DE1800444C - Überwachungseinrichtung mit einer Schal tungsanordnung zur Feststellung einer Wi derstandsanderung - Google Patents

Description

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Die lirlindiing betrifft eine Schallungsanordnung Gleichspnnnungsquelle in Serie geschaltet ist, wobei mil einer Überwachungseinrichtung und einem damit die Transistoren im leitenden Zustand die Steuereingekoppelten Kondensator zur Betätigung einer elek- richtung im Erregungszustand halten, daß ein dritter trischen Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer Transistor vorgesehen ist, dessen Kollektor über durch das Auftreten eines beabsichtigten oder fest- 5 einen Widerstand mit der Basis des ersten Transistors zustellenden Ereignisses erfolgten Widerstandsände- und dessen Emitter mit der Basis des zweiten Tranrung der Überwachungseinrichtung, wobei die Über- sistors verbunden ist, wobei der dritte Transistor die wachungseinrichtung mit dem Kondensator derart ersten und zweiten Transistoren nur dann im leitengekoppelt ist, daß sich dessen Ladung in Abhängig- den Zustand hält, wenn der dritte Transistor mit keit von der Widerstandsänderung verändert und zur io einem fest vorgegebenen Triggerstrom angesteuert Ansteuerung eines Transistors verwendbar ist. ist, und daß eine in Abhängigkeit von der Wider-

Es ist schon eine derartige Schallungsanordnung Standsänderung der Überwachungseinrichtung verbekannt, hei der als überwachungseinrichtung ein ursachte Ladungsänderung des Kondensators einen Thermowiderstand verwendet wird. Eine solche Triggerstrom für den dritten Transistor liefert, der Schaltungsanordnung kann beispielsweise dazu ver- i; ausreicht, um einen der beiden ersten Transistoren in wend-jt werden, die Anstiegsgeschwindigkeit der den nichtleitenden Zustand zu steuern und die AbTemperatur eines Ortes festzustellen. Thermowider- erregung der Steuereinrichtung zu bewirken,
stände weisen eine verhältnismäßig große Wider- Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung standsäiiderung bei Temperaturänderung auf. Den- wird es möglich. Überwachungseinrichtungen, die auf noch ist bei di"ser bekannten Schaltungsanordnung 20 zu überwachende Ereignisse nur mit geringen Widercin verhältnismäßig großer Schaltungsaufwand getrie- Standsänderungen ansprechen, in einfacher Weise ben worden, um die erforderliche Ansprechempfind- ohne großen Aufwand zur Steuerung bestimmter Vorlichkeit zu erhalten. gänge auszunutzen. Der Vorteil besteht darin, daß

Es sind andererseits Schaltungsanordnungen der sich bestimmte Vorgänge überwachen lassen, ohne

eingangs beschriebenen Art bekannt, bei denen Foto- 25 daß dies von außen sichtbar oder erkennbar wird,

zellen als Überwachungseinrichtung verwendet wer- Ausführungsformen der Erfindung werden nach-

den. Diese Fotozellen werden vor. einem Lichtstrahl stehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber

beaufschlagt, der von einer mit ihnen zusammen- dargestellt. Dabei zeigt

wirkenden Lichtquelle abgegeben wird. Durch die Fig. 1 ein Schaltbild der Anordnung zur Fest-Unterbrechung des Lichtstrahls durch das festzu- 30 stellung einer Widerstandsänderung gemäß der Einstellende Ereignis wird eine Widerstandsänderung in dung und

der Fotozelle verursach', we! he über eine ent- F i g. 2 eine weitere Ausführungsform der Ersprechende Schaltung zur Ansteuerung der elektri- findung.

sehen Steuereinrichtung verwende, wird. Durch die In Fig. 1 ist eine Schaltung mit einer Photozelle

elektrische Steuereinrichtung wird beispielsweise eine 35 10 dargestellt, die genügend empfindlich ist, um auf

