DE2018551A1

DE2018551A1 - Leistungsschaltsystem zur Erzeu gung eines Leistungssignals

Info

Publication number: DE2018551A1
Application number: DE19702018551
Authority: DE
Inventors: Richard F North Attleboro Mass Nelson Fred E Cranston R I Shaw, (V St A ) P
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1969-04-21
Filing date: 1970-04-17
Publication date: 1971-06-09
Also published as: US3575639A; FR2046233A5; JPS505369B1; GB1310044A

Description

DM-INS. OIPL.-IN«. M. SC. DIPCPHV*. ώΜ. " DIPL.-ΡΗΥβ. HOGER-STELLRECHT-GRIESSBACH-MAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGARf ^

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Texas Instruments Incorporated 13500 Worth Central Expressway Dallas, Texas /U.S.A.

Leistungsschaltsystem zur Erzeugung eines Leistungssignals

Die Erfindung betrifft ein Leistungsschaltsystem zur Erzeugung eines Leistungssignals bzw. zur Anschaltung einer Last an eine Versorgungsspannung in Abhängigkeit von einem Eingangssignal, um die der Last zugeführte Leistung zu steuern', mit einem Zeitverzögerungsschaltkreis zur Bewirkung einer vorbestimmten Zeitverzögerung zwischen dem Auftreten bzw. Verschwinden des Eingangssignals und dem Anschalten bzw. Abschalten der Last. .,

Allgemein betrifft die Erfindung Zeltver-zögerungaschaltkreise, die speziell eine vorgewählte Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen eines Steuersignals und einem Ausgangssignal vorsehen,- wobei das Ausgangssignal die Zuführung von Leistung an eine Last steuert. In vielen und verschiedenartigen industriellen Leistungsschaltsystemen, wie beispielsweise solche, bei denen die einer Last zugeführte Leistung geregelt bzw. kontrolliert werden muß, etwa einer Hagnetspule,, werden als Folge eines Eingangssignals eine relativ große Anzahl von nachfolgenden Arbeitsgängen "mittels einer Vielzahl von Relaisverbindungen in dem Leistungsschaltsystem vorgenommen. Dabei ist es in solchen Systemen oft erwünscht, eine vorgewählte

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bzw. voreinstellbare Zeitverzögerung zwischen der Energiezuführung und der Beendigung der Energiezuführung bzw. der Entregung des Systems als Folge eines Eingangssteuersignals und des die Leistungszuführung zu der Last bestimmenden Ausgangssignales vorzusehen. Beispielsweise können unter bestimmten Umständen in Verbindung mit einer Last bzw. einer Belastung und einem Schaltsystem noch weitere mehr am Rande liegende Aggregate verwendet werden, etwa zu deren Kühlung, die eine Energiezuführung benötigen, bevor die Last selbst mit Energie versorgt wird, um die Durchführung einer einwandfreien Kühlung sicherzustellen, bevor die Last selbst mit einer Versorgungsspannung verbunden wird. Ähnlich kann es weiterhin in vielen Fällen wünschenswert sein, eine vorgewählte Zeiteinheit zwischen dem Auftreten eines Steuersignals zur Bewirkung der Unterbrechung der einer Last zugeführten Leistung und dem Ausgangssignal, welches diese Unterbrechung der Leistungszuführung tatsächlich vornimmt, vorzusehen.

Im Zusammenhang mit solchen Zeitverzögerungsnetzwerken treten oft Probleme auf, die auf die unterschiedlichen Anferderungen bzw. Bedingungen des Zeitverzögerungsnetzwerkes verglichen mit dem Leistungsschaltsystem selbst zurückzuführen sind. Diese Probleme tauchen beispielsweise bei dem Versuch auf, geeignete elektrische ebenso wie mechanische Zwischenschichten, Verbindungsglieder bzw. Berührungspunkte (interfacing) zwischen der Eingangsspannungsquelle, dem aus einer Vielzahl von Zweigen bestehenden Leistungsschaltsystem und der Last herzustellen. Diese Art des elektrischen und mechanischen "Zwischenschicht"-Problems wird insbesondere dann offenbar, wenn ein miniaturisiertes Leistungsschaltsystem von relativ geringen Abmessungen verwendet wird, welches trotzdem in der Lage ist, relativ große Leistungen zu beeinflussen bzw. zu steuern. Darüberhinaus weisen die gegenwärtig

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erhältlichen Zeitverzögerungsschaltkreise, die zur Verwendung in solchen Leistungsschaltsysteraen geeignet sind, oft einen beträchtlichen Leistungsverbrauch im Hinblick auf den gesamten Leistungsverbrauch des Leistungsschaltsystems auf, welcher selbstverständlich außerordentlich'erWunscht ist, da der Zeitverzögerungsschaltkreis nur in Bereitschaft betrieben wird, wobei er jedoch an die Stromversorgung angeschaltet ist, um jederzeit in Aktion zu treten, aber nicht ständig verwendet wird. Zusätzlich dazu kann bei der Verwendung eines miniaturisierten Leistungsschaltsystems und eines miniaturisierten Zeitverzögerungssclialtkreises das Problem einer sich notwendigerweise wiederholenden Genauigkeit des Zätnetzwerkes auftreten, da es schwierig ist, den Zeitkondensator so anzuordnen bzw. zu betreiben, daß er v/iederholt vollkommen entladen wird oder auf dieselbe Spannungsebene nach Vollendung eines Entladezyklus¹ zurückkehrt. Auf diese Weise könnte es geschehen, daß der Zeitkondensator nicht stets das genau gleiche Zeitintervall für die Aufladung benötigt, da er u.U. vorher von einer anderen anfänglichen Spannungsebene aufgeladen wurde. Wenn ein miniaturisierter Schaltkreis dieser Art hergestellt wird, dann kann es sich als schwierig ergeben, geeignete Mittel vorzusehen, die sicherstellen, daß der Ladekondensator ( Zeitkondensator) nach seinem Entladezyklus auf eine gewünschte Spannungsebene zurückkehrt. Dies führt zu einem beträchtlichen Problem bei der sich -wiederholenden Genauigkeit des Zeitkreises.

i)er Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen ver<besserten Zeitschaltkreis zur Verwendung in Leistungsschaltsysteiaen zu schaffen, insbesondere soll die .Erfindung einen verbesserten miniaturisierten Zeitverzögerungsschaltkreis mit nur relativ geringem Eigenverbrauch zur Verwendung in Leietungsschaltsystemen vorsehen.

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Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Leistungsschaltsystem der eingangs beschriebenen Art und besteht darin, daß ein aus einem Widerstand und ein mit diesem verbundenen Kondensator bestehendes Zeitverzögerungsnetzwerk und mit dem Kondensator zusammengeschaltete Mittel zur Aufrechterhaltung einer voreingestellten Spannung über ihm bei Beginn eines Ladezyklus vorgesehen sind, daß eine mit dem Verzögerungsnetzwerk verbundene Ladeanordnung zur

) Aufladung des Kondensators bei Auftreten eines Eingangssignals auf eine die voreingestellte Spannung überschreitende vorgewählte Spannungsebene in einem vorbestimmten Zeitintervall vorgesehen ist, daß eine spannungsempfindliche Schalteinrichtung mit dem Kondensator verbunden ist, die als Folge des Erreichens einer vorgewählten Spannungsebene des Kondensators leitend wird und einen Entladestrompfad für den Kondensator vorsieht, daß mit der spannungsempfindlichen Schalteinrichtung eino selektiv einstellbare und das vorbestimmte Zeitintervall kontrollierende Vorspannungsanordnung verbunden ist, die die spannungsempfindliche Schalteinrichtung in einem Sperrzustand hält, bis die vorgev/ählte Spannungs-

* ebene über dem Kondensator erreicht ist, daß mit dem Kondensator-Entladestrompfad gekoppelte Schaltelemente zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei Entladung des Kondensators vorgesehen sind und daß weitere Schaltelemente zur Übertragung des Ausgangssignals auf einer mit der Last verbundenen Ausgangsschaltanordnung zur Steuerung der Leistungszuführung zu der Last und des leitenden Zustandes der Ausgangsschaltanordnung vorgesehen sind.

