DE1763563B2 - ELECTRONIC TIME RELAY - Google Patents
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Description
I 763 563I 763 563
Die EiTuulung bezieht sich auf ein elektronische-, Zeitrelais mit einem Serien-WC'-Glied und einem Potentiometer, hei dem das Serien-AT-Glied den einen und d;is Potentiometer den anderen von zwei parallelen Zweigen einer Widersiandsbrücke bildet, deren eine Diagonale eine Gleiehspannungsquelle und deren andere Diagonale die Basis-Emitter-Strecke eines ersten Transistors enthält, die einerseits am Serien-ftC-Glied zwischen dessen Widerstand und Kondensator und andererseits am verstellbaren Kontakt des Potentiometers angeschlossen ist, während der Kollektor des ersten Transistors mit dem Sieueranschluß eines weiteren Halbleiterbauelements zur Steuerung des Stromes durch die Wicklung eines Relais verbunden ist. Ein solches Zeitrelais ist bekannt (Patentschrift Nr. 43 017 des Amtes für Erh'ndunes- und Patentwesen in Ost-Berlin).The EiTuulung refers to an electronic, Time relay with a series WC 'element and a Potentiometer, which is the name of the series AT element one and the other potentiometer forms the other of two parallel branches of a resistance bridge, one diagonal of which is a DC voltage source and the other diagonal is the base-emitter path contains a first transistor, on the one hand on the series ftC member between its resistance and capacitor and, on the other hand, connected to the adjustable contact of the potentiometer, while the collector of the first transistor with the Sieueranschluss of a further semiconductor component connected to control the current through the winding of a relay. Such a timing relay is known (Patent No. 43 017 of the Office for Erh'ndunes- and patent system in East Berlin).
Auf Grund des unvermeidlichen Spannungsabfalls an der Basis-Iimiiier-Slrccke des ersten Transistors ötTnet dieser nicht, bevor die Kondensatorspannung auf einen Wert gestiegen ist, der dem genannten Spannungsabfall entspricht. Die kürzeste Zeit, auf die das Relais eingestellt werden kann, ist deshalb gleich der Summe der eigenen Funktionszeit des Relais und der Zeit, die der Kondensator benötigt, um auf eine Spannung geladen zu werden, die gleich dem ßasis-Emitter-Spannungsahfall des ersten Transistors im Brückenzweig ist.Due to the inevitable voltage drop at the base-limiting junction of the first transistor This does not work before the capacitor voltage has risen to a value that is the one mentioned above Voltage drop corresponds. The shortest time for which the relay can be set is therefore the same the sum of the relay's own operating time and the time it takes for the capacitor to reach a Voltage to be charged equal to the base-emitter voltage drop of the first transistor in the bridge branch.
Der Erfindung :!egt die Aufgabe zugrunde, ein Zeitrelais der eingangs genannte'·» Art anzugeben, bei dem die kürzeste Zeit, auf die das Zeitrelais einstellbar ist. lediglich durch die eige e Funktionszeit des Relais gegeben ist.The invention is based on the object of specifying a timing relay of the type mentioned at the beginning, where the shortest time for which the timing relay can be set. only through its own functional time of the relay is given.
Dies wird bei einem Zeitrelais der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in dem Teil des Serien-ftC-Gliedes. der den Kondensator enthält, ein Kompensationswiderstand eingeschaltet ist. der einen solchen Wert aufweist, daß bei einem Auslösungsvorgang der Spannungsabfall an ihm gleich dem Spannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors ist.In the case of a timing relay of the type mentioned at the outset, this is achieved according to the invention in that in the part of the series ftC link. of the capacitor contains, a compensation resistor is switched on. which has such a value that at a tripping process, the voltage drop across it is equal to the voltage drop across the base-emitter path of the first transistor is.