Tür geölfnct oder geschlossen oder eine Alarmanlage eine sehr geringe Helligkeitsänderung in ihrer Umge-

betätigt. bung anzusprechen, wie dies;: z. B. durch eine an der

Die Verwendung einer Fotozelle in der vorstehen- Photozelle vorbeigehende Pert.j.1 bewirkt wird. Die

den Weise ist nicht zufriedenstellend, insbesondere, leichte Helligkeitsänderung im Bereich der Photo-

wenn das Vorhandensein einer Fotozelle verborgen 40 zelle bewirkt eine Änderung des Widerstands der

werden soll, da es in der Regel nicht sehr schwici'g Photozelle und damit ohne sonstige Änderung eine

ist. das Vorhandensein des Lichtstrahls zu erkennen Beeinflussung des die Photozelle durchfließenden

und auf diesen in einer ungewünschten Weise einzu- Stromes,

wirken. Diese geringe Änderung des Widerstandes der

Diese Nachteile der herkömmlichen Fotozellen 45 Photozelle 10 soll durch die Schaltung gemäß F i g. 1 haben /u der Entwicklung und der Verwendung von festgestellt und durch eine Signaleinrichtung irgcnd-Foto/ellen geführt, welche auf verhältnismäßig gc- welcher Art erkennbar gemacht werden. Es können ringe Änderungen der sie umgebenden Helligkeit hierfür sowohl Signaleinrichtungen für eiiie sichtbare anspri-chen und damit keinen mit der Fotozelle zu- bzw. hörbare Signalgabe oder auch eine Kombination sammenarbcitendcn Lichtstrahl benötigen. E^:.inc der- 50 Her beiden verwendet werden. Die Signaleinrichtung artige Anordnung ist in der USA.-Patentschrift ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 13 gekcnn-2 412 822 beschrieben. Fm Nachteil dieser Foto- zeichnet und wird von einem Relais 12 betätigt. Dazcllen hi steht jedoch darin, daß sie nur eine geringe bei wird die dem Relais zugeordnete Signaleinrich-WidcrNlandsiinderung in Abhängigkeit von der sich tung nicht betätigt, wenn das Relais 12 erregt ist, ändernden Helligkeit aufweisen und somit Schwie- 55 wogegen eine Signalgabe ausgelöst wird, wenn die rigkeiten bestehen, eine Schaltung aufzubauen, die Erregung des Relais 12 unterbrochen wird. Das Resicher auf diese geringen Widerstandsänderungen lais 12 wird von der Batterie 14 mit Strom versorgt, anspricht, so duU eine Steuereinrichtung umgesteuert der von der positiven Klemme der Batterie über werden kann. das Relais 12, einen Widerstand 16, Transistoren 18

Dir Erfindung liegt die Aufgabi zugrunde, eine 60 und 20 zutück zur negativen Klemme der Batterie einfach aufgebaute elektrische Schaltungsanordnung 14 fließt. Die Transistoren 18 und 20 sind als herzu schaffen, mit der die geringen Widerstandsände- kömmlichc Transistorverstärker zu betrachten. Die runden der neuartig entwickelten foto/ellen in zur Transistoren sind über die Kollektor-Emitterstrecke Ansteuerung der elektrischen Steuereinrichtung aus- leitend, wenn ein Triggerstrom von vorgegebener reichende Steuersignale umgeformt werden können. 65 minimaler Größe über die Basis-Emitterstrecke fließt.

DiI-U- Aufgabe wird dadurch gelost, daß die elek- wobei der Strom über die Kollektor-Emitferstrecke Irische Steuereinrichtung über die Kollektor-Emitter- eine Verstärkung erfährt. Damit der Strom zur Ver-

streike eines ersten und zweiten Transistors mit einer hindcrung des Ansprechen» der Signaleinrichtung 13

_lurch el,, Steuerrelais 12 fließt, müssen die beiden Relais 12 und damit die Betätigung der Signalein-

TransNoren 18 und 20 leitend sein. richtung unterbricht. , _{12 nd 40} ist ein

Zwischen die Basis des Transistors 18 und den Zwischen die VerbinduiW"^ Aiun ι

Ver." dungspunkt 24 ist ein Widerstand 22 geschal- Kondensator 38 ge**hai et. bin W Ic tanU ^

,-ι ι,,, weiterer Widerstand 26 liegt zwischen den 5 grenzt den Strom übe. die > noloAj' _{u 44 dc|}.