Es ist also zunächst ein sogenanntes Basisnetzwerk zur Errichtung einer voreingestellten Spannung über dem Kondensator mit dem Zeitverzögerungsnetzwerk verbunden, was beispielsweise bei Beginn eines jeden Ladezyklus' vorgenommen

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■werden kann. Der Kondensator wird dann aufgrund der Zuführung eines Eingangssteuersignales auf eine vorgewählte Spannungsebene aufgeladen, Sobald diese Spannungsebene erreicht ist, öffnet sich für den Kondensator ein .Entladestrompfad,'der von Transistoren gebildet ist, die vor Erreichen des vorgewählten Ladezustandes des Kondensators durch eine Vorspannungsquelle so eingestellt worden sind, daß sie in ihrem Sperrzustand verbleiben. Die Einstellung auf eine bestimmte vorgewählte Spannungsebene für den Kondensator entspricht einer bestimmten konstanten Zeiteinheit, die als Verzögerungszeiteinheit in dem Leistungsschaltsystem weiter verwendet wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Verzögerungszeit durch Beeinflussung der Vorspannungsquelle. für die Schaltelemente im Entladestrompfad des Kondensators zu beeinflussen. Dem Entladestrompfad des Kondensators ist eine stromempfindliche_ Anordnung zugeordnet, die ein Ausgangssignal als Folge der Entladung des Kondensators erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird ggf. verstärkt und über weitere Transistoren und Schaltmittel wie Relais bzw. Triacs geleitet und schließlich;dazu verwendet, den Leistungsfluß zu der Last zu stoppen bzw. sonstwie zu.beeinflussen.

Die Erfindung bietet also den Vorteil, daß sie einen verbesserten miniaturisierten Zeitverzögerungsschaltkreis schafft, welcher mechanisch und elektrisch mit einem miniaturisierten Leistungsschaltsystem kompatibel ist und der in der Lage ist, eine gewünschte Zeitverzögerung zwischen der Zuführung eines Eingangssteuersignals und eines den Leistungsfluß zu einer Last steuernden Auagangssignals mit hoher Genauigkeit bereitzustellen. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen ZeitverzögerungBschaltkreises in einem Leistungsschaltsystem sind seine außerordentlich geringen Abmessungen, der minimale Leistungsverbrauch und eine hohe Betriebesicherheit.

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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden, in welcher Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Pig. 1 zum Teil schematisch die Darstellung der elektrischen Schaltung eines Leistungsschaltsystems in Verbindung mit einem "Einsehalt"-Verzögerungsschaltkreis;

Pig. 2 zeigt schematisch die Schaltung eines "Einschalt"-Verzögerungsschaltkreises entsprechend der vorliegenden Erfindung;

Pig. 3 zeigt die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltung;

Fig. 4 zeigt, teilweise schematisch, die elektrische Schaltung eines Leistungsschaltsystemes in Verbindung mit einem "Ausschalt"-Verzögerungsschaltkreis;

Fig. 5 zeigt im einzelnen die elektrische Schaltung des "Ausschalt"-Verzögerungsschaltkreises nach Fig. und -v; C-

Fig. 6 zeigt die Arbeitsweise der in Fig. 5 dargestellten Schaltung.

Insbesondere mit Bezug auf Fig. I ist dort ein Leistungsschaltsystea gemäß der Erfindung dargestellt, welches einen Zeitverzögerungsachaltkreis 10 umfaßt, Dieser Zeitverzöge-

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rungsschaltkreis ist ganz allgemein zwischen einer Eingangsschaltung 12 und einer Ausgangsschaltung 14 geschaltet, wobei lediglich aus Gründen einer vereinfachten Darstellung nur zwei solcher Eingangs- und Ausgangsschaltkreise dargestellt sind. Das Leistungsschaltsystem ist geeignet, die einer Last 16 zugeführte Leistung zu steuern bzw. zu kontrollieren, und zwar in Übereinstimmung bzw. als Folge von Informationen, die von einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Eingangsspannungsquelle stammt, welche selektiv eine im Eingangsschaltkreis 12 vorgesehene Eingangsschaltanordnung 18 betätigt. Das dargestellte Leistungsschaltsystem weist weiterhin ein Paar mit einer Wechselstromquelle, wie beispielsweise einer üblichen 115 V, 60 Hz-Spannungsquelle oder einer sonstigen geeigneten Netzspannung, verbundene Leitungen 20 und 22 auf. In dem Eingangsschaltkreis 12 befindet sich ein Vechselstromleistungs-, .schalter 24, beispielsweise ein sogenannter Triac, den man sich als Antiparallelschaltung zweier Thyristoren vorstellen kann, und welcher eine mit der Eingangsschaltanordnung 18 über einen Steuerwiderstand 28 verbundene Steuerelektrode 26 (Gate-Elektrode) aufweist. Weiterhin ist eine selektiv zu erregende Relais-Spule 30 in Reihe mit den Leistungselektroden des Triacs geschaltet.

Der Zeitversögerungsschaltkreis 10 ist parallel zu dem Eingangsschaltkreis 12 geschaltet und weist einen Eingangs- . ■schaltkontakt bzw. einen Relais-Kontakt 32 auf, welcher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Paar, in Wirkverbindung mit der Relais-Spule 30 stehender Relais-Kontakte besteht, so daß'-die Erregung der Relais-Spule 30 das Schließen der Relais-Kontakte 32 und damit die Abgab'e eines Steuersignales zur Inbetriebnahme des Zeitverzö-

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gerungsschaltkreises 10 bewirkt. Wie weiter unten noch genauer erklärt wird, ist die Arbeitsweise der Anordnung so, daß nach einer vorgewählten.Zeitverzögerung von dem Zeitverzögerungsschaltkreis 10 ein Ausgangssignal als Folge des ihm zugeführten Steuersignals erzeugt wird; dieses Ausgangssignal erscheint an den Ausgangsleitungen 34 und 36. Diese Ausgangsleitungen sind mit dem dem Eingangsschaltkreis sehr ähnlich sehenden. Ausgangsschaltkreis 14 verbunden, welcher ebenfalls einen Wechselstromleistungsschalter, nämlich einen Triac 38 mit einer Steuerelektrode 40 aufweist, die über einen Steuerwiderstand 42 mit der einen Ausgangsklemme 36 verbunden ist, während die andere Ausgangsklemme 34 direkt mit einer Leistungselektrode des Triacs verbunden ist. Weiterhin ist dann noch eine selektiv erregbare Relais-Spule 44 in Serie mit den Leistungselektroden des Triacs 38 verbunden. Erscheint also an den Ausgangsklemmen 34 und 36 des Zeitversögerungsschaltkreises 10 ein Ausgangssignal, dann gelangt auf die Steuerelektrode 40 des Triacs 38 ein Steuersignal unl der Triac wird in seinen leitenden Zustand geschaltet, so daß die Relais-Spule 44 mittels der ihr über die Leistungselektroden des Triacs zugeführten Leistung erregt wird. Die ReMs-Spule 44 ist mit einer Schalteinrichtung 46, beispielsweise, einem Paar Relaiskontakten 46 verbunden. Der Schalter bzw. die Schalter 46 liegen in Reihe mit den Netzanschlüssen 20 und 22 bzw. mit einer Leistungsquelle und der Last 16, so daß bei Erregung der Relaisspule 44 der Schalter 46 schließt und die Last an das Netz anschaltet bzw. mit elektrischer Leistung beliefert.

