DE2118994A1

DE2118994A1 - ELECTRONIC TIME RELAY

Info

Publication number: DE2118994A1
Application number: DE19712118994
Authority: DE
Inventors: Lothar Wolff
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1971-04-20
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1973-02-08

Description

Elektronisches Zeitrelais Die Erfindung betrifft ein elektronisches Zeitrelais hoher Genauigkeit in einer Brückenschaltung, die in dem einen Brückenzweig einen Kondensator, in dem anderen Brückenzweig einen niederohmigen Einstelwiderstand aufweist und an deren Nullzweig der Eingang eines elektronischen Schaltersange schlossen ist, der immer dann ein in-seinen Ausgangskreis geschaltetes Relais betätigt, wenn die Spannung am Kondensator der Spannung am Einstellwiderstand nahezu gleich ist.Electronic timing relay The invention relates to an electronic one High accuracy timing relay in a bridge circuit in one branch of the bridge a capacitor, in the other branch of the bridge a low-resistance setting resistor and at the zero branch of which the input of an electronic switch is closed which always actuates a relay switched in its output circuit when the voltage across the capacitor is almost the same as the voltage across the setting resistor.

Aus der DAS 1 226 151 ist ein Zeitrelais mit RC-Glied bekannt, das ebenfalls in einer Brücke angeordnet ist. Der eine Brückenzweig wird hierbei aus dem Kondensator und einem in Reihe dazu geschalteten hochohmigen Ladewiderstand gebildet, während der andere Brückenzweig aus einem niederohmigen Festwiderstand und dem dazu in Reihe geschalteten niederohmigen Einstellwiderstand besteht. In den Nullzweig des vorbekannten Zeitrelais is-t die Basis-Emitterstrecke eines Transistors geschaltet. Wenn die Spannung am Kondensator die Spannung am Einstellwi,derstand erreicht, wird die bis dahin gesperrte Basis-Emitterstrecke durchgesteuert und über ein in den Ausgang des Transistors geschaltetes Schaltorgan ein Relais betätigt.A timing relay with an RC element is known from DAS 1 226 151, the is also arranged in a bridge. One of the branches of the bridge is turned off the capacitor and a high-resistance charging resistor connected in series formed, while the other branch of the bridge consists of a low-resistance fixed resistor and the low-resistance setting resistor connected in series consists. The base-emitter path is one in the zero branch of the known timing relay Transistor switched. When the voltage across the capacitor matches the voltage across the adjustment resistor reached, the previously blocked base-emitter path is controlled through and over a switching element connected to the output of the transistor actuates a relay.

Nachteilig ist bei dem vorbekannten Relais die exponentiell mit der Zeit verlaufende Aufladung des Kondensators, was zur Folge hat, daß der Ansprechwert des Transistors auf Bereiche beschränkt werden muß, in denen die Kondensatorspannung ausreichend steil verläuft. Vom Nachteil ist weiterhin der relativ niedrige Eingangswiderstand des in den Nullzweig geschalteten Transistoes. Außerdem ist das Relais nur in ansRrechverzögerter, jedoch nicht in rückfallverzögerter Betriebsweise zu verwenden.The disadvantage of the known relay is the exponential with the Time-lapse charging of the capacitor, which has the consequence that the response value of the transistor must be limited to areas in which the capacitor voltage runs sufficiently steep. Another disadvantage is the relatively low input resistance of the transistor switched into the zero branch. In addition, the relay is only in the however, not to be used in off-delay mode of operation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zeitrelais hoher Genauigkeit zu schaffen, bei dem spannungs- und temperaturabhängige Fehler möglichst klein bleiben. Außerdem soll eine einfache Ferneinstellung möglich sein. Der Skalenverlauf solL zur genauen Einstellmöglichkeit linear sein. Weiterhin wird eine einfache Umschaltunq von ansprechverzögerter auf,rückfall-verzögerte Betriebsweise- und umgekehrt gefordert.The object of the present invention is to provide a timing relay with high accuracy in which voltage and temperature-dependent errors remain as small as possible. In addition, a simple remote setting should be possible. The course of the scale should be linear for precise adjustment. Furthermore, a simple switchover from response-delayed to release-delayed operating mode and vice versa.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Reihe zum Kondensator in dem einen Brückenzweig eine erste Konstantstromquelle- angeordnet ist, daß parallel zu dem Kondensator die Drain-Source-Strecke eines Feldeffekttransistors liegt und daß der elektronische Schalter als Differenzverstärker ausgebildet ist.This object is achieved in that in series to A first constant current source is arranged in a capacitor in one branch of the bridge is that in parallel with the capacitor the Drain-source path of a Field effect transistor lies and that the electronic switch as a differential amplifier is trained.