Verb i ungspunkten 24 und 28. Ein weiterer, den Serie mit f«'»"'^e *J «JJ 40 und 46 geschal-

£„^r„sisum.-nie und 20 entsprechender Trans.stor- zwischen die ^»"^^2^7GleichstronmueHc

verstärke 30 ist mit seinem Kollektor an den Ver- let ist. Da die Scha un^ "^l'^r.?ⁿ _{38 kcin} strom,

b, dtü.^spunkt 24 angeschlossen, wogegen dessen besitzt, Hieß über den Kondcn Uor ^

E ,..er mit der Basis des Transistors 20 und dessen » obwohl »f^«^2 Ken Verbindungs-

R,l,s mit dem Verbindungspunkt 32 verbunden ist. Poientialdifferenz zwischen ^n nu

de, Verbindungspunkt 24, den Widerstand 22, die F. g. 1 m der ^"^™^ ^ert eingestellten ^Mvl-mitters.reeke des Transistors 18, die Kollek- einen besummten a f tinen ^ en W b ^

for I mitterstrecke des Transistors 20 zurück zum ne- Tnggerstrom fur den |™^ {V _{cn(kn Zustani}l S,c, Anschluß der Batterie 14. Im Verbindungs- >o beiden Trans.store18 undIJI im I« _das

Sinkt 24 teilt sich der üher den Widerstand 26 Je- gehalten werden und ta em „_{e 1()}

ri , i ■ Strom in zwei Teile, wovon der erste über den Relais 12 fließt. Wenn üi«. uutc S IIS die Bas'is-Emitterstrecke des Trao- festzustellende ^^^^Ά S" sich s ,rs 18 und der zweite über den Transistor 30 e.ne Person an der Ρ™'^Ο^"^^Γ _der ^B _über die Widerfld\ der im Nebenfluß zum ersten Zweig liegt So- ^₅ deren ^"""^ ^^wch_str»m und damit m t bewirkt ein zunehmender Strom durch den Tran- stände 44 ^und ^^"^^„„^ 40 ändert. Diese Z or 30 eine entsprechende Abnahme des Stromes Jie Spannung am Verbmdungsp ^

üä-r die Basis-Emitierstrecke des Transistors 18, und Spannungsandenmg am %™ fc_{mema zwi}imgekehrt. Wenn ein minimaler Tnggerstrom über ebenfalls eine Artung ° _{un(J 32 hm()r}.

3 /Basis-Emitterstrecke des Transistors 18 erforder- 30 sehen den Verbmdungspunκ ^^ _Αφ

lieh ist, um diesen leitend zu machen, muß ein ent- wodurch ^d«^r _F^?"^d _u ^e" „_fä_{hrtj je} nachdem, ob der prechender maximaler Triggerstrom über den Tran- Jdung ocer Entladu^ertanr _{ßcrt oder}

sistor 30 flieüen, damit der Transistor 18 nichtleitend Widerstand der P^oze^e ^ _K._jn

wd Somit läßt der Transistor 30 in Abhang.gke.t verkleinert h-t. Diese Potent ^^ ^

Γη den Werten der einzelnen Komponenten des 35 f ^»^^¹^ Kondensators über die Schaltkreises gemäß F«g. 1 einen Stromfluß durch Au - und Er daA«lU _{Transistor& 30 |n dcr einc}„ den Transistor 18 zu. solange der Stromfluß im Tran- ^B"^l _r ^s™^t.^e _n ^rSn S,_tung Diese Stromänderung. selbst Vs-. >r 30 einen bestimmten Wert nicht übersteigt. oder anderen ^Mung u _{dje Umcr}

Andererseits empfängt der Transistor 20 seinen wenn s.e nur sehr _^eirMsi g b ^_{γ bcjden} Trigerstrom vom Transistor 30. Wenn dam.t der 40 brechung ,de, ^^ί'_ns ^V _besondere. wenn diese Transistor 30 leitend ist. fließt ein Strom uher die Tians stören 18 oder _zu _{kleip und}

Bas"s Emitterstrecke des Transistors 20 und macht S₌nderu^g, «lbs ^nn^^^ diesen leitend. Wenr ^r Transistor 30 n«chtleitcnd ku zzeU g^ autw _ktor._{Emiiterstrecke} des Tranist, kann dem Transistor 20 kern Tnggerstrom züge- w 1 d der uDer cn _{und damit} ^ _dcr

führt werden, wodurch dieser nichtleitend wird 45 sisto s fl eßend ^t _fünrle Triggerstrom

Aus der vo.stehenden Beschreibung erg.bt sich Basis.de m ^ _{njchtleitenden Zu}.

daß für den Transistor 30 zwei Bedingungen erfüllt so^weit ^verrin^ _{rf Wenn jedoch der} dem Transisein müssen, damit die beiden Trans.storen 8 und 20 s and' «f ^a"^e" *^_r| g_erstr^_m abnimmt, bleibt der Htend sind: 1 muß der Transistor 30 leitend sein ™*™^™_η^*_1κηάΒα Zustand und schaltet und 2. darf der Strom einen bestimmten vorgegebe- 5<> T ", m nichtleitenden Zustand um.

