DE1933862B2 - Mit wechselstrom betriebene verzoegerungsschaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die erfindungsgemäße Schaltuimsanordnung ist für eines Gegenstandes nachzuweisen, die bzw. der eine

den Betrieb mit einer niedrigen Wechselspannung Änderung der Kapazität des Fühlers gegen Erde her-

von z. B. 24 V besonders geeignet. Bei der erfin- beiführt, wodurch eine Verkleinerung des Ausgangs-

dungsgemußen Schaltungsanordnung wird das sofor- signals des Oszillators 16 bewirkt wird. In manchen

tige Löschen des Ausgangssignals nach dem erneuten 5 Anwendungsfällen kann es zweckmäßig sein, den

Durchsteuern de:, ersten Schalters dadurch verhin- Spannungsvervielfacher 14 zusammen mit d-in Oszil-

dert, daß der zweite Schalter duich einen beim vor- Iatorl6 in eine Isoliermasse einzugießen oder sie

Mengen Abschalten aufaeladenen Kondensator blök- einzukapseln, da in diesen Schaltungen eine höhere

kiert wird. Erst wenn dieser Kondensator entladen Spannung erzeugt wird. Da die verschiedenen Teile

ist, kann der zweite Schalter durchgesteuert werden io des Oszillators 16 dann nicht zugänglich sein wür-

und die Signalabgabe unwirksam gemacht werden. den, liegt zwischen dem Fühler 18 und einem außer-

Die erfindungsgemäße Verzögerungsschaltungsan- halb des gekapselten Teils der Schaltung angeordneordnung ist besonders vorteilhaft für die Steuerung ten echten Erdungsanschluß ein verstellbarer Kondes Wasserstromes eines Handwaschbeckens für densator 20, damit die Empfindlichkeit des Oszilla-Chirurgen od. dgl. In diesem Anwendungsfall ist es 15 tors 16 eingestellt werden kann. Es sei jedoch beerwünscht, daß sich der Chirurg kurzzeitig von dem merkt, daß das Eingangssignal auch mit Hilfe einer Handwaschbecken entfernen kann, ohne daß der beliebigen anderen Detektorschaltung erzeugt wer-Wasserstrom unterbrochen wird. Die erfindungs- den könnte. Fernei ist 'ne Gleichrichterschaltung 22 gemäße Schaltungsanordnung erfüllt diese Förde- vorgesehen, mittels den.r Gleichstromenergie einem rung. 20 Wechselstromverstärker 24 zugeführt wird, der dazu

Vorzugsweise liegt bei der erfintiangsgemäßen Ver- dient, das Ausgangssignai des Oszillators i6 zu ver-

zögerungsschaltungsanordnung an einer Wechsel- stärken.

Spannungsquelle in Reihe mit einem ohmschen Wi- Zwei komplementäre Transistoren 26 (NPN) und derstand ein erster normalerweise durchgesteuerter 28 (PNP) sind zu einer regenerativen Rückkopp-Halbleiterschalter, dem über eine erste Diode das *5 lungsschaltung vereinigt und bilden einen bei nega-Zeitglied, bestehend aus dem Ladekondensator und tivem Potential zündenden Halbleiterschalter 30, bei dem zu diesem parallelgeschalteten ohmschen Ent- dem die Basiselektrode des Transistors 28 die Steuerladewiderstand, parallelgeschaltet b.t, welches außer- elektrode bildet, bei dem der Emitter des Transistors dem der Steuerstrecke eines zweiten, normalerweise 26 die Kathode bildet und bei dem der Emitter des durchgesteuerten Halbleiterschalters parallelgeschal- 30 Transistors 28 die Anode des Halbleiterschalters feiltet ist, der in Reihe mit einem ohmschen Widerstand det. Ferner sind ein Widerstand 32 und ein Kondensaebenfalls an der Wechselspannungsquelle liegt und tor 34 in Reihe geschaltet und zwischen der Basis und dem seinerseits über eine zweite Diode ein mit einem dem Emitter des Transistors 28 angeschlossen, so daß zweiten Kondensator parallelgeschaltetes Relais par- diese Schaltungselemente eine Vorspannungsschalallelgeschaltet ist und dessen Steuerelektrode über 35 tung für den Halbleiterschalter 30 bilden. Ein weiein Serien-ÄC-Glied mit der Steuerelektrode des terer Widerstand 36 ist an die die höhere Spannung ersten Halbleiterschalters verbunden ist, derart, daß führende Leitung angeschlossen, um die Größe des bei Unterschreitung des vorbestimmten Schwellwer- durch den Halbleiterschalter 30 fließenden Stroms tes des Eingangssignals des ersten Halbleiterschalters zu begrenzen. Die Kathode einer Diode 38 ist mit der und der damit verbundenen Sperrung der beiden 40 Kathode des Halbleiterschalters 30 verbunden, und Halbleiterschalter und der schlagartigen Aufladung ein Belastungsstromkreis, der einen Kondensator 40 de! Ladekondensators dts Zeitgliedes eine Erregung und einen damit parallelgeschalteten Widerstand 42 des Relais ausgelöst wird und daß bei einer Über- umfaßt, ist als Parallelschaltung zwischen der Anode schreitung des Schwellwertes des ersten Halbleiter- der Diode 38 und der Anode des Halbleiterschalters schalters dieser wiederum durchgesteuert wird, wäh- 45 30 angeschlossen. Die Kathode einer weiteren Diode rend der zweite Halbleiterschalter gesperrt und damit 44 ist mit der Anode der Diode 38 verbunden. Ein das Relais angezogen bleibt, bis nach einer durch veränderbarer Widerstand 46, der mit einem festen die Zeitkonstante des Zeitgliedes bestimmten Ent- Widerstand 48 in Reihe geschaltet ist, ist mit einem ladezeit des Ladekondensators der zweite Halbleiter- weiteren Kondensator 50 parallelgeschaltet, so daß schalter durchgesteuert wird und somit das Relais 50 diese Schaltungselemente ein Zeitglied bilden, das abfällt. zwischen der Anode der Diode 44 und dem Erdungs-