Die Erfindung bringt eine erhebliche Vereinfachung dadurch, daß man durch Vertauschen der Eingänge des Differenzverstärkers eine Umschaltung von ansprechverzögerter auf rückfallverzö,gerte Betriebsweise und umgekehrt vornehmen kann.The invention brings a considerable simplification in that one by swapping the inputs of the differential amplifier a switchover of the on-delayed amplifier on off-delayed mode of operation and vice versa.

Im Rahmen der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn man in Reihe zu dem Einstellwiderstand eine zweite Konstantstromquelle schaltet.In the context of the invention, it is particularly advantageous if one in A second constant current source is connected in series with the setting resistor.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figur 1 und 2 der Zeichnung erläutert.Two exemplary embodiments of the invention are illustrated with the aid of FIG and 2 of the drawing.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Konstantstromquellen, Fig. 2 eine Schaltung mit einer Konstantstromquelle. Fig. 1 shows an embodiment with two constant current sources, 2 shows a circuit with a constant current source.

Fig. 1 zeigt das elektronische Zeitrelais für Ferneinstellung in einer Brückenschaltung, die' aus zwei Konstantstromquellen I1, 12, einem Einstellwiderstand P und einem Kondensator C besteht. Parallel zum Kondensator C liegt die Drain-Source-Strecke eines Feldeffekttransistors T1, dessen Gate-Source-Spannung UGs über einen Spannungsteiler R1, R2 erzeugt wird.Fig. 1 shows the electronic timing relay for remote setting in one Bridge circuit consisting of two constant current sources I1, 12, a setting resistor P and a capacitor C. The drain-source path is parallel to the capacitor C. a field effect transistor T1, whose gate-source voltage UGs via a voltage divider R1, R2 is generated.

In den Null zweig der Brücke ist der Eingang eines Differenzverstärkers V geschaltet. D1 bezeichnet eine parallel zum Eingang des Differenzverstärkers V liegende Diode. Im Ausgangskreis des Differenzverstärkers V ist ein Relais H angeordnet, das von einer Diode D2 überbrückt wird. Mit +Ub, Ub und 0 sind die positive Gleichspannungsleitung, die negative Gleichspannungsleitung und der Nulleiter bezeichnet. Bei ansprechverzögerter Betriebsweise des Relais liegt der nichtinvertierende Eingang + des Differenzverstärkers V an Punkt A, der invertierende Eingang - an Punkt B. Nach Zuschalten der Betriebsspannung t Ub liegt am nichtinvertierenden Eingang des-Dlfferenzverstärkers V'eine Spannung 12 , rl, die im Differenzverstärker V verstärkt wird, so daß sein Ausgang D auf dem Potential + Ub liegt. Gleichzeitig wird der Kondensator C mit dem konstanten Strom I1 aufgeladen, womit die Spannung am Kondensator C zeitlinear ansteigt. Während des Auf ladens des Kondensators C ist die parallel geschaltete Drain-Source-Strecke des Fel'deffekttransistors T1 so hochohmig, daß die Auf ladungdes Kondensators nicht beeinflußtwird. Hierzu wird die Gate-Source-Spannung UGS durch den Spannungsteiler R1, R2 größer als die Pinch-off-Spannung Up des Feldeffekttransistors T1 gewählt.In the zero branch of the bridge is the input of a differential amplifier V switched. D1 denotes a parallel to the input of the differential amplifier V. lying diode. A relay H is arranged in the output circuit of the differential amplifier V, which is bridged by a diode D2. With + Ub, Ub and 0 are the positive DC voltage line, denotes the negative DC voltage line and the neutral conductor. With on-delayed Operating mode of the relay is the non-inverting input + of the differential amplifier V at point A, the inverting input - at point B. After switching on the operating voltage t Ub is a voltage at the non-inverting input of the differential amplifier V ' 12, rl, which is amplified in the differential amplifier V, so that its output D to is the potential + Ub. At the same time, the capacitor C with the constant Current I1 is charged, with the result that the voltage across the capacitor C increases linearly over time. While on charging the capacitor C is the parallel drain-source path of the field effect transistor T1 so high resistance that the charging of the capacitor is not being affected. For this purpose, the gate-source voltage UGS is generated by the voltage divider R1, R2 selected to be greater than the pinch-off voltage Up of the field effect transistor T1.

