalttransistors Q ft. dessen Basis durch die Spannung am Spannungsteiler R 6, R 6' vorgespannt wird, und der negative Zweig im wesentlichen aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines n-p-n-L'mschalttransistors Ql besteht, dessen Basis durch die Spannung am Spannungsteiler Rl, R'l vorgespannt wird.

Die Umschalttransistoren Q6 und Ql sind jeweils gegen jede, beispielsweise durch einen Kurzschluß in der Leitung entstehende Überbelastung durch einen Schutzwiderstand R 8. R 9 geschützt, der durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines Schutztransistors Q 8. Q9 überbrückt ist: die Basis dieses Transistors Q8. Q 9 wird durch eine Spannung vorgespannt, die an einen Widerstand RW, Pll auftritt, der den Kollektorwiderstand eines als Überlastdetektors dienenden Abtasttransistors QlO. QIl darstellt, dessen Basis zu diesem Zweck durch die an einer vorzugsweise nichtlinearen, der Emitterstrecke des zu schützenden Umschalttransistors Q6, Ql in Reihe geschalteten Impedanz X10. XW auftretenden Spannung vorgespannt wird. Die Impedanzen .Y10, X11 werden vorteilhafterweise durch einen Kondensator ClO, CIl überbrückt, der die Aufgabe hat, ein Ansprechen der Schutzeinrichtungen bei kurzzeitigen Überlastungen zu vermeiden, die dem geschützten L'mschalttransistor nicht schaden.

Das im vorstehenden beschriebene statische Telegraphenrelais arbeitet auf folgende Weise:

Das auszuwertende, durch Polaritätsumkehrung modulierte telegraphische Signal wird an die Klemmen £1. £2 des Eingangskreises angelegt, wobei eine dieser Klemmen das Bezugspotential führt. Je nachdem, ob die Klemme El in bezug auf die Klemme £2 negativ oder positiv ist. ist der Transistor Ql des Eingangssteuerkreises CE blockiert oder leitet, so daß die Wicklung N1 des Transformators T sich in einem offenen Kreis befindet oder kurzgeschlossen ist. Diese Umschaltung erfordert angesichts der Verstärkung durch den Transistor Ql nur eine sehr geringe Leistung, so daß Signale von sehr geringer Stärke korrekt empfangen werden können.

Befindet sich die Wicklung .Vl des Eingangssteuerkreises CE in einem offenen Kreis, so ist der Kopplungskoeffizient der Wicklungen .V 2. .V'2 ausreichend, um den Betrieb des Oszillators O zu gestatten.

Dadurch svird an den Klemmen der Wicklung /V 3 des Gleichrichters D eine Wechselspannung induziert, die durch die Diodeubrücke Dl bis D 4 gleichgerichtet wird und die Basis des Ausgangssteuertransistors Q 3 negativ vorspannt, der somit leitend ist. Umgekehrt, wenn die Wicklung /Vl durch den Transistor Ql kurzgeschlossen ist, reicht der Kopplungskoeffizient der Wicklungen Nl, /V'2 nicht aus, um den Betrieb des Oszillators O zu gestatten; der Gleichrichter D liefert somit dem Transistor Q3 keine negative Vorspannung, so daß dieser blockiert ist.

Wenn der AusgangssteuertransistorQ3 nicht leitet, fließt vom geerdeten Mittelabgriff der Telegraphe.ibatterie durch den Widerstand R 3 ein Strom /'(-), der über den Widerstand R 5 zum negativen PoIB (-) der Telegraphenbatterie zurückfließt, so daß die Emitter-Basis-Strecken der Sperrtransistoren Q4, Q5 negativ vorgespannt sind. Umgekehrt, wenn der Transistor Q3 leitet, sind die Emitter-Basis-Strecken der Transistoren Q4, Q5 positiv vorgespannt, da durch den Widerstand R 3 ein Strom fließ·. der gleich der Summe des bereits erwähnten Stromes i ( -) und eines Stromes / (■*-) ist. der von dein positiven PoIB (-*-) der Batterie über die Emitlera5 Kollektor-Strecke des Transistors Q 3 und den Widerstand R 4 zufließt; der ohmsche Wert dieses Widerstands R 4. der kleiner als der des Widerstandes R S ist. bewirkt, daß die Stärke des Stromes / ( - ) größer als die des Stromes / ( -) ist. Von den beiden Sperrtransistoren Q4 und Q5. die entgegengesetzten Typs sind, wird jeweils einer leitend, und zwar ie nach der Richtung des Spannungsabfalls im Widerstand R 3, d. h. je nach dem Leitzustand des Ausgangssteuertransistors Q 3, der seinerseits vom Betriebszustand des Oszillators O und damit von der Polarität des an die Eingangsklemmen Fl. El des Relais angelegten Signals abhängt.