Vorteilhaft ist zwischen dem ersten Halbleiter- anschluß oder dem Nulleiter liegt,

schalter und dem Zeitglied über eine dritte Diode Zwei weitere komplementäre Transistoren 52

ein Parallel-ÄC-Glied vorgesehen. (ΡΝ?ϊ und 54 (NPN) bilden einen bei positivem Po-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an 55 tential zündenden Halbleiterschalter 56, wobei die

Hand der Zeichnung näher erläutert. Basis des Transistors 54 die Steuerelektrode, der

Zwei Eingangsklemmen 10 und 12 sind an einen Emitter des Transistors 52 die Anode, und der Emit-Spannungsvervielfaoher 14 angeschlossen, der beim ter des Transistors 54 die Kathode des Halbleiter-Anlegen einer Wechselspannung von 24 V an die schalters 56 bildet Ein weiterer Widerstand 58 und Eingangsklemmen eine Gleichspannung von 80 bis 60 ein Kondensator 60 sind, in Reihe liegend, zwischen 100 V liefert. Das Gleichspannungs-Ausgangssignal die Steuerelektrode des Halbleiterschalters 30 und die des Spannungsvervielfachers 14 und die Wechsel- Steuerelektrode des Halbleiterschalters 56 geschaltet spannung von 24 V werden beide einem Oszillator Ein Widerstand 61 verbindet die Steuerelektrode des 16 zugeführt, bei dem es sich um eine kapazitäts- Halbleiterschalters 56 mit der an Spannung liegenempfindliche Schaltung handeln kann, wie sie in den 65 den Seite des Ladekondensators 50. Eine Diode 62 Unterlagen des älteren deutschen Patents 1 816 102 und ein Widerstand 64 sind zwischen der Versorbeschrieben ist. Ein Fühler 18 dient dazu, die Gegen- gungsspannungsleitung und der Anode des Halbleiterwart oder Abwesenheit einer beliebigen Person oder schalters 56 in Reihe geschaltet Die Anode und die

Kathode des Halbleiterschalters 56 sind durch einen nötigt, mit der die beschriebene Schaltungsanordnung Filterkondensator 66 überbrückt. zusammenarbeiten soll.

Eine Spule 68 eines Relais 70 ist mit der Anode Wenn der Fühler 18 eine Änderung der Kapazität