Nach Ablauf der am Einstellwiderstand P eingestellten Verzögerungszeit kehrt sich die Eingangsspannung des Differenzverstärkeis V um. Damit wechselt der Ausgang D des Differenzverstärkers V sel0 Potential von + Ub auf - Ub und das Relais H zieht an.After the delay time set at the setting resistor P has elapsed the input voltage of the differential amplifier V is reversed. This changes the Output D of the differential amplifier V sel0 potential from + Ub to - Ub and the relay H attracts.

zur Umschaltung von ansprechverzögerter Betriebesweise auf rückfallverzögerte Betriebswseis$ werden die Eingänge des Differenzverstärkers V vertauscht. Der invertierende Eingang ( - ) liegt jetzt an A, der nichtinvertierende Eingang ( + ) an Punkt B. Nach Zuschalten der betriebsspannung # Ub liegt am invertierenden Eingang ( - ) eine Spannung I2 . r1, die im Differenzverstärker V verstärkt wird, so daß sein Ausgang D auf dem Potential - Ub liegt Das Relais H zieht sofort an.for switching from the on-delay mode to the off-delay mode In operation mode, the inputs of the differential amplifier V are swapped. The inverting one Input (-) is now at A, the non-inverting input (+) at point B. After switching on the operating voltage # Ub is at the inverting input (-) a voltage I2. r1, which is amplified in the differential amplifier V, so that its Output D at the potential - Ub is. Relay H picks up immediately.

Entsprechend der ansprechverzögerten Betriebsweise erfolgt die Aufladung des Kondensators C. Nach Ablauf der am Einstellwiderstand P eingestallten Verzögerungszeit kehrt sich die Eingangsspannung des Differenzverstärkers V um. Damit wechselt der Ausgang D sein Potential von -Ub auf +Ub und das RelaisH fällt ab.Charging takes place in accordance with the delayed operating mode of the capacitor C. After the delay time set at the setting resistor P has elapsed the input voltage of the differential amplifier V is reversed. This changes the Output D changes its potential from -Ub to + Ub and the relay H drops out.

Wird in beiden geschilderten Betriebsweisen die Spannung # Ub abgeschaltet, entlädt sich der Kondensator C. Da der Feldeffektransistor T1 ein selbstleitender Typ ist, ist seine Drain-Source-Strecke für UGS = O dann niederohmig und der Kondensator C n sich schnell entladen. Die Diode D eschleunugt die Entladung des Kondensators C. Außerdem bewirkt die diode D1, daß die Spannung am Kondensator C nur um die Schwellspannung der Diode D1 größer werden kann als die Spannung I2 . r1 . Bei Fehlen der Diode D1 würde die Spannung am Kondensator C nach Umschalten des Differenzverstärkers V weiter ansteigen. Bei verschieden langen Einschaltzeiten und gleichbleibend kurzet Ausschaltzeit der Betriebsspannung # Ub würde der Kondensator unterschiedlich entladen und es würden damit Zeitfehler entstehen.If the voltage # Ub is switched off in both operating modes described, the capacitor C discharges. Since the field effect transistor T1 is a normally on Type, its drain-source path for UGS = O is then low-resistance and the capacitor C n discharge quickly. The diode D accelerates the discharge of the capacitor C. In addition, the diode D1 causes the voltage on the capacitor C to only increase to the threshold voltage the diode D1 can be larger than the voltage I2. r1. In the absence of the diode D1 would be the voltage on capacitor C after switching the differential amplifier V continue to increase. With switch-on times of different lengths and consistently short Switch-off time of the operating voltage # Ub would discharge the capacitor differently and that would result in time errors.