Je nachdem, ob der Sperrtransistor Q4 oder der Transistor Q 5 des Ausgangssteuerkreises CS leitend ist, wird die an die Klemme 51 des Ausgangskreises angeschlossene Leitung durch den positiven Zweig S (-·-) oder den negativen Zweig 5 ( - ) diese·- Ausgangskreises gespeist. Wenn nämlich beispielsweise der Sperrtransistor Q4 leitend ist. wird der Umschalt transistor Q 6. der den positiven Zweig 5(^) steuert durch den Spannungsabfall am Widerstand R 6 lei tend gemacht, während der Umschalttransistor Q' des negativen Zweiges 5 ( —) blockiert ist. da diesen durch den im Kollektorkreis des seinerseits blockier ten Sperrtransistors Q5 befindlichen Widerstand R' keine positive Vorspannung geliefert wird. Umge kehrt, wenn der Transistor Q 5 leitend ist. wird di; Ausgangsklemme 51 durch den negativen Zweig S ( gespeist. Das bedeutet, daß die Polarität de Ausgangssignals, welche zw'schen der Klemme S und der mit dem Mittelabgriff der Telesraphenbatte rie verbundenen Klemme SZ auftritt, vom Leiizu stand des Ausgangssteuertransistors Q 3 und dami' wie bereits gesagt wurde, von der Polarität des a den Eingangsklemmen El. £2 angelegten Signal abhängt.

Wenn nun der positive ZweigS(-) oder der ncgc tive Zweig 5 ( —) des Ausgangskreises des ReIa; leitet, wird durch jede unnormale Stromerhöhur, beispielsweise infolge eines Kurzschlusses in der Le tung automatisch der Schutzwiderstand RS. R9 i dem betroffenen Zweig in Reihe geschaltet. Wen nämlich der Spannungsabfall in der Abtastimpedar

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ΑΊ(ϊ, ΛΊ1 groß genug ist, um den damit gekoppelten Steuerung von mehreren nachgeschalteten Stufen mit Abtasttransistor QlO, QIl leitend zu machen, er- mehreren Gleichrichtern versehen sein, von denen zeugt der Kollektorstrom dieses Transistors in dem jeder eine oder mehrere Arsgangskreise steuert. Widerstand R10, 7? 11 einen zusätzlichen Spannungs- Ferner können die Beschaffenheit und der Aufbau abfall, der zur Blockierung des Transistors Q 8, Q 9, 5 des Ausgangskreises geändert werden,
der bisher mit dem Widerstand R 8, R 9 parallel ge- Zur Veranschaulichung des weiteren An'vendungsschaltet war, ausreicht. Die Stärke des Leitungs- bereiches des erfindungsgemäßen Relais ist hi F i g. 6 stromes wird damit auf einen Wert zurückgeführt, ein Blockschaltbild eines komplexen Relais darder mit den Wärmeableitungsmoglichkeiten der Um- gestellt. Dieses Relais besitzt einen zweiten SteuerichalttransistorenQ?, Q 6 vereinbar ist, und — außer io kreis E'-CE' und einen damit verbundenen Umbei einem glatten Kurzschluß in der Leitung — bleibt former O'-T'-D', dessen Betrieb beispielsweise von die Informationsübertragung gewährleistet, wenn nur dem Eingangssteuerkreis CE des Hauptkreises aus das Verwertungsorgan ausreichend empfindlich ist. über einen Hilfskreis CA gesteuert wire¹. Die beiden Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf das oben Steuerkreise sind mit einem gemeinsamen Ausgangsbeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, son- 15 steuerkreis CS' in Reihe oder parallel gekoppelt, wodern läßt zahlreiche Abwandlungen an. So sind bei- bei die Spannungen gleiche oder entgegengesetzte tpielsweise, je nach den Typen der Transistoren Q1 Vorzeichen und gleiche Werte oder verschiedene und Q3, vier Kombinationen der Polaritäten der Wsrte in einer der beiden Richtungen haben können. Eingangs- und Ausgangssignale möglich, wobei als Durch die Verbindung der beiden Steuerkreise kann Bezugspunkt des Eingangssignals gleichermaßen die ao man am Ausgang nach Wunsch einen positiven oder Klemme El oder El genommen werden kann. Fer- negativen Ruhezustand erhalten, wenn der Hauptner kann der Gleichrichter D bei Betrieb des Oszil- eingangskreis E nicht gespeist wird. Ein derartiges lators O nicht eine negative, sondern eine positive Relais kann beispielsweise in einem Fernschreiber Spannung oder zwei symmetrische Spannungen, näm- zur Kombinierung der Funktionen des Empfangs, des lieh eine positive und eine negative liefern. An Stelle as Sendens, des Anschlags und des Aufdruckens verdes beschriebenen Oszillators O kann natürlich auch wendet werden. Selbstverständlich kann auch eine jeder beliebige andere Rückkopplungsoszillator mit größere Anzahl von Steuerkreisen miteinander komjeeigneten Merkmalen verwendet werden. Das Relais biniert werden; die Zahl der durchführbaren Kombikann ferner auch zur Erleichterung oder zur Er- nationen ist praktisch nur durch Kosten, Platzbedarf köhung des Unterscheidungsvermögens bei der 30 und Stromverbrauch beschränkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Relais, insbesondere zur Verwendung als Telegraphenuniversalrelais, bestehend aus mindestens einem Eingangskreis, einem Ausgangskreis und einem Oszillator, die über einen Transformator miteinander magnetisch gekoppelt, jedoch voneinander galvanisch getrennt sind, wobei der Schwingungszustand des Oszillators je nach der Polarität des an den Eingangskreis gelegten Signals gedämpft oder ungedämpft ist, wobei der gedämpfte Zustand durch Kurzschließen der Eingangswicklung des Transformators über einen Transistor erzeugt wird und demgemäß ein über einen Gleichrichter angesteuerter Ausgangssteuertransistor leitend oder gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ernitter-Kollektor-Strecke des Ausgangssteuertransistors (Q 3) in Reihe mit einem Widerstand (R 5) zwischen den positiven und negativen PoI(B + , B-) einer Spannungsquelle geschaltet ist, die einen geerdeten Mittelabgriff aufweist, der mit dem zwischen dem Ausgangssteuer-Transistor (ς2 3) und dem mit diesem in Reihe liegenden Widerstand (R 5) liegenden Verbindungspunkt über einen gemeinsamen Vorwiderstand (R 3) und über zu diesem paralle'Uegende Basis-Emitter-Strecken von zwei Sperrtransistoren (04, Qs) verschiedenen Leitfähigkeitst ps verbunden ist. durch deren Emitter-Kollektor-Strecken jeweils der Betrieb eines positiven bzw. negativen Schaltzweiges (S+, S-) des Ausgangskreises gesteuert wird.

2. Elektronisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Ausgangssteuertransistors (Q3) über einen Widerstand (R 4) an den Vorwiderstand (R 3) und die Basen der Sperrtransistoren (Q 4, QS) angeschlossen ist, und daß der Widerstandswert des Widerstandes (R 4) erheblich kleiner als der des mit dem Ausgangssteuertransistor in Reihe zwischen die Pole der Spannungsquelle geschalteten Widerstandes (R 5) ist.

3. Elektronisches Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emittcr-Kollektor-Strecke jedes Sperrtransistors (Qi, QS) mit dem positiven bzw. negativen Pol der Spannungsquelle (ß-^u. B-) über Spannungsteiler aus Widerständen (R6-7?'6) bzw. (Rl-R'l) verbunden ist, die jeweils die Vorspannung für einen Umschalttransistor (Q6 bzw. Ql) und einen Schutztransistor (Q 8 bzw. Q 9) liefern, dessen durch einen Schutzwiderstand (R 8 bzw. R 9) zur Strombegrenzung überbrückte Emitter-Kollektor-Strecke mit der des Umschalttransistors zwischen der entsprechenden Spannungsquelle und einer gemeinsamen Ausgangsklemme (51) in Reihe geschaltet ist und dem zum Unterbrechen seines leitenden Zustandes ein dem entsprechenden Schaltzwcig zugehöriger Überstromdctektov zugeordnet ist.

4. Elektronisches Relais nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Übcrstromcletcktor aus einem Abtasttransistor (Q 10 bzw. (?11) besieht, dessen Stcucrspannung an einer mit der FfTiitter-Kollcktor-Strecke des zu schützenden Uniichalttransistors (Q6 bzw. Ql) in Reihe geschalteten, vorzugsweise nichtlinearen Impednnz (ΛΊΟ, ΛΊ1) abgegriffen wird und dessen Emitur-Kollektor-Strecke mindestens einen der Spannungsteilerwiderstände (R6-R' 6 bzw. R7-R'l) überbrückt.

5. Elektronisches Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanz (ΛΊ0, -VIl) ein Kondensator (ClO, CIl) parallel geschaltet ist.

6. Elektronisches Relais nach Anspruch 3, -'■ oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalt-, Schutz- und Abtasttransistor jedes Schaltzweiges denselben Leitfähigkeitstyp aufweisen und der zugehörige Sperrtransistor den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp hat.