des Halbleiterschalters 56 über eine Diode 72 ver- gegen Erde feststellt, wird die Größe der durch den bunden, deren Kathode an eine Klemme der Spule S Oszillator 16 erzeugten Impulse bis unter den Min-68 angeschlossen ist, deren andere Klemme mit dem destwert verkleinert, der erforderlich ist, um die po-Nulleiter verbunden ist. Zur Spule 68 ist ein Span- sitive Vorspannung des Kondensators 34 zu überwinnungsglättungskondensator 74 parallel geschaltet, um den. Infolgedessen wird der Halbleiterschalter 30 in zwischen den einzelnen positiven Halbwellen des seinen nicht leitfähigen Zustand gebracht. Die Recht-Stromes, der von der Diode 72 durchgelassen wird, io eckwelle, die an der Steuei elektrode des Halbleiterwenn sich der Halbleiterschalter 56 im nichtleitenden schalters 30 erschien, während diese Schaltervorrich-Zustand befindet, den erforderlichen Erregergleich- tung periodisch leitfähig war, erscheint jetzt nicht strom für die Spule 68 aufrechtzuerhalten. Das Relais mehr, und daher wird auch der Steuerelektrode des 70 umfaßt ferner zwei Kontakte 76 und 78 und einen Halbleiterschalters 56 über den Widerstand 58 und Anker oder Schaltarm 80. Zwischen dem Kontakt 78 15 den Kondensator 60 kein Rechteckwellensignal mehr und dem Nulleiter ist eine Last 82 angeschlossen. Der zugeführt, so daß der zweite Halbleiterschalter 56 im mit der Hochspannungsleitung verbundene Anker 80 wesentlichen gleichzeitig mit dem ersten Halbleiterschließt den Stromkreis der Last, wenn die Relais- schalter 30 in seinen nicht leitfähigen Zustand gespule 68 erregt wird. Ein Kondensator 84 verbindet bracht wird. Der Erregerstrom wird jetzt nicht mehr den Nulleiter mit einem echten Erdungsanschluß, um ao von der Spule 68 während der positiven Halbperioden im Nulleiter erscheinende vorübergehende Störsignale ferngehalten, und daher wird der Kontaktarm 80 zur abzuführen. Anlage an den Kontakt 78 gebracht, um die Last 82

Nachstehend wird die Wirkungsweise der vorste- einzuschalten,
hend beschriebenen Schaltung näher erläutert. in der Zwischenzeit fließt ein Ladestrom über den

Wenn den Klemmen 10 und 12 eine Wechselspan- as Widerstand 36 und die Dioden 38 und 44 zu dem nung von 24 V zugeführt wird, liefert der Spannungs- Kondensator 50. Die Spannung, auf die der Kondenvervielfacher 14 ein Eingangssignal von 80 bis 100 V sator50 aufgeladen werden kann, richtet sich nach Gleichspannung, die dem Oszillator 16 zugeführt der Einstellung des veränderbarer. Widerstandes 46 wird, der auch mit der Spannungsklemme 10 verbun- und dem Widerstandswert des Festwiderstandes 48. den ist. Der Oszillator 16 ist so eingestellt, daß seine 30 Der Kondensator 50 wird schnell aufgeladen, wobei durch den Wechselstromverstärker 24 verstärkten die Stärke des Ladestromes nur durch den Wider-Ausgangsimpulse eine ausreichende Größe und die stand 36 begrenzt wird. Die an dem Kondensator 50 richtige, d. h. negative, Polarität haben, so daß sie die entwickelte negative Spannung wird übet den Widerpositive Vorspannung an der Steuerelektrode des stand 61 an die Steuerelektrode des Halbleiterschal-Halbleiterschalters 30 überwinden können. Diese 35 ters 56 angelegt. Wird die erfindungsgemäße Schal-Vorspannung wird dem Kondensator 34 entnommen, tungsanordnung in der erwähnten Weise in Verbinder durch den Zündstrom aufgeladen wird, welcher dung mit einem Handwaschbecken benutzt, kann sich während der positiven Halbwellen der zugeführten der Benutzer nach der Einleitung der Abgabe von Wechselspannung durch den Widerstand 36, den Wasser durch das Einschalten der Last 82 nahezu Emitter-Kollektor-Übergang des Transistors 26 und 40 augenblicklich von dem Waschbecken entfernen, und den Widerstand 32 fließt. Die Spannung, die sich an trotzdem wird die Unterbrechung des Wasserstromes dem Kondensator 34 entwickeln kann, wird durch die in der gewünschten Weise verzögert,
etwa 6 V betragende Zenerzündspannung des Basis- Wenn sich die Ausgangsimpulse des Verstärkers 24

Emitter-Übergangs des Transistors 28 begrenzt. Da- in einem solchen Ausmaß vergrößern, daß sie die her ist der Halbleiterschalter 30 während der nega- «5 Vorspannung des Kondensators 34 üben, nden, wird tiven Halbperioden der Wechselspannung normaler- der Halbleiterschalter 30 erneut leitfähig gemacht, weise leitfähig, so daß er den Strom während der wodurch die Stromversorgung für das Zeitglied unter- aegativen Halbperioden von der Last und dem Zeit· brachen wird. Der Kondensator SO beginnt sich über glied fernhält. Während der positiven Halbperioden die Widerstände 46 und 48 zu entladen, wobei der dienen die Dioden 38 und 44 dazu, den Strom von 50 Halbleiterschalter 56 im nichtleitenden Zustand geder Last und dem Zeitglied fernzuhalten. halten wird, bis die Spannung des Kondensators 50