In der Schemazeichnung der Figur 2 ist nun ein Zeitverzögerungsschaltkreis 10, welcher eine auf einen Einschaltimpuls erfolgende Zeitverzögerung bewirkt, genauer dargestellt. Der "Einschalt"-Verzögerungsschaltkreis 10 weist zunächst einen

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Netzteil 48 zur Erzeugung einer einweggleichgerichteten Spannung auf. Mit der als Stromversorgung arbeitenden Einrichtung 4-8 ist ein Basisnetzwerk 50 verbunden, welches so arbeitet, daß es über einen parallel geschalteten Kondensator 54 und einen Wideisband 52 eine voreingestellte Spannung erzeugt, wo^^Widei^stand^.52 und Kondensator 54 ein Zeitverzögerungsnetzwerk bilden. Dieses Zeitverzögerungsnetzwerk 56 ist weiterhin zur Vorspannungserzeugung mit einem Potentiometerschaltkreis 58 verbunden, welcher auf «inen Spannungswert einstellbar ist, der die vöreingestellte Spannung des Basisnetzwerkes 50 übersteigt. Zusätzlich ist dann noch ein schaltendes.;Netzwerk 60 mit dem Potentiometer 58 und dem Zeitverzögerungsnetzwerk 56 verbunden. Das schaltende Netzwerk 60, das aus geeigneten miteinander verbundenen Transistoren.besteht, ist von dem Potentiometer 58 in seinem Sperrzustand vorgespannt, es wird jedoch leitend, wenn ein vorgewähltes Spannungspotential über dem Kondensator 54 erscheint, wodurch sich dann ein Entladestrompfad. für den Kondensator 54 ergibt. Zusätzlich ist noch eine einen Schalter betätigende Anordnung 62 vorgesehen, die mit dem schaltenden Netzwerk 60 verbunden ist und als Folge eines Leitendwerdens dieses Netzwerkes ebenfalls leitend wird. D^e einen Schalter betätigende Anordnung 62 ist mit einem selektiv zu betätigenden Schalter 64 verbunden, der als Folge eines L-3itendwerdens der Anordnung 62 betätigt wird, wodurch an den Ausgangsieitungen 34, 36 ein Ausgangssignal auftritt und den Triac 38 aussteuert (siehe Fig. 1).

Die Betriebsspannung wird dem Versorgungsnetzwerk 48 durch ein^re gleichrichtende Diode 66 und durch eirj.e Anzahl von in Serie ,geschaltete Widerstände 68, 70 und 7.4 zugeführt; sie gelangt schließlich auf eine die Spannung regelnde Diode 73,, vorzugsweise eine Zenerdiods, die von der gleichrichtenden

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Diode 66 so vorgespannt wird, daß sie eine gewünschte konstante Referenzgleichstromspannung über ihren Anschluß aufrechterhält. Vorzugsweise weist die Versorgungseinrichtung 48 noch parallel geschaltete Filterkondensatoren 74-und 75 auf, die zu der Zenerdiode 73 parallel liegen, um eine im wesentlichen von Wechselspannungen freie Referenz-Gleichspannung, d.h. eine Gleichspannung sehr geringer Helligkeit nach Ausgang der Zenerdiode 73 vorzusehen-*

Das Basisnetzwerk 50 ist mit desi Zeitverzögerungsnetzwerk verbunden, um über dem Kondensator 54 eine voreingestellte Anfangsspannung anzulegen. Die Wirkungsweise des Basisnetzwerkes wird von einem normalerweise leitenden npn-Transistor 80 mit einem Basisanschluß 82, einem Emitter 84 und einem Kollektor 86 bestimmt. Solange der Schalter 32 offen ist, verbleibt Transistor 80 in seinem leitenden Zustand; er sperrt bzw. wird in seinen Sperrzustand geschaltet, wenn der Schalter 32 geschlossen ist. Zu diesem Zweck ist der Kollektor des Transistors 80 mit dem Verbindungspunkt des "Widerstandes 52 und des Kondensators 54 über einen Widerstand 37 verbunden, wie in der Zeichnung dargestellt, und bildet somit einen Parallelpfad bzv/. einen KurzschluS für den Kondensator 54 und verhindert, daß dieser von der Referenzspannung aufgeladen wird, und zwar solange, wie der Schalter 32 offen und der Transistor 80 in seinem leitenden Zustand gehalten wird, v/ie weiter vorn schon erläutert. Die^ voreinstellbare Spannung, auf die der Kondensator 54 aufgeladen wird, rührt von einer Spannungsteilerspannung her, welche aus einem Paar in Reihe geschalteter Widerstände 88 und 90 besteht. Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Widerstände ist über eine Diode mit dem Kondensator 54 verbunden. Der Widerstand 88 ist dabei mit dem positiven Gleichspannungspotential verbunden und ladet dadurch den Kondensator 54 über die Diode 92 auf eine vor-

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eingestellte Spannungsebene auf; ist diese Spannungsebene erreicht» dann polt sich die Diode 92 um, um eine weitere Aufladung über den Widerstand 88 zu verhindern. Diese voreingestellte bzw. vorbereitete Spannungsebene wird über den Kondensator 54 errichtet, wenn der Schalter, 32 offen is.t, um eine verbesserte Genauigkeit in dem Zeitintervall zu erzielen, welches für die Aufladung des Kondensators benötigt wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die Aufladung des Kondensators stets von der gleichen anfänglichen Spannungsebene bewirkt wird, wenn der Schalter 32 dann geschlossen ist, und dadurch ein Lade-, und Entladezyklus, wie weiter unten noch erläutert wird, inganggesetzt wird.

Der leitende Zustand des Transistors 80 wird von einem Vorspannungswiderstand 93 kontrolliert, welcher die Basis 82 mit dem positiven Gleichspannüngspotential verbindet, während der Emitter 84 mit dem negativen Anschluß des Versorgungsretzwerks 48 verbunden ist. Weiterhin ist eine Sperrdiode 94 für Wechselstrom vorgesehen, die mit einem strombegrenzenäen Widerstand 76 verbunden ist und von der Basis 82 den zugeführten Wechselstrom fernhält. Wenn der Schalter 32 geschlossen ist, dann sind Basis 82 und Emitter 84 des Transistors 80 miteinander verbunden und weisen fast das gleiche Potential auf. Infolgedessen ist die Basisemitterspannung nicht ausreichend, um den Transistor 80 in seinem leitenden Zustand zu halten, so daß dieser, in seinen Sperrzustand umschaltet. Si· liegt damit nicht, mehr parallel zu dem Kondensator 54, wodurch ein Ladezyklus beginnt, d.h. der Kondensator 54 wird auf eine vorwählbare bzw. vorgewählte Spannungsebene über den viiderstand 52 aufgeladen. Ein erfindungswesentliches Merkmal in diesem Zusammenhang ist, daß die vorgewählte Spannungsebene und damit das für die Aufladung des Kondensators benötigte Zeltintervall von der Einstellung eines Potentiometers 58

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bestimmt bzw. gesteuert wird, welches das schaltende Netzwerk 60 mit Vorspannung versorgt. Wie dargestellt, ist das Potentiometer 58 mit dem schaltenden Netzwerk 60 verbunden und arbeitet so, daß das schaltende Netzwerk 60 in einem nichtleitenden Zustand gehalten wird, bis die voreingestellte Spannungsebene über den Kondensator 54 erreicht ist. Das schaltende Netzwerk 60 weist einen normalerweise nichtleitenden pnp-Transistor 98 auf, der eine Basis 100, einen Kollektor 1.02 und einen Emitter 104 hat. Der einstellbare Abgriff 105 des Potentiometers 58 ist über einen Widerstand 106 mit der Basis 100 des Transistors 98 verbunden und dient dazu, die Basis des Transistors im Hinblick auf den Emitter 104 im Sperrzustand zu halten. Zu diesem Zweck wird das Potentiometer 58 auf eine voreinstellbare Spannungsebene eingestellt, um an die Basis 100 des pnp-Transistors 98 eine positive Spannung anzulegen, wodurch die Basisemitterstrecke in Sperrichtung gepolt und der Transistor 98 nichtleitend ist. Nun ist jedoch der Kondensator 54 mit dem Emitter 104 verbunden, so daß je nachdem der Kondensator 54 sich aufladet, diese Spannung ggf. die von dem Potentiometer 58 eingestellte überschreitet und den Emitter 104 im Hinblick auf die Basis 100 positiv wird; dadurch wird die Basisemitterstrecke des Transistors 98 in Vorwärtsrichtung gepolt und der Transistor 98 leitet, wodurch ein Entladepfad für den Kondensator 54 durch den Transistor 98 gebildet wird. In diesem Zusammenhang ist weiterhin festzustellen, daß der Kondensator 54 auf eine vorbestimmte Höhe in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten des Zeitverzögerungsnetzwerks 56 aufgeladen wird. Nun ist jedoch das Zeitintervall, welches benötigt wird, um die voreingestellte Spannung über dem Kondensator 54 zu erreichen, von der Einstellung des einstellbaren Abgriffs 105 des Potentiometers 58 kontrolliert bzw. bestimmt, weil der Transistor 98 leitend wird und einen Entladepfad für den Kondensator 54 bildet,