In der Zeichnung sind zwei Auslührungsfornien eines Zeitrelais nach der Erfindung »ezeigt. hierin zeigtIn the drawing there are two versions a timing relay according to the invention »e shows. shows therein
F i g. I ein Zeitrelais für kürzere Zeilen undF i g. I a timing relay for shorter lines and
Fi g. 2 ein Zeitrelais fii; längere Zeiten.Fi g. 2 a timing relay fii; longer times.
Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt das Zeitrelais ein Scrien-rtf'-Glied. das aus einem Widerstand R und einem Kondensator C" besieht. Zwischen einem Punkt 1 und dem Kondensator Γ ist ein Kompensationswiderstand R 1 eingeschaltet. Das andere finde des Serieii-WC-Gliede^ ist an einen ['unkt 2 angeschlossen, tier mit dem Minuspol einer Gleichspannungsi]iielle der Spannung /■' verbunden ist. Zwischen den Punkten 1 und 2 ist weiter ein l'olcntiometerkreis angeschlossen. der aus einem festen Widerstand R 2 und einem Potentiometer P mit einem verstellbaren Kontakt 3 besteht. Der verstellbare Kontakt 3 ist mit dem Emitter 4 eines ersten Transistors Tl verbunden. Die Basis 5 des Transistors TI ist mif dem Sericn- RC -Glied in einem Punkt 6 zwischen dem Widerstand R und dem Kondensator C verbunden. Der Kollektor 7 des Transistors T1 ist über einen Widerstand/O mil! der Basis 8 eines zweiten Transistors T2 verbunden. Der Emitter 9 des Transistors T2 ist mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbunden, während der Kollektor 10 des Transistors 7 2 über eine Wicklung L eines Relais mit dem dem Kondensator Γ zugewendeten Ende des Kompensationswiderstandes R 1 in einem Punkt 11 verbunden ist.In the case of the FIG. 1, the timing relay comprises a Scrien-rtf 'element. which consists of a resistor R and a capacitor C ". Between a point 1 and the capacitor a compensation resistor R 1 is connected. The other part of the series WC element ^ is connected to a point 2, with the negative pole Between points 1 and 2 there is also connected an anti-meter circuit which consists of a fixed resistor R 2 and a potentiometer P with an adjustable contact 3. The adjustable contact 3 is connected to connected to the emitter 4 of a first transistor Tl. The base 5 of the transistor TI is connected to the series RC element at a point 6 between the resistor R and the capacitor C. The collector 7 of the transistor T1 is connected via a resistor / 0 mil The base 8 of a second transistor T2 is connected to the emitter 9 of the transistor T2 is connected to the negative pole of the direct voltage source, while the collector 10 of the transistor 72 is connected via a winding g L of a relay with the end of the compensation resistor R 1 facing the capacitor Γ is connected at a point 11.
Parallel zum Potenliometerkreis liegt ein Kreis, der eine Diode I) und einen Widerstand R 4 umfaßt. Ein Punkt 12 zwischen der Diode O und dem Widerstand/i 4 ist mit einei.o Punkt zwischen der ReUnV wicklung L und dem Transistor T2 verbunden. Dk-Parallel to the potentiometer circle is a circle which comprises a diode I) and a resistor R 4. A point 12 between the diode O and the resistor / i 4 is connected to a point between the ReUnV winding L and the transistor T2. Dk-
in scr Kreis hat mehrere wichtige Aulgaben. Sobald das beschriebene Relais an die Spamuingsquelle gL-schaltei ist, liegt die Spannung U über einem Be- ^renzuimswiderstand R 5, dem Kompensationswidersiand/il. der Relaiswicklung L und dem Wideistand /?4. Durch zweckmäßige Bemessung der Widerstände, vor allem des Kompensationswiderstandes/i 1, wird über diesem eine Spannung liegen, die von derselben Größenordnung ist wie die Spannung an der Basis-Emitter-Sirecke des Transistorsin scr Kreis has several important tasks. As soon as the relay described is switched to the spamming source g L , the voltage U is above a Berenzuimswiderstand R 5, the compensation resistance / il. the relay winding L and the Wideistand /? 4. By appropriately dimensioning the resistors, especially the compensation resistor / i 1, a voltage will be above this which is of the same order of magnitude as the voltage at the base-emitter corner of the transistor
