DE2119315A1 - Automatischer Leistungssteuerkreis - Google Patents

Description

•■i^r ' ITZ 15. April 1971

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A₀ Β» Dick Company, Niles, Illinois, U₀ S. A. Automatischer Leiätungssteuerkreis

Die Erfindung betrifft im allgemeinen eine Vorrichtung zum Steuern des Flusses elektrischer Leistung. Insbesondere betrifft sie einen Steuerkreis zur Steuerung elektrischer Leistung auf sich wiederholende Eingangssignale hin.

Bei vielen Arten von mittels elektrischer Energie leistung betrieben Vorrichtungen der industriellen und kommerziellen Verwendung liegt ein sich wiederholender Betrieb vor. Sehr häufig wird die *sich wiederholende Betriebsweise nur bei zeitlich beabstandeten Intervallen im Laufe der Arbeitsperiode ausgeführt, so daß die Vorrichtung außerhalb der Intervalle nicht in Benutzung ist, sondern sich in einem Wartezustand befindet» Die elektrische Leistung für ein derartiges Gerät wird für eine große Stückzahl von Zwecken zugeführt, beispielsweise zum Betrieb von Motoren, Lichtern, der Energieversorgung von elektrischen Schaltungen und dergleichen. "Venn die elektrische Leistung zugeführt wird, während sich das Gerät im Wartezustand befindet, tritt ein nicht notwendiger Leistungsverbrauch ein. Der elektrische Stromfluß durch verschiedene Elemente und Schaltungenkspn beachtliche Wärme erzeugen. Die erzeugte Wärme kann größere Elemente und Schaltungsbauteil· erfordern, um die Wärme zu absorbieren und zu verteilen, damit sie durch die Wärme nicht zerstört werden. Solche

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Bauteile können größer sein, als sie sonnst für die tatsächliche Ausführung der Funktionen des Gerätes erforderlich sind. Der kontinuierliche Stromfluß und die'daraus ergebend· Wime