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wenn die über dem Kondensator erreichte Spahnungsebene die von dem Potentiometer 58 eingestellte erreicht bzw. überschreitet. Damit wirkt sich die dem schaltenden Netzwerk 60 zugeführte Vorspannung als eine Kontrolle bzw. als Maß für die Einstellung des Zeitintervalls aus, welches benötigt wird, um über dem Kondensator 54 die voreingestellte Spännungsebene zu erreichen. Der Schalttransistor 98 ist weiterhin noch mit einem npn-Transistor 108 mit Basis 110, Kollektor 1.12 und Emitter 114 verbunden. Dieser im Ausgangskreis liegende Transistor 108 ist normalerweise ebenfalls nichtleitend und so angeordnet, daß seine Basis 110 mit dem Kollektor 102 des Schalttransistors 98 verbunden ist. Folglich wird, wenn als Folge des Leitendseins des Transistors 98 ein Signal an dar Basis 110 erscheint, auch der Transistor 108 stromführend. ■

Durch Schließen des Schalters 32 wird somit ein Aufladezyklus für den Kondensator 54 bewirkt, wobei eine vorgewählte Spannungsebene über dem Kondensator 54 in einem bestimmten Zeitintervall in Abhängigkeit von der Einstellung des Potentio-■· meters 58 erreicht wird; ein Entladezyklus erfolgt dann, wenn die vorgewählte Spannungsebene erreicht ist, wobei durch die Transistoren 98 und 108 ein Entladestrompfad gebildet wird. Weiterhin ist noch eine der Entladung des Kondensators 54 zugeordnete Verriegelungsfunktlon. vorgesehen. Wenn sich der Kondensator 54 über die Emitterkollektorstrecke des Transistors 98 entlädt, dann verringert sich die Spannung über dem Kondensator 54. Wird die voreingestellte Spannung (preset voltage) erreicht, dann wird die Diode 92, die in Sperriehtung gepolt wurde, als die voreingestellte Spannung überschritten wurde, in.den Flußzustand geschaltet und es fließt über den Widerstand 88 und die Diode 92 zu dem Emitter 104 des Transistors 98 ein sog. Verriegelungssignal, das

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ausreichend ist, um den Transistor 98 und somit den Transistor 108 in seinem leitenden Zustand zu halten. Die Transistoren 98 und 108 verbleiben somit nachfolgend auf die Entladung des Kondensators 54 leitend, können jedoch durch Öffnen des Schalters 32 in ihren Sperrzustand gebracht werden. Durch dieses öffnen wird, wie weiter vorn schon erklärt, der Transistor 80 leitend, so daß sich der Kondensator 54unmittelbar durch ihn auf eine Spannung von annähernd 0 Volt entlädt und wobei der Transistor 80 gleichzeitig auch die Ladespannung in der weiter vorn geschilderten Weise kurzschließt bzw. übernimmt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die voreingestellte Spannung (preset voltage) über dem Kondensator 54 2,5 Volt und das Potentiometer 58 wird auf eine Spannungsebene von annähernd 10 Volt eingestellt, so daß die Basisemitterstrecke des pnp-Transistors 98 in-Sperrichtung gepolt und der Transistor 98 sich in einem nichtleitenden Zustand befindet, während der Kondensator, ausgehend von der voreingestellten Spannungsebene, weiter aufgeladen -wird. Der Kondensator 54 wird dann entsprechend über den Widerstand 52 aufgeladen, bis die vorgewählte Spannung (preselected voltage), die etwas über den 10. Volt liegt und die von dem Potentiometer 58 eingestellt ist, über dem Kondensator 54 erreicht bzw. entwickelt ist, und zwar nach dem damit ebenfalls vorgewählten Zeitintervall. Hierzu ist noch zu bemerken, daß die voreingestellte Spannung (preset voltage), vqat_der_aus dann die zeitbestimmende Aufladung erfolgt, beispielsweise durch eine entsprechende Bemessung der an der Aufladung beteiligten Widerstände, etwa 88 und 90 sehr schnell erreicht werden kann (also ohne Einfluß auf die Aufladezeitkonstante), wenn der Transistor 80 sperrt. Die nachfolgende Aufladung ist dann ein HaQ für die Verzögerungszeitkonstante.

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Wird der Transistor 108 leitend, dann ergibt sich an seinem Emitter ein Ausgangesignal. Dieses Signal wird einem Ausgangswiderstand 116 zugeleitet, welcher mit dem Emitterkreis 114- des Transistors 108 verbunden ist, so daß über diesem Widerstand eine Ausgangsspannung erscheint. Der Widerstand 116 ist weiterhin noch, wie dargestellt, mit dem Eingang eines Ausgangstransistors 62' verbunden, so daß die Ausgangsspannung des Widerstandes 116 ebenfalls über der Basisemitterstrecke des Ausgangstransistors 62 ansteht; der Ausgangstransistor stellt vorzugsweise einen normalerweise nichtleitenden npn-Transistor dar. Die Basisemitterstrecke des Ausgangstransistors 62 wird folglich durch dieses Ausgangssignal in Vörwärtsrichta.ng vorgespannt und der Transistor 62. leitet. Da der Transistor 62 in Reihe mit dem Schaltelement 64 geschaltet ist und da weiterhin der Transistor 62 und das Schaltelement 64 parallel zu dem Potentiometer 58 geschaltet sind, wird das Potentiometer 58 geshunted, wenn der Transistor 62 leitend wird und ein Signal dem Schaltelement 64 zugeleitet wird. In dieser Hinsicht besteht das Schaltelement 64 vorzugsweise aus einem Reedschalter bzw. einem Reedrelais, um eine verbesserte Geräuschunterdrückung zu erzielen und um weiterhin eine verbesserte Isolation zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Zeitverzögerungsschaltkreises zu bewirken, Der Reedschalter 64 bzw. das Reedrelais, welches aufgrund eines Leitendseins des Transistors 62 erregt wird, bewirkt das Schließen eines Paares von normalerweise offenen Relaiskontakten 118 (Arbeitskontakten), die in Wirkverbindung mit der Erregerspule des Reedschalters stehen, wodurch ein Ausganges ignäl an den Ausgangsanschlüssen 34 und 36» die mit den Kontakten 118 verbunden sind, erscheint. Zusätzlich wird im Hinblick auf die weiter vorn schon erwähnte Verriegelungsfunktion die voreingestellte Spannung über dem Kondensator 54 ununterbrochen aufrechterhalten, wodurch Transistor 98

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auch nach Entladung des Kondensators 54 leitend verbleibt, so daß er weiterhin den Transistor 108 versorgen kann, welcher wiederum ein ständiges Signal an den Schalttransistor liefert. Dadurch bleibt auch der Reedschalter 64 erregt und die Kontakte 118 bleiben geschlossen, um sicherzustellen, daß ein Signal an den Ausgangsanschlüssen 34 und 36 aufrechterhalten wird; dieses Ausgangssignal wird an den Ausgangsanschlüssen 34 und 36 solange anstehen, bis der Zeitverzögerungsschaltkreis 10 durch Öffnen des Eingangsschalters 32 entregt wird.

Wie weiter vorn schon erläutert, erscheint also ein Ausgangssignal an den Ausgangsklemmen 34 und 36 erst nach einem vorbestimmten Zeitintervall nachfolgend dem Eingang eines Steuersignals,, welches das Schließen des Eingangsschalters 32 bewirkt. Dieses ist genauer in Fig. 3 dargestellt, dem schematisch die Arbeitsweise eines "Einschalf'-Verzögerungsschaltkreises der Pig. 2 entnommen werden kann. Der Fig. 3 kann insbesondere noch entnommen werden, daß das Eingangssteuersignal von einem Anfangspotential ausgeht und schlagartig zu einer vorgewählten Spannungsebene in Richtung der horizontalen Zeitachse ansbeigt. In gleicher Weise ist das Signal, welches der Last zugeführt wird, dargestellt, wie es von einem Anfangspotentiäl aus ansteigt, jedoch nicht auf eine vorgewählte Spannungsebene als Folge des Eingangssteuersignals, sondern erst nach einem Zeitintervall, welches von der durch das Potentiometer 58 eingestellte Spannung bzw. Potential bestimmt ist. Zusätzlich kann dann noch der Fig. 3 bei Vollendung eines Schaltzyklus· entnommen werden, daß dann, wenn die Schaltung stromlos wird bzw. entregt wird und das Steuersignal auf seinen Ausgangswert zurückkehrt, auch das der Last zugeführte Signal im wesentlichen gleichzeitig auf seinen Ausgangswert zurückfällt.