„en Wert nicht übersteigen. Die Werte der c nwlr η J™ Transistor ζ _durch ^ _{Änd ung} des

Komponenten der Schaltung gemäß F1 g. 1 sind der- In jedem ja.. ,, _{t0 e};_nc Unterbrechung

art ausgewählt, daß diese beiden Bedingungen erfuUt W.derMands der P ^ ^ _un

werden, wenn ein bestimmter konstanter Trigger- des ^^_{ich 13 betatig},. Es sei bemerkt, daß

Wert übersteigt, wird auf Grund des Wber die Kollek- Anderung °^es _s .._{ndefting been}det ist. selbst fur Z.Eintt-nlÄckc des Transistors 30 fl.eßende Strom ^ cl.ese Sjom« »^ _{Amp|it de für} den der Basis d?s Transistors 18 nicht genügend Strom den1 MH eine _{lo wird} ^ ^_tcm

zustand, um eine weitere Änderung der festzustellenden Bedingungen durch eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung des Widerstands der Photozelle 10 anzuzeigen.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Grundsätzlich umfaßt die Schaltung gemäß Fig. 2 alle Teile der Schaltung gemäß Fig. 1, jedoch ist die Schaltung vergrößert, wodurch eine selektivere Empfindlichkeit erzielt wird. Die Schaltung gemäß Fig. 2 kann in drei Abschnitte unterteilt werden, die mit I, Il und III bezeichnet sind. Die Abschnitte I und III entsprechen der Schaltung gemäß Fig. 1, wehalb auch alle Komponenten dieser Abschnitte I und III mit denselben Bezugszeichen wie bei der Schaltung gemäß F i g. 1 versehen sind. Der Abschnitt Il umfaßt einen Transistorverstärker 48 mit einem an dem Verbindungspunkt 50 liegenden Kollektor, einem an dem Verbindungspunkt 52 liegenden Emitter und einer an dem Verbindungspunkt 54 liegenden Basis. Ein Widerstand 56 liegt zwischen den Verbindungspunkten 54 und 58, wogegen ein Widerstand 60 zwischen die Verbindungspunkte 50 und 62 geschaltet ist. Zwischen den Verbindungspunkten 50 und 68 liegt ein in Serie mit dem Widerstand 66 geschalteter veränderbarer Widerstand 64. Ferner ist ein Kondensator 70 vorgesehen, der zwischen dem Verbindungspunkt 32 und dem Abgriff 72 des veränderbaren Widerstandes 64 liegt.

Die Wirkungsweise der Schaltung gemäß F i g. 2 ist wie folgt: Wie bereits an Hand der Schaltung gemäß F i g. 1 beschrieben, wird durch eine Änderung des Widerstandes der Photozelle 10 die Ladung des Kondensators 38 vergrößert oder verkleinert. Dies wiederum verursacht eine Änderung des Stromflusses über die Basis-Emitterstrecke des Transistors 48, wodurch eine verstärkte Stromänderung für den vom Verbindungspunkt 50 über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 48 nach dem Verbindungspunkt 52 fließenden Strom bewirkt wird. Dadurch wird auch eine Änderung des Stromflusses über die Widerstände 64 und 66 ausgelöst, welche ihrerseits eine Änderung des Potentials am Schleifer 72 bewirken. Diese Potentialänderung am Schleifer 72 verursacht eine Spannungsdifferenz am Kondensator 70 und damit eine Ladungsvergrößerung bzw. eine Ladungsverkleinerung, je nachdem, wie sich der Widerstand der Photozelle 10 geändert hat. Durch diese Ladungsänderung am Kondensator 70 wird der Transistor 30 getriggert, womit derselbe Effekt ausgelöst wird, der auch durch eine Ladungsänderung des Kondensators 38 am Transistor 30 gemäß F i g. 1 wirksam ist. Dieser Effekt besteht in der Beendigung der Stromführung über einen der beiden Transistoren 18 oder 20, wodurch seinerseits der Stromfluß über das Relais 12 unterbrochen und die Signaleinrichtung betätigt wird. Damit ist die prinzipielle Wirkungsweise der Schaltung gemäß F i g. 2 gleich der der Schaltung gemäß Fig. 1, jedoch ergibt sich folgender Vorteil. Die Schaltung gemäß Fig. 2 besitzt eine größere Empfindlichkeit auf Widerstandsänderungen der Photozelle 10, da die zusätzliche Verstärkung einer solchen Änderung über den Transistor 48 bewirkt wird. Ferner kann durch den veränderbaren Widerstand 64 die sich am Kondensator 70 aufbauende Spannung eingestellt werden, in der Weise, daß die Empfindlichkeit der Schaltung und damit die Selektivität einstellbar ist.