ίο Tl."Dies bringt mit sich, daß der Transistor Tl zu leiten beginnt, sobald der Kondensator C eine Spannung erreicht hat, die der Einstellung des Potentiometers P entspricht. Die Spannung über dem Widerstand R1 kompensiert dadurch den Basis-Emitter-Spannungsabfall in: Transistor Tl. Wenn der Kontakt 3 des Potentiometers in seine oberste Lage gestellt wird, spricht das Relais im Prinzip sofort an. was nicht geschehen kann, wenn der Kompcnsations- widerstanci\R 1 nicht vorhanden ist, weil der Kondensator C erst auf eine Spannung geladen werden muß. die der Basis-Emitter-Spannung im Transistor Tl entspricht.ίο Tl. "This means that the transistor Tl begins to conduct as soon as the capacitor C has reached a voltage that corresponds to the setting of the potentiometer P. The voltage across the resistor R 1 thereby compensates for the base-emitter voltage drop in When contact 3 of the potentiometer is placed in its uppermost position, the relay responds immediately, which cannot happen if the compensation resistance R 1 is not present, because the capacitor C is only connected to a voltage which corresponds to the base-emitter voltage in the transistor T1.
Wenn das Relais angesprochen hat und danach von der Spannungsquelle weggeschaltet wird, muß sich die in der Relaiswicklung L gespeicherte induktive Energie entladen. Dies erioltt durch einen Kreis mit den Elementen D, Ri. L. Der dabei entstehende Spannungsstoß beschleunigt wesentlich die Einladung des Kondensators C über den Kompensations-When the relay has responded and is then switched off from the voltage source, the inductive energy stored in the relay winding L must discharge. This is erioltt through a circle with the elements D, Ri. L. The resulting voltage surge significantly accelerates the loading of the capacitor C via the compensation
<o widerstand R1. das Potentiometer/', die BasV Emitler-Strccke des Transistors Tl und den Kondensator C. Der Kompensationswiderstand Λ 1 bewirkt somit eine besonders schnelle Entladung des Kondensators C, so daß die Wicdereinschaltzeit de·.<o resistance R 1. the potentiometer / ', the BasV Emitler-Strccke of the transistor Tl and the capacitor C. The compensation resistor Λ 1 thus causes a particularly fast discharge of the capacitor C, so that the turn-on time de ·.
Relais kurz und außerdem völlig unabhängig vom DurchlaßspannungsabfaH der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tl wird.Relay short and also completely independent of the forward voltage drop of the base-emitter path of the transistor Tl.
Der Kompensationswiderstand R I ergibt einen weiteren Vorteil beim Ansprechen des Relais. WennThe compensation resistor R I provides a further advantage when the relay responds. if
5" die Kondensatorspannung auf einen solchen Wert gestiegen ist. daß der Transistor T2 zu leiten beginnt, nimmt der Strom durch den Kompensationswideistand R 1 und die Relaiswicklung /. zu und die Spannung über dem Kompensationswiclerstand R 1 steig;.5 "the capacitor voltage has risen to such a value that the transistor T2 begins to conduct, the current through the compensation resistor R 1 and the relay winding / increases and the voltage across the compensation resistor R 1 increases.
Λ5 Dabei steigt auch die Spannung an der Basis des Transistors Tl. und die Aussteuerung der beiden Transistoren wird größer. Dank dieses Zusammenwirkens arbeiten die Transistoren Tl und T2 wie Schalter, el. h., die Streuung der Funktionszeit wirdΛ5 The voltage at the base of the transistor Tl. Increases and the modulation of the two transistors increases. Thanks to this interaction, the transistors T1 and T2 work like switches, el. That is, the spread of the function time becomes
6" vernachlässigbar.6 "negligible.