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In Pig. 4 1st nun, teilweise schematisch, ein dem in Pig. 1 gezeigten Leistungssohaltsystera ähnliches Schaltsystem dargestellt, welches jedoch einen zwischen einem Eingangsschaltkreis 122 und einem Ausgangsschaltkreis 124 geschalteten "Ausschalt"-Verzögerungsschaltkreis enthält. Die Arbeitsweise dieses Leistungsschaltsysteins ist in etwa ähnlich dem in Pig.1 dargestellten, jedoch ist der "Ausschalt"^Verzögerungsschaltkreis 120 so bemessen "bzw. geschaltet, daß er die einer Last zugeführte Leistung erst nach einem bestimmten Zeitintervall nach Stromloswerden bzw. nach Entregung des Eingangsschaltkreises 122 unterbricht. Genauer gesagt sind auch hier ein Paar Netzanschlüsse 126 und 128 mit einer passenden in der Zeichnung nicht dargestellten Versorgungsstromquelle verbunden, welche dem Leistungsschaltsystem Energie liefert. In dem Ausführungsbeispiel der Pig. 4 weist der Eingangsschaltkreis einen geeigneten Wechselstromleistungsschalter 130, beispielsweise einen Triac auf, dessen Eingangs- bzw. Steuerelektrode 132 (Gate-Elektrode) über einen Widerstand 136 mit einer Eingangsschaltanordnung 134 verbunden ist. Wird die Eingangsschaltanordnung 134 als Polge eines geeigneten Signals von einer nicht dargestellten Eingangsquelle geschlossen, dann wird an den Gate-Anschluß 132 des Triacs 130 ein Signal angelegt, welches den Triac in seinen leitenden Zustand bringt. Dementsprechend erfolgt auch über den Leistungselektroden des Triacs ein Signalfluß, welcher gleichzeitig durch eine selektiv erregbare Relaiswicklung 136 fließt, welche in Reihe mit den Leistungselektroden des Triacs angeordnet ist.. Die Relaisspule 136 steht mit einem Paar von Relaiskontakten 138 in Wirkverbindung, die im Eingang des Zeitverzögerungsschaltkreises 120 angeordnet sind. Die von der erregten Relaisspule 136 gesteuerten Relaiskontakte 138 bewirken ein SteuereingangssJ.g-; nal, welches den Zeitverzögerungsschaltkreis 120 in Betrieb setzte Wie weiter unten noch erläutert wird, ist der Zeit-

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verzögerungsschaltkreis 120 vorzugsweise so angeordnet, daß bei Schließen des Eingangsschalters 138 der Schaltkreis notwendigerweise unmittelbar betätigt wird und ein Ausgangssignal erzeugt, während beim Öffnen des Schalters 138 das Ausgangssignal nicht sofort, sondern erst nach ATblauf eines vorgewählten Zeitintervalls abgeschaltet wird. Der Zeitverzögerungsschaltkreis 120 weist in diesem Zusammenhang ein Paar Ausgangsanschlüsse 14-0 und 142 auf, wobei der Ausgangsanschluß 142 direkt mit dem Ausgangsschaltkreis 124 verbunden ist.

Der Ausgangssschaltkreis 124 weist einen geeigneten Wechselstromleistungsschalter 144, beispielsweise ein Triac auf, welches eine Steuer- bzw. eine Gate-Elektrode 146 hat, die mit dem Ausgangsanschluß 142 über einen Widerstand 148 verbunden ist. Weiterhin liegen die Leistungsanschlüsse.des Triac in Reihe mit einer selektiv erregbaren Relaisspule 150, die in Wirkverbindung mit einem Paar Relaiskontakten 152 steht, die, wie in Fig. 4 dargestellt, vorzugsweise mit den Ausgangsanschlüssen des Zeitverzögerungsschaltkreises 120 verbunden sind, Zusätzlich ist die Relaiswicklnng 150 noch in Reihe mit einem Lastschaltkreis 153 geschaltet. Dieser Eastschaltkreis weist einen Wechselstromleistungssehalter 154» beispielsweise einen Triac, mit einer Steuerelektrode bzw. Gate-Elektrode 155 auf. Weiterhin sind in dem Leistungsschaltkröis 153 Schalter 156 angeordnet, beispielsweise ein Paar in ¥irkverbindung mit der Relaisspule 150 stehende Relaiskontakte. Die Betätigung dieser Relaiskontakte 156 wird von der Relaisspule 150 gesteuert, während die Relaiskontakte 156 mit der Gate-Elektrode 155 über einen Widerstand 157 verbunden sind und auf diese Weise den Sperr- bzw. den leitenden Zustand des Triac 154 steuern. Die Last 125 ist in Reihe mit den Leistungsanschlüssen des Triacs 154 geschaltet, so daß die der Last 125 zugeflilirte Leistung

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eine Punktion des Öffnens bzw. Schließens der Relaiskontakte 156 darstellt bzw. durch das Öffnen und Schließen gesteuert •wird. Wie weiter unten noch genauer erklärt wird, wird der Triac 144 bei einer positiven Halbwelle der anliegenden Wechselspannung in seinen leitenden Zustand gesteuert, wenn der ZeitVerzögerungsschaltkreis 120 durch Schließen des Eingangsschalters 138 erregt bzw. in Betrieb gesetzt ist; es wird dann der selektiv erregbaren Relaisspule 150 ein Signal zugeführt, wodurch die Kontakte 156 in ihrem Schaltverhalten und die leistungsabgabe an die Last 125 kontrolliert werden. Auf diese Weise kann der !Bast 125 im wesentlichen unmittelbar nach Erregung des Zeitverzögerungsschaltkreises 120 Leistung bzw. Spannung zugeführt werden. Ist es dann erwünscht, die Leistungsabgabe an die Last zu unterbrechen, dann wirkt sich durch Öffnen des Schalters 138 der Zeitverzögerungsschaltkreis 120 aus; das Ausgangssignal wird nicht von der Steuerelektrode 146 des Triacs 144 weggenommen, um den Triac 144 in seinen Sperrzustand zu schalten, sondern , erst nach einem vorgewählten Zeitabschnitt. Nachdem dieser Zeitabschnitt vergangen ist, wird der Triac 144 in seinen Sperrzustand geschaltet, wodurch die Relaisspule 150 nicht länger erregt wird, was wiederum die Unterbrechung der Leistungsabgabe an die Last 125 bewirkt.

Mit Bezug auf die scheiaatisehe Darstellung in Pig. 5 wird nunmehr die Arbeitsweise des "Ausschalf-Verzögerungsschaltkreises 120 genauer erläutert. Wie in der Figur dargestellt, wird die Versorgungswechselspannung über die Leitungen 126 und 128 einem Netzteil bzw. einer Stromversorgungseinrichtung 160 über eine gleichrichtende Diode 162 zugeführt. Die gleichrichtende Diode ist mit der Stromversorgungseinrichtung 160 über eine Anzahl von Widerständen 164, 166 und 168, an

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denen jeweils eine bestimmte Spannung anfällt, verbunden. Diese Widerstände sind miteinander in Reihe geschaltet und verbinden die gleichrichtende Diode 162 mit einer spannungsregelnden Diode 170, beispielsweise einer Zenerdiode, die eine konstante Referenzgleichspannung über den Ausgangsan-r Schlüssen der Versorgungseinrichtung aufrechterhält. Weiterhin sind ein Paar parallelgeschalteter Filterkondensatoren 172 und 174 über der Zenerdiode 170 angeordnet, um das von der gleichrichtenden Diode 162 in Einweggleichrichtung gelieferte Signal zu filtern. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Schalter 138 in seiner offenen Stellung, aber die Referenzgleichspannung wird von einem Ausgangsschaltkreis 176 durchgeführt, der von der Versorgungseinrichtung in einem leitenden Zustand gehalten wird. Dieser Ausgangsschaltkreis 176 weist einen npn-Schalttransistor 178 mit einem Basisanschluß 180, einem Kollektor 182 und einen Emitter 184 auf, und weiterhin noch eine selektiv zu betätigende Schalteinrichtung 186, die vorzugsweise aus einem Reedrelais besteht, welches in Wirkverbindung mit einem Paar Kontakten 188 steht, die, wie dargestellt, mit einem Ausgangsanschluß 140 verbunden sind, um an diesem beim Schließen ein Ausgangssignal zu erzeugen. Weiterhin ist ein über Basis und Kollättor des Transistors 178 angeordneter V/iderstand 190 vorgesehen, der gleichzeitig über dem Reedrelais 186 1 jsrt. Ähnlich ist im Basisemitterkreis ein Widerstand 192 parallel zu der Basisemitterstrecke des Transistors 192 vorgesehen. Wird also eine Wechselspannung an die Anschlüsse 126 und 128.angelegt, was die Bereitstellung einer Referenzgleichspannung durch die Versorgungseinrichtung 160 bewirkt, dann wird der Transistor 178 in seinen leitenden Zustand geschaltet, das Relais 186 erregt und die Kontakte 188 geschlossen.