Obwohl die vorstehende Schaltung unter Verwendung einer Photozelle beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß auch dieselbe Wirkung mit einer geringen Wideriitandsänderung anderer Komponenten erzielbar ist. Somit können auch Elemente' Verwendung finden, deren Widerstand sich in Abhängigkeit von der Temperatur, dem Druck oiler irgendeiner anderen charakteristischen Größe im Umgebungsberetch ändert.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   l.SchaltungsancirdnungmiteinerÜberwachungseinrichtungund einem damit gekoppelten Kondensator zur Betätigung einer elektrischen Stetiereinrichtung in Abhängigkeit von einer durch das Auftreten eines beabsichtigten oder festzustellenden Ereignisses erfolgten Widerstandsänderung der Überwachungseinrichtung, wobei die Überwachungseinrichtung mit dem Kondensator der-

   ao art gekoppelt ist, daß sich dessen Ladung in Abhängigkeit von der Widerstandsänderung verändert und zur Ansteuerung eines Transistors verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinrichtung (12) übet die Kollektoremitterstrecke eines ersten und zweiten Transistors (18, 20) mit einer Gleichspannungsquelle (14) in Serie geschaltet ist, wobei die Transistoren (18,20) im leitenden Zustand die Steuereinrichtung (12) im Erregungszustand halten, daß ein dritter Transistor (30) vorgesehen ist, dessen Kollektor über einen Widerstand (22) mit der Basis des ersten Transistors (18) und dessen Emitter mit der Basis des zweiten Transistors (20) verbunden ist, wobei der dritte Transistor die ersten und zweiten Transistoren nur dann im leitenden Zustand hält, wenn der dritte Transistor (30) mit einem fest vorgegebenen Triggerstrom angesteuert ist, und daß eine in Abhängigkeit von der Widerstandsänderung der

   4u Überwachungseinrichtung (10) verursachte Ladungsänderung des Kondensators (38) einen Triggerstrom für den dritten Transistor (30) liefert, der ausreicht, um einen der beiden ersten Transistoren in den nichtleitenden Zustand zu steuern und die Aberregung der Steuereinrichtung (12) zu bewirken.
2. 2. Schaltunguanordnung nach Anspi *ch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung eine Photozelle (10) ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand der Photozelle (10) in Abhängigkeit von dem auffallenden Licht in einem gewissen Bereich veränderlich ist.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Relais (12) aufweist, das im nicht erregten Zustand eine Signaleinrichtung (13) betätigt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Transistor (30) im Nebenschluß zur Triggerschaltung des einen der beiden ersten Transistoren liegt, so daß eine Zunahme des durch den dritten Transistor fließenden Strome; eine entsprechende Abnahme des Triggerstromc: durch einen der beiden ersten Transistoren bc wirkt und diese nichtleitend macht.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung des einen der beiden ersten Transistoren in Reihe mit dem Emitter des dritten Transistors (30) geschaltet ist, und daß der Transistor, dessen Emitter mit dem dritten Transistors verbunden ist, nichtleitend ist, wenn der dritte Transistor keinen Strom führt.
7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Verstärkungseinrichtung zur Verstärkung des Ladungsstroms des einen Kondensators vorgesehen ist, daß Widerstände (56, 60, 64, 66) derart mit der Verstärkungseinrichtung verbunden sind, daß diese die Spannungsabfälle an den Widerständen beeinflußt, daß ein weiterer

   Kondensator (70) mit diesen Widerständen der art zusammengeschattet ist, daß eine Änderuni des Spannungsabfalls an diesem Kondensator eine Ladungsänderung hervorruft und dadurcf einen Ausgleichsstrom schaßt« der größer ist al: der Ausgleichsstrom des einen Kondensators (38) und daß der weitere Kondensator mit dem dritter Transistor derart in Beziehung steht, daß seir Ausgleichsstrom den dritten Transistor trigger und den einen der beiden ersten Transistoren nichtleitend macht.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (60, 64, 66) einen verstellbaren Widerstand (64) enthalten, mit dem die Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung einstellbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109 651/269

   1962