Die Eingangsspannung wird mit Hilfe einer Zenerdiode Z parallel mit zur Reihenschaltung von Diode D und Widerstand Ri stabilisiert.The input voltage is stabilized with the help of a Zener diode Z in parallel with the series connection of diode D and resistor Ri.
F i g. 2 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführungsform der Erfindung. Die Spannung U liegt hier über den Widerständen R5, /?6 und Ri sowie über der Zenerdiode Z. Der Kompensationswidcrstancl R 1 ist dabei so bemessen, daß die Spannung über diesemF i g. 2 shows a somewhat modified embodiment of the invention. The voltage U is here across the resistors R 5, /? 6 and Ri and is Zener diode Z. The above Kompensationswidcrstancl R 1 dimensioned so that the voltage across this
ungelalir I Voll betrugt. Die Sperrspannung eier /enerdiodc ist etwa I.S Voll. Im Diagonalteil zwischen dem 1'oieniiom-Mer /' und dem Punkt 6 im Sei ien-/i ('-Glied ist eine Diode/)3 eingesetzt, die es ermöglicht, eine höhere Spannung des Kondensators C im Seriei:-/iC-Glied und damit eine längere Zeiteinslellung für das Zeitrelais zu verwenden. Die höhere Sperrspannung des Diagonalkreises wird von der Diode/)3 aulgenommen und schützt dadurch den Transistor 71. Im Poientiome'erkreis sind vier Dioden /) 4 eingeschaltet, die zusammen einen Spannungsabfall von etwa 2 Volt in der Leitriehtung ergeben, um den Spannungsabfall über dem Kompensalionswiderstand R 1 und der Diode D 1 und einem Thyristor Ty bei Relaisfunktion zu kompensieren.ungelalir I totally cheated. The reverse voltage eier / enerdiodc is about IS full. In the diagonal part between the 1'oieniiom-Mer / 'and the point 6 in the Sei ien- / i (' -link a diode /) 3 is inserted, which enables a higher voltage of the capacitor C in the seriesi: - / iC- Link and thus a longer time setting to use for the timing relay. The higher reverse voltage of the diagonal circuit is absorbed by the diode /) 3 and thereby protects the transistor 71. In the Poientiome'erkreis four diodes /) 4 are switched on, which together result in a voltage drop of about 2 volts in the Leitriehtung to the voltage drop over the Compensating resistance R 1 and the diode D 1 and a thyristor Ty with relay function.
Der Kollektor? des Transistors Π ist über den Widerstand R 3 an der Basis 8 des Transistors 72 angeschlossen, der über Widerstände R 7 und R 8 parallel zu der Zenerdiode Z geschaltfit ist. Der !•!mitter 9 des Transistors 72 ist an die Steuerelektrode des Thyristors Ty geschaltet.The collector? of the transistor Π is connected via the resistor R 3 to the base 8 of the transistor 72, which is connected in parallel to the Zener diode Z via resistors R 7 and R 8. The middle 9 of the transistor 72 is connected to the control electrode of the thyristor Ty .
Die Relaiswicklung L ist in Reihe mit dem Thyristor Ty geschaltet. Ein Verbindungspunkt 14 zwischen beiden Elementen ist mit dem Punkt 11 zwischen dem Kompensaiionswiderstand R 1 und dem Kondensator C über eine Diode D 1 verbunden. Weiter ist die Relaiswicklung L parallel zu einer zweiten Diode D2 geschaltet. Ein Kondensator Cl. parallel zur Reihenschaltung von Relaiswicklung L und Thyristor Ty. bewirkt, daß bei Einschaltung des Relais die Spannung über diesem mit einer gewissen Verzögerung erhalten wird, die teils als Schutz vor Spannungsspitzen für den Transistor Tl notwendig ist und teils, um zu verhindern, daß die Kapazität der Transistoren einen Zündimpuls zum Thyristor weitergibt.The relay winding L is connected in series with the thyristor Ty . A connection point 14 between the two elements is connected to the point 11 between the compensation resistor R 1 and the capacitor C via a diode D 1. The relay winding L is also connected in parallel to a second diode D2. A capacitor Cl. parallel to the series connection of relay winding L and thyristor Ty. causes that when the relay is switched on, the voltage across this is obtained with a certain delay, which is necessary partly as protection against voltage peaks for the transistor Tl and partly to prevent the capacitance of the transistors from passing an ignition pulse to the thyristor.