Dem Halbleiterschalter 56 wird ein Zündsignal in das der Stcuerlektrode des leitenden Halbleiterschal-Form einer an der Steuerelektrode des Halbleiter ters 30 entnommene Signal nicht mehr überwinden schalters 30 erscheinenden Rechteckwellenspannung kann. Die Zeitspanne, während welcher das Zeitglied zugeführt, und der Halbleiterschalter 56 ist während $5 den Halbleiterschalter 56 im nicht leitenden Zustand der positiven Halbperioden normalerweise leitend. hält, nachdem der Halbleiterschalter 30 wieder in sci-Außerdem dient die Diode 62 dazu, zu verhindern. nen normalen leitenden Zustand gebracht worden ist. daß ein Leckstrom durch den Emitter-Kollektor- kann durch Variieren de» Widerstandswertes des Übergang des Transistors 52 fließt, so daß eine un- Widerstandes 46 variiert werden, der sowohl das erwünschte Veränderung des der Steuerelektrode des 60 Spannungsniveau der Aufladung als auch die Em-HalMeiterechalters 56 zugeführten Vorspannsignals ladungsgeschwindigkeit des Kondensators 50 bevermieden wird. Die Diode 62 bewirkt ferner eine stimmt. Wenn sich der Kondensator 50 genügend Verkürzung der Einschaltzeiten des Widerstandes 64, weit entladen hat, so daß der Halbleiterschalter 56 wodurch die während des Betriebs der Schaltungs- wieder in seinen normalen leitenden Zustand zurückanordnung erzeugte Wärmemenge verringert wird. Gs kehren kann, wird der Erregerstrom während der po-

Dk Belastung5scha!tungsanordnung. die den Kon- sitiven Halbperioden erneut von der Spule 68 des dcnsator40 und den Widerstand 42 umfaßt, wird Relais 70 ferngehalten. i->d die Last 82 wird abgewegen der niedrigen Spannung der Stromquelle be- schaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. der zweite Halbleiterschalter (56) durchgesteuert
2. Patentansprüche: wird und somit das Relais (70) abfällt.
3. 3. Verzögerungsschaltungsanordnung nach An-

   l.Mit Wechselstrom betriebene Verzögerungs- spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen schaltungsanordnung mit einem SignaTeingang 5 dem ersten Halbleiterschalter (30) und dem Zeit- und einem Signalausgang und zwei kontaktlosen glied (46, 48. 50) über eine dritte Diode (38) ein vorspannungsgesteuerten Schaltern, dadurch Parallel-ÄC-Glied (40, 42) vorgesehen ist.
   gekennzeichnet, daß bei Beaufschlagung 4.Verzögerungsschaltungsanordnung nach Andes Signaleingangs mit einem einen vorbestimm- spruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß in ten Schwellwert überschreitenden Eingangssignal io Reihe zum zweiten Halbleiterschalter (56) eine beide Schalter (30. 56) durchgesteuert sind und Diode (62) vorgesehen ist.

   dadurch das an dem parallel zum zweiten Schal- 5. Verzögerungsschaltungsanordnung nach

   ter(56) geschalteten Signalausgang abgegebene einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurca gekenn-

   Ausgangssignal Null ist und daß bei Beaufschla- zeichnet, daß der Entladewiderstand (46, 48) des

   gung des Signaleingangs mit einem untei dem ge- 15 Zeitgliedes (46, 48, 50) einstellbar ist.
   nannten Schwellwert liegenden Eingangssignal

   beide Schalter (30 56) gesperrt sind und dadurch

   das an d«.*i ι parallel zum zweiten Schalter (56)