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Zur Inbetriebnahme des Zeitverzögerungsschaltkreises 120 wird der Schalter 138 zunächst geschlossen, Wodurch sichergestellt wird, daß auch die Kontakte 188 schließen, wenn sie vorher offen waren; dies bewirkt, daß der Triac 144 bei der nächsten positiven Halbwelle der angelegten Wechselspannung durchschaltet und leitend wird. Dies geschieht in diesem Zusammenhang dadurch, daß dem Triac über den Schalter 138, eine Trenndiode 194 und die Leitung 142 ein Trigger-Signal zugeführt wird, was das Durchschalten des Triacs 144 beim Schließen des Schalters 138 bewirkt. Als Folge dessen wird die Relaisspule 50 erregt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 5 das Schließen der Kontakte 156 und somit das Durchschalten des Triacs 154 bewirkt, was wiederum die last 125 an Spannung legt bzw. mit Leistung versorgt. Zusätzlich bew'irkt die Erregung der Spule 150 das Schließen der Kontakte 152, während die Kontakte 188 geschlossen bleiben, bis sie durch die Arbeitsweise des Zeitverzögerungsschaltkreises 120 wied.er geöffnet werden; dadurch wird die Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes des Triacs 144.sichergestellt, bis die Kontakte 188 auf weiter unten noch zu beschreibende Weise geöffnet werden.

In dieser Hinsicht ist es zunächst notwendig, um das der Gate-Elektrode des Triacs. 144 zugeführte Signal zu unterbrechen und um dadurch den Triac in seinen Sperrzustand zu bringen und. den Leistungsfluß durch die Last 125 zu beenden, den Eingangsschalter 138 zu öffnen; dadurch v/ird ermöglicht, daß zur Unterbrechung des Gate-Signals eine voreinstellbare Zeit bzw. eine Verzögerungsdauer vergehen kann.Danach schaltet der Triac, wenn das anliegende Wechselstromsignal einen Uülldurchgang hat, in seinen Sperrzustand. .

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Der "Ausschalt"-Zeitverzögerungssehaltkreis 120 weist ein Basisnetzwerk 19-5 auf, welches mit einem Zeitverzögerungsnetzwerk 198, das aus einem Kondensator 200 und aus einem mit diesemverbundenen Widerstand 202 besteht, verbunden ist. Die gewünschte Arbeitsweise des Basisnetzwerks 195 wird durch eine Trenndiode 204, die zwischen dem Verbindungspunkt des Kondensators 200 mit dem Widerstand 202 des Zeitverzögerungsnetzwerkes 198 und dem Schalter 138 geschaltet ist, sichergestellt. Die Diode 204 isoliert bzw. trennt den Kondensator 200 von der angelegten Viechseispannung und verhindert weiterhin einen Spannungsaufbau über dem Kondensator 200» während der Zeit, in welcher der Schalter 138 sich in seiner geschlossenen Stellung befindet, indem die Diode 204 als wirksamer Shunt (Parallelwiderstand) zu dem Kondensator arbeitet, solange wie der Schalter 138 geschlossen ist. Das Basisnetzwerk 195 ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Kondensators 200 und des Widerstandes 202 verbunden und so abgestimmt* daß es beim Öffnen des Schalters 138 eine voreingestellte Spannung über dem Kondensator 200 hervorruft. Dazu weist das Basisnetzwerk 195 eine aus den Widerständen 206 und 208 bestehende Spannungsteilerschaltung auf, die parallel zu der Zenerdiode 170 angeordnet ist. Das Basisnetzwerk 195 weist weiterhin eine Diode 210 auf, die den gemeinsamen Verbindungspunkt der Spannungsteilerschaltung mit dem gemeinsamen VerMndungspunkt des Kondensators 200 und des Widerstandes 202 des Zeitverzögerungsnetzwerks 198 verbindet. Wie schon erwähnt, ist die Spannungsteilerschaltung so eingestellt, daß sie der Diode 210 eine geeignete Vorspannung verleiht, derart, daß diese in leitender Richtung vorgespannt ist und den Kondensator 200 auf eine voreingestellte Spannungsebene aufladet, wenn der Schalter 138 offen ist. Die Diode 210 ist weiterhin so angeordnet und bemessen, daß sie dann sperrt, wenn die voreingestellte Spannungs-

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ebene über dem Kondensator 200 erreicht ist, so daß der Kondensator 200 nicht mehr über die voreingestellte Spannungsebene hinaus von dem Basisnetzwerk 195 aufgeladen wird.

Mit dem Zeitverzögerungsnetzwerk 198 ist ein schaltendes Netzwerk 211 verbunden, welches in einem Sperrzustand verbleibt, bis eine vorgewählte Spannung über dem Kondensator 200 erscheint, und zwar als Eolge eines Öffnens des Schalters 138. Das schaltende Netzwerk 211 gelangt dann in einen leitenden Zustand und bildet einen Entladestrompfad für den Kondensator 200. Das schaltende netzwerk weist einen normalerweise nicht leitenden pnp-Transistor 212 auf, welcher mit dem Kondensator 200 verbunden ist und gleichzeitig auch noch mit einem ebenfalls normalerweise nicht leitenden npn-Transistor 214 verbunden ist. Die Transistoren 212 und 214 bilden, wenn sie als lOlge des Erreichens einer vorgewählten Spannungsebene über den Kondensator leitend werden, dann einen Entladepfad für den Kondensator 200. Der Ausgang des Transistors 214 ist dann noch mit einem normalerweise nicht leitenden npn-Transistor 215 in Parallelschaltung verbunden, d.h. daß über dem Ausgangswiderstand 230 im Emitterkreis des Transistors 214 die Basiseztitterstrecke des Transistors 215 liegt. Der Transistor 215 wird leitend, wenn als Folge eines Leitendseins des Transistors 214 an dessen Ausgang ein Signal erscheint. Das Leitendwerden des Transistors 215 bewirkt einen Shunt zu der Basisemitterstrecke des Ausgangstransistors 178, wodurch dieser nichtleitend wird. Infolgedessen wird der Relaisschalter 186, der in Reihe mit dem Ausgangstransistor 178 geschaltet ist, entregt und die Kontakte 188 öffnen sich, wodurch kein Signal mehr an dem Ausgangsanschluß 140 vorliegt^ was wiederum ein Stromloswerden bzw. eine .Signalunterbrechurig an der Gate-Elektrode 146 des Triacs 144

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bewirkt (immer angenommen, daß der Schalter 138 offen bleibt). Infolgedessen gelangt der Triac 144 in seinen Sperrzustand und unterbricht die Spannungszuführung zu der Relaisspule 150, was wiederum ein Öffnen der Kontakte 156 und ein Sperren des Triacs 154 und dadurch ein Stromloswerden bzw. ein Abschalten der Last 125 von der Speisequelle bewirkt.