Das Zeitrelais wird an die Spannung U angeschlossen, die 110 V beträgt. Mittels des Spannungsteilers aus den Elementen R 5, RCt, Rl und Z erhält man über der Reihenschaltung von Relaiswicklung L und Thyristor Ty ungefähr 100 V. Am Kompensationswiderstand R 1 liegen etwa I V und an der Zenerdiode etwa 18 V. Der Kondensator C wird über den Widerstand R aufgeladen. Allmählich entspricht die Spannung am Kondensator C der über dem Potentiometer P eingestellten Spannung. Der Durchlaßspannungsabfall in Transistor 71 und Diode D3 wird von der Spannung über dem Kompensaticnswiderstand R1 kompensiert. Dann wird der erst:: Transistor 71 leitend und kann seinerseits den zweiten Transistor '72 aussteuern, der einen Zündimpuls an den 'Thyristor Ty abgibt. Die Widerstände R 7 und RH geben eine zweckmäßige Spannungsteiliing für eine Zündung des Thyristors Ty. The timing relay is connected to the voltage U , which is 110 V. Using the voltage divider consisting of the elements R 5, RCt, Rl and Z, about 100 V is obtained across the series connection of relay winding L and thyristor Ty . About IV is applied to the compensation resistor R 1 and about 18 V to the Zener diode. The capacitor C is connected to the Resistor R charged. Gradually, the voltage across the capacitor C corresponds to the voltage set via the potentiometer P. The forward voltage drop in transistor 71 and diode D3 is compensated for by the voltage across the compensation resistor R 1. Then the first :: transistor 71 becomes conductive and can in turn control the second transistor '72, which emits an ignition pulse to the 'thyristor Ty. The resistors R 7 and RH provide an appropriate voltage division for triggering the thyristor Ty.
Wenn der Thyristor zündet, sinkt seine Anodenspannung momentan von 100 V auf etwa 0,5 V. Das Relais spricht an, und die Diode D1 öffnet sich und !"'hernimmt den Strom, dei früher dl·.· Zenenliode gespeist hat, so daß die Spannung über dieser um V auf 1 V sinkt. Der Kondensator C einlädt sieh über die Elemente A' 1, /J, 71 und /)3, und die Emladung wird so weil getrieben, daß die Koiulensaunspannung Null wird. Der DurchlalAspannungs.'thfal! in Transistor 7Ί und Diode/)3 svird vum Spannungsabfall über dem Koinpensationswidersiand R I kompensiert. Die Dioden/) 4 nehmen zusammen ία 2 V auf. Dies bewirkt, daß das Potentiometer /' spaniningslos und die Entladung des Kondensators (" unabhängig von der Einstellung auf /' wird. Die Dioden /J4 haben auch eine temperaturkompensierende Aufgabe.When the thyristor ignites, its anode voltage drops currently of 100 V to about 0.5 V. The relay is activated, and the diode D 1 opens, "'intends to find the current dei earlier dl ·. · Zenenliode has fed so that the voltage across this drops by V to 1 V. The capacitor C charges see through the elements A '1, / J , 71 and /) 3, and the charge is driven so because that the Koiulensaun voltage becomes zero. 'thfal! in transistor 7Ί and diode /) 3 s is compensated for the voltage drop across the compensation resistor R I. The diodes /) 4 collectively absorb ία 2 V. This has the effect that the potentiometer /' does not spin and the discharge of the capacitor (" independently from the setting to / '. The diodes / J4 also have a temperature-compensating function.
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