   geschalteten Signalausgang abgegebene Ausgangs- Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Wechselsignal seinen vollen Wert hat und daß ein Zeit- »° strom betriebene Verzögerungsschaltungsanordnung glied (46,48,50) mit einem Ladekondensator mit einem Signaleingang und einem Signalausgang (50) vorgesehen ist, der schlagartig mit dem und zwei kontaktlosen vorspannungsgesteuerten Sperren des ersten Schalters (30) aufgeladen und Schaltern. Eine solche Schaltungsanordnung ist bebei erneutem Leitendwerden des ersten Schalters kannt (Der Elektromeister, 1962. H. 23, S. 1518. (30) — infolge eines neuen den genannten ²5 1519, insbesondere S. 1518, Bild 1). Schwellenwert überschreitenden Eingangssignals Diese bekannte Anordnung wird kapazitiv betätigt — über einen Entladewiderstand (46. 48) des und weist zwei kontaktlose, vorspannungsgesteuerte. Zeitglieds (46, 48, 50) entladen wird und dessen mit je einer Röhre bestückte Schalter auf, von denen Spinnung so lange bis sich der Ladekondensator der eine mit einem zu schaltenden Relais in Reihe (50) auf einen vorbestimmten Spannungswert ent- 30 geschaltet ist und wobei eine Verzögerung beim Wieladen hat, das Durchsteuerr des zweiten Schal- dereinschalten des abgefallenen Relais dadurch erters(56) und damit das Anschalten des Aus- reicht wird, daß nach dem Zünden der zweiten gangssignals verhindert. Röhre die Starterspannung der ersten, für das Ein-

   2. Verzögerungsschaltungsanordnung nach An- schalten des Relais veranwortlichen Röhre nicht auf spruch 1 mit einem zu steuernden Relais, da- 35 den Scheitelwert der Netzspannung, sondern nur auf durch gekennzeichnet, daß an einer Wechselspan- den Brennwert ansteigt. Es lüuß dort zunächst also nungsquelle (10,12) in Reihe mit einem ohm- die Kapazität des kapazitiven Fühlers so weit abschen Widerstand (36) ein erster normalerweise nehmen, und damit die Starterspannung der ersten durchgesteuerter Halbleiterschalter (30) liegt, Röhre ansteigen, bis die erste Röhre zündet, dem über eine erste Diode (44) das Zeitglied (46, 4° Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaf-48,50), bestehend aus dem Ladekondensator (50) fung einer Verzögerungsschaltungsanordnung, bei und dem zu diesem parallelgeschalteten ohm- der das sofortige Löschen des Ausgangssignals bei sehen Entladewiderstand (46,48), parallelge- einem erneuten Durchsteuern des ersten Schalters schaltet ist, welches außerdem der Steuerstrecke verhindert wird. Diese Aufgabe wird, ausgehend von pines zweiten normalerweise durchgesteuerten 45 einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebe-Halbleiterschalters (56) parallelgeschaltet ist, der nen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei in Reihe mit einem ohmschen Widerstand (64) Beaufschlagung des Signaleingangs mit einem einen ebenfalls an der Wechselspannungsquelle (10,12) vorbestimmten Schwellwert überschreitenden Einliegt und dem seinerseits über eine zweite Diode gangssignal beide Schalter durchgesteuert sind und (72) ein mit einem zweiten Kondensator (74) 50 dadurch das an dem parallel zum zweiten Schalter parallelgeschaltetes Relais (70) parallelgeschaltet geschalteten Signalausgang abgegebene Ausgangsist und dessen Steuerelektrode über ein Serien- signal Null ist und daß bei Beaufschlagung des .RC-Glied (58,60) mit der Steuerelektrode des Signaleingangs mit einem unter dem genannten ersten Halbleiterschalters (30) verbunden ist, der- Schwellwert liegenden Eingangssignal beide Schalter art, daß bei Unterschreitung des vorbestimmten 55 gesperrt sind und dadurch das an dem parallel zum Schwellwertes des Eingangssignals des ersten zweiten Schalter geschalteten Signalausgang abge-Halbleiterschalters (30) und der damit verbünde- gebene Ausgangssignal seinen vollen Wert hat und nen Sperrung der beiden Halbleiterschalter (30, daß ein Zeitglied mit einem Ladekondensator vor-56) und der schlagartigen Aufladung des Lade- gesehen ist, der schlagartig mit dem Sperren des kondensator (50) des Zeitgliedes (46,48,50) 60 ersten Schalters aufgeladen und bei erneutem Leieine Erregung des Relais (70) ausgelöst wird und tendwerden des ersten Schalters — infolge eines daß bei einer Überschreitung des Schwellwertes neuen den genannten Schwellenwert überschreitendes ersten Halbleiterschalters (30) dieser wieder- den Eingangssignals—über einen Entladewiderstand um durchgesteuert wird, während der zweite des Zeitgliedes entladen wird und dessen Spannung Halbleiterschalter (56) gesperrt und damit das 65 so lange, bis sich der Ladekondensator auf einen Relais (70) angezogen bleibt, bis nach einer durch vorbestimmten Spannungswert entladen hat, das die Zeitkonstante des Zeitgliedes (46,48,50) be- Durchsteuern des zweiten Schalters und damit das stimmten Entladezeit des Ladekondensators (50) Abschalten des Ausgangssignals verhindert.