Die Konstantstromquelle 12 betreibt be; Ferneinstellung den Einstellwiderstand P über eine zweipolige Leitung, die an A und 0 angeschlossen ist. Auch hierbei ist die Skalenteilunt3 am Einstellwiderstand linear.The constant current source 12 operates be; Remote adjustment of the setting resistor P via a two-pole line connected to A and 0. Here too is the scale division sub3 on the setting resistor is linear.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Zeitrelais, wenn auf eine Ferneinstellung verzichtet wird. In diesem Fall entfällt die Konstantstromquelle 12 Im übrigen ist die Wirkungsweise des Zeitrelais die gleiche wie.sie anhand'von Fig. 1 beschrieben wurde.Fig. 2 shows the timing relay according to the invention when on a remote setting is waived. In this case, the constant current source 12 is omitted the mode of operation of the timing relay is the same as described with reference to FIG became.

Vorteilhafterweise werden bei dem neuen elektronischen Zeitrelais spannungs- und temperaturabhängige Fehler extrem niedrig gehalten.Advantageously, with the new electronic timing relay Voltage and temperature dependent errors kept extremely low.

Das neue Zeitrelais bietet weiterhin eine einfache Möglichkeit der Ferneinstellung über ein zweipolige Leitung. Ferner ist von Vorteil das einfache Umschalten von ansprechverzögerter auf rückfallverhögerte Betriebsweise und umgekehrt, Weiterhin ist vorteilhafterweise fur eine vollstandige Entladung des Kondensators auch bei verschieden langen Einschaltzeiten und gleichbleibend kurzer Ausschaltzeit der Betriebsspannung gesorgt, wodurch die Fehler herabgesetzt und die Widerholgenauigkeit verbessert werden.The new timing relay still offers a simple way of Remote setting via a two-pole line. Another advantage is the simple one Switching from on-delay to fallback mode and vice versa, It is also advantageous for a complete discharge of the capacitor even with switch-on times of different lengths and consistently short switch-off times the operating voltage is taken care of, which reduces the errors and the repeatability be improved.

6 Seiten Besc,hre»,ibung 6 Ansprüche 1 Blatt Zeichnung mit 2 Figuren6 pages description, exercise 6 claims 1 sheet of drawing with 2 figures

Claims

Requirements Electronic timing relay of high accuracy in a bridge circuit, which have a capacitor in one branch of the bridge and one in the other branch of the bridge has a low-resistance setting resistor and at the zero branch of which the input of a electronic switch is connected, which then always has one in its output circuit switchedf Relay actuated when the voltage on the capacitor matches the voltage on the setting resistor is almost the same, characterized in that in series with the capacitor (C) in the a bridge branch a first constant current source (I1) is arranged that in parallel also capacitor (C) the drain-source path of a field effect transistor (T1) lie »and that the electronic switch is designed as a differential amplifier (V) is.

2. Electronic time relay according to claim 1, characterized in that that in series with the setting resistor (P) a second constant current source (I2) is switched.

3. Electronic time relay according to claim 1, characterized in that that a diode (D1) is connected in parallel to the input of the differential amplifier (V) which becomes conductive when the voltage across the capacitor (C) is greater than the Voltage at the setting resistor (P).

4. Electronic timing relay according to claim 1, characterized in that that by interchanging the inputs of the differential amplifier (V) a switchover from on-delayed to off-delayed mode of operation and vice versa is.

5. Electronic time relay according to claim 1, characterized in that that when charging the capacitor (C) the drain-source path of the field effect transistor (T1) has a very high resistance.-6. Electronic time relay according to claim, characterized in that that through a voltage divider (R1, R2) the gate-source voltage (UGS) during charging of the capacitor (C) is set so that the pinch-off voltage (Up) is exceeded will.