Im einzelnen weist der npn-Transistor 212 eine Basiselektrode 216, eine Kollektorelektrode 218 und eine Emitterelektrode 220 auf und wird normalerweise in einem nichtleitenden Zustand gehalten, bis die vorgewählte Spannungsebene über dem Kondensator 200 erreicht ist. Zu diesem Zweck ist der Transistor 212 durch ein Potentiometer 222 vorgespannt, dessen einstellbarer Mittelabgriff 223 mit seiner Basiselektrode 216 verbunden ist, während der Emitter 220 mit dem Kondensator 200 verbunden ist. Das Potentiometer 222 ist mit einer Referenzgleichspannung, wie dargestellt, verbunden und wird auf ein vorgewähltes Spannungspotential eingestellt, welches größer ist als die voreingestellte Spannung, die ursprünglich von dem Basisnetzwerk 195 über dem Kondensator 200 errichtet wird, jedoch geringfügig kleiner als die vorgewählte Spannungsebene, die sich schließlich über dem Kondensator 200 ergeben soll. Das Potentiometer 222 hält somit die Basisemitterstrecke des Transistors 212 in Sperrichtung vorgepolt, bis die Spannung am Emitter 220, welcher mit dem Kondensator 200 verbündeIi ist, die von dem Potentiometer eingestellte Spannung überschreitet, und zwar infolge der Aufladung des Kondensators 200 durch den Widerstand 202; der Transistor 212 wird daraufhin leitend und bewirkt einen ifintladestrompfad für den Kondensator 200. Daraus kann entnommen werden, daß die Spannungseinstellung durch das Potentiometer die über dem Kondensator 200 schließlich erreichte Spannungsebene steuert bzw. kontrolliert. Weiterhin bestimmt auf diese

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Weise die Potentiometereinstellung das Zeitintervall, welches für die Ladung des Kondensators 200 auf ein vorgewähltes Spannungspotential benötigt wird. Der Transistor 214 weist eine mit dem Kollektor 218 des Transistors 216 verbundene Basis 224 auf, weiterhin einen mit dem Potentiometer 222 verbundenen Kollektor 226 und einen Emitter 228, welcher mit einem Ausgangswiderstand 230 verbunden ist. Wenn'" der Transistor 214 als Folge eines entsprechenden Bssissignals, welches durch das Leitendsein des Transistors 212 bewirkt ist, selber leitend wird, dann erscheint über dem Ausgangswiderstand 230 ein ausreichender Spannungsabfall, um die Basisemitterstrecke des Transistors 215 in Vorwärtsrichtung vorzuspannen, was, wie weiter vorn erläutert, eine Entregung des ReMs 186 bewirkt. .

Die .Inbetriebsetzung des Zeitverzögerungsschaltkreises 120 bewirkt einen Operationszyklus, der durch das Schließen des Schalters 138 inganggesetzt wird, wodurch praktisch unmittelbar, wie weiter vorn schon erläutert, das Anlegen der Last an die Versorgungsleitung bzw. die Zulieferung von Leistung ■ an die Last 125 erfolgt. Weiterhin wird durch den geschlossenen Schalter 138 über die Diode 204 in wesentlichen eine vollständige Entladung des Kondensators 200 bewirkt. Soll die Leistungsabgabe an die Last 125 unterbrochen werden, dann wird der Schalter 130 geöffnet und das Basisnetzwerk 195 bewirkt die Aufladung des Kondensators 200 über den Widerstand 206 und die. Diode 210, bis die voreingestellte Spannungsebene über dem Kondensator 200 erreicht ist, wodurch die Diode 210 in Sperriehtung gepolt wird und die weitere Aufladung des Kondensators 200 bi's zu der .vorgewählten Spannungsebene, welche über der voreingestellten Spannungsebene liegt, durch den Widerstand 202 erfolgt. Diese vorgewählte Spannungsebene ist etwas größer als die von dem Potentiometer 222 eingestellte;

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sie bewirkt das leitendwerden der Basiseraitterstrecke des Transistors 212, da die Spannung am Emitter 220 positiver als die Spannung an der Basis 216 wird, wodurch, der Transistor durchschaltet. Die vorgewählte Spannungsebene und das Zeitintervall, welches für die Ladung des Kondensators 200 bis auf diese Ebene notwendig ist, wird von der Einstellung des Potentiometers 222, wie weiter vorn schon erläutert, kontrolliert bzw. bestimmt..Als Beispiel sei eine voreingestellte Spannung von 2,5 Volt und eine vorgewählte Spannungsebene von 10 Volt genannt. Als Folge des Leitendseins des Transistors 212 erscheint ein Ausgangssignal, über seines Kollektor 218, welches der Basis 224 des Transistors 214, die direkt mit dem Kollektor 218 verbunden ist, zugeführt wird. Infolgedessen wird auch Transistor 214 leitend und ein Ausgangssignal erscheint über dem mit dem Emitter 228 des Transistors 214 verbundenen Ausgangswiderstand. Zusätzlich wird durch die Transistoren 214 und 212 ein Entladestroispfad geringen Widerstandes für der. Kondensator 200 vorgesehen, wobei die Transistoren 214 und 212 schnell in ihren Sättigungszustand schalten. Das Ausgangssignal über dem Widerstand 230 wird dem npn-Transistor 215 zugeleitet und spannt die Basisemitterstrecke des Transistors 215 in Vorwärtsrichtung vor, wodurch dieser Transistor leitend wird, und zwar umsosehr, je stärker die Transistoren 212 und 214 leiten. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist die Kollektoremitterstrecke des Transistors 215 direkt über der Basisemitterstrecke des Transistors 178 angeordnet. Infolgedessen wird, wenn der Transistor 215 leitend ist, der Vorspannungswiderstand 192, welcher über der Basisemitterstrecke des Transistors 178 angeordnet ist, durch die Parallelschaltung geshunted und damit die Basisemittervorspannung des Transistors 178 beseitigt; der Transistor 178 gelangt so in seinen Sperrzustand. Daraus geht hervor, da3 beim Beginn der Entladung des Kondensators 200' ein Entladepfad über die Transistoren 212 und 214

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gebildet wird, wobei dies gleichzeitig wieder die Parallelschaltang des Transistors 215 zu der Basisemitterstrecke des Transistors 178 und damit das Kurzschließen der Vorspannung dieses Transistors bewirkt und somit in seinen Sperrzustand bringt. Zusätzlich wird dann noch, nachfolgend auf die Entladung, über den Widerstand 206 und die Diode 210 dem Emitter 220 des Transistors 212 ein Signal zugeführt - solange der Schalter 138 offen bleibt - welches ausreichend ist, um den Transistor 212 leitend zu halten. Entsprechend bleiben die Transistoren 214 und 215 in einem ähnlich leitenden Zustand, um sicherzustellen, daß der Transistor 178 nichtleitend ist.

Als Folge der Sperrung des Transistors 178 entfällt das dem sogenannten "Reed"-Relais 186 zugeführte erregende Signal und die von dem Reed-Relais 186 gesteuerten Kontakte T88 öffnen bzw. bleiben geöffnet, wodurch ein an dem Ausgangsanschluß HO anstehendes Signal beseitigt wird. Da der Schalter 138 offen ist, wenn das Ausgangesignal an der Klemme 140 entfällt, wird auch dem Triac 144 kein weiteres Steuersignal zugeleitet. Der Triac 144 gelangt somit, wenn die angelegte Wechselspannung einen Kulldurchgang hat, in seinen nichtleitenden bzw. Sperrzustand, wodurch auch die Stromversorgung der Relaisspule 150 unterbrochen wird. Die Entregung der Relaisspule 150 bewirkt das Öffnen der Kontakte 156, das Steuersignal für den Triac 154 entfällt, der dann gleichermaßen in seinen Sperrzustand schaltet, wenn die angelegte Wechselspannung einen Wulldurchgang hat und die leistungszuführung zu der Last 125 hört auf. Der Zeitverzögerungsschaltkreis 120 ist dann wieder für einen nachfolgenden Arbeltszyklus vorbereitet, der durch Schließen und nachfolgendes Öffnen des Schalters 138, wie weiter vorn erläutert, abläuft.

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In Pig. 6 ist die Wirkungsweise des "Ausschalt"-Zeitverzögerungsschaltkreises 120 beschrieben. V/ie dargestellt, gelangt ein Eingangssignal auf den Zeitverzögerungsschaltkreis. Dieses Eingangssignal kann, wie in Fig. 6 gezeigt, ein Impuls sein, welcher sehr schnell ansteigt und, solange der Schalter 138 geschlossen ist, auf einer bestimmten Höhe verbleibt, dann bei Öffnen des Schalters 138 wieder abfällt und den Schaltkreis entregt. Die "Ausschalt"-Zeitverzögerung ("Off"-timedelay) ist dargestellt beginnend mit der Beendigung bzw. mit dem Zurückkehren des Eingangssteuersignals auf seine Ursprungsebene durch Öffnen des Schalters 138, wodurch die Zeitverzögerungsfunktion in Tätigkeit gesetzt wird. Das der Last 125 zugeführte Signal bzw. besser deren Anschaltung an den speisenden Stromkreis erfolgt unmittelbar mit dem Eingang des Eingangssteuersignals, es dauert jedoch nachfolgend nach der Öffnung des Schalters 138 noch an, bis die Zeitverzögerung, die von dem "Ausschalt"-Verzögerungsschaltkreis bewirkt wird, wie sie sich durch die Einstellung des Potentiometers 222 ergibt, verstrichen ist; erst dann wird die Last 125 von dem speisenden Netz abgeschaltet. ' .

Zusammengefaßt ist festgestellt, daß verschiedene neue Zeitverzögerungsschaltkreise beschrieben worden sind, die insbesondere zur'Steuerung von Leistungsabgaben in.Leistungsschaltsystemen verwendet werden können, um die einer Last zugeführte Leistung zu steuern. Die dargestellten Zeitverzögerungsschaltkreise können so' angeordnet bzw. eingestellt werden, daß sie zwischen der Erregung durch ein Eingangssteuersignal und der Anschaltung einer Last an ein Versorgungsnetz eine vorgewählte bzw. vorwählbare Zeiteinheit verstreichen lassen, sie können jedoch auch so getroffen werden, daß

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sie unmittelbar nach Erregung bzw. Eingang eines Eingangssteuersignals eine Last an eine Versorgungsquelle anschlies· sen, jedoch zwischen der Entregung des Zeitverzögerungsschaltkreises und der Unterbrechung bzw. Abschaltung der last von der Versorgungsspannung eine vorgewählte Zeiteinheit verstreichen lassen.

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Claims

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Patentansprüche . "·.·...

Leistungsschaltsystem zur Erzeugung eines Leistungssignals bzw. zur Anschaltung einer Last an eine Versorgungsspannung in Abhängigkeit von einem Eingangssignal, um die der Last zugeführte Leistung zu steuern, mit einem Zeitverzögerungsschaltkreis zur Bewirkung einer vorbestimmten Zeitverzögerung zwischen dem Auftreten bzw. Verschv/inden des Eingangssignals und dem Anschalten bzw. Abschalten der Last, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Widerstand (52, 202) und einem mit diesem verbundenen Kondensator (54, 200) bestehendes Zeitverzögerungsnetzwerk (56, 198) und mit dem Kondensator (54, 200) zzsammengeschaltete Mittel (88, 90, 92j 206, 208, 210) zur Aufrechterhaltung einer voreingestellten Spannung über dem Kondensator bei Beginn eines Ladezyklus vorgesehen sind, daß eine mit dem Verzögerungsnetzwerk (56, 198) verbundene Ladeanordnung (32, 80, 52; 138, 204, 202) zur Aufladung des Kondensators (54» 200) bei Auftreten eines Eingangssignals auf eine die voreingestellte Spannung überschreitende vorgewählte Spannungsebene ii'2 einem vorbestimmten Zeitintervall vorgesehen ist, daß eine spannungsempfindliche Schalteinrichtung (60, 211) mj/t dem Kondensator verbunden ist, die als Folge des Erreichens einer vorgewählten Spannungsebene des Kondensators leiten wird und einen Entladestrompfad (Transistor 212, 214; 98, 108; Widerstände 116, 230) für den Kondensator vorsieht, daß mit der spannungsempfindlichen Schalteinrichtung eine selektiv einstellbare und das

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vorbestimmte Zeitintervall kontrollierende Vorspannungsan- * Ordnung (58, 222) verbunden ist, die die spannungsempfindliche Schalteinrichtungin ihrem Sperrzustand hält, bis-die vorgewählte Spannungsebene über dem Kondensator erreicht ist, daß mit dem Kondensator-EntladesjjrQmpfad gekoppelte Schalt-

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elemente (62j 215» 178) zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei Entladung des Kondensators vorgesehen sind und daß weitere Schaltelemente (64, 118, 38, 44; 186, 188, 144, 150, 156) zur Übertragung des Ausgangssignals auf eine mit der last (16, 125) verbundene Ausgangsschaltanordnung (46, 153) zur Steuerung der Leistungszuführung zu der Last und des leitenden Zustandes der Ausgangssehaltanordnung vorgesehen sind.
2. Leistungssehaltsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungserapfindliche Schalteinrichtung (60, 211) einen ersten Transistor (98, 218) aufweist, daß die selektiv -. einstellbare Vorspannungsanordnung (58, 222) mit der Basis (100, 216) des ersten Transistors verbunden ist, daß ein zweiter mit dem ersten Transistor verbundener Transistor (108, 214) vorgesehen ist, welcher als Folge des Leitendwerdens des ersten Transistors ebenfalls leitend wird, und daß mit dem zweiten Transistor ein Widerstand (116, 230) verbunden ist, der als Folge des Leitendseins des Transistors ein Ausgangssignal erzeugt und daß die Ausgangssehaltanordnung einen weiteren, mit den Widerstand (116, 230) gekoppelten Transistor (62, 215) aufweist, welcher aufgrund des Ausgangssignals ebenfalls leitend wird.

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3. Leistungsschaltsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem weiteren Transistor (62 bzw. 215, 178) gekoppeltes Reed-Relais (64, 186) mit Kontakten (118, 188) zur Steuerung der Leistungszuführung zu der Last vorgesehen ist. '■'...' .;^;· ¹V ' ■/ ■' / ■ '
4. Leistungsschaltsystem nach einem oder mehreren: der Ansprüche 1 bis 3»' dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor aus einem pnp-Transistor (98, 212) besteht, dessen Emitter (104, 220) mit dem Kondensator (54, 200) verbunden ist, so daß die seiner Basis (100, 216) zugeführte Vorspannung die vorgewählte Spannungsebene über dem Kondensator, die das Leitendwerden des ersten Transistors einleitet, bestimmt, daß der Kollektor dss ersten Transistors mit der. Basis des zeiten Tranästors (108, 214) zur Zuleitung eines Basissteuersignales verbunden ist, daß. der zweite Transistor aus einem npn-Transistor besteht, dessen Kollektor mit der Vorspannungsquelle bzw. mit der Basis des ersten Transistors und dessen Emitter mit dem Ausgangswiderstand (116, 230) verbunden ist.,isäaß der weitere Transistor aus einem npn-Transistor.(62, 215) besteht, dessen Basisemitterstrecke parallel zu dem Ausgangswiderstand (116, 230) angeordnet ist, und daß in seinem Kollektorkreis eine selektiv.erregbare Schaltanordnung (64; 178, 186) angeordnet ist.
5. Leistungsschaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (54) auf eine vorwählbare Spannungsebene aufladbar ist, daß mit dem Zeitverzögerungsnetzwerk ein Basisnetzwerk (Spannungsteilerschaltung 88, 90; Diode 92) zur Erzielung einer voreingestellten Spannung über dem Kondensator bei Beginn eines

' -- ORIGINAL INSPECTED

109824/0977

A 38 102 in '

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Ladezyklus verbunden ist,, daß ein Eingangsschalter (32) \ mit dem Zeitverzögerungsnetzwerk (56) zur Ingangsetzung,..,'. eines ladezyklus und eines Entladezyklus in einem.vorbestimmten Zeitintervall· beini Schließen aufgrund eines Eingangssignals vorgesehen ist, und daß die spannungs- : empfindliche Schalteinrichtung (60) einen mit dem Kondensator verbundenen spannungsempfindlichen Schalttransistor (98) aufweist. · . Vs
6. Leistungsschaltsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß der Kondens±or (200) vor Beginn des auf eine vorgewählte Spannung in einem vorbestimmten Zeitintervall aufladenden ladezyklus eine voreingestellte Spannung erreicht, daß zur Steuerung der Amplitude der vorgewählten Spannung am Kondensator (200) eine selektiv einstellbare Vorspannüngsanordnung (Potentiometer 222) vorgesehen ist, daß von dem stromempfindlichen Transistor (214) über einen Emitterwiderstand (230) ein weiterer Transistor (215) leitend ^f gesteuert ist, in dessen Kollektoremitterkreis der Eingang eines Ausgangsschalitransistors (178) geschalte1i ist, so daß'der Ausgangsschalttransistor (178) bei Leitendsein des weiteren Transistors (215) sperrt und dadurch das ^. öffnen der Relaiskontakte (188) und die Abschaltung der" Lasten (125) von der Versorgungsstromquelle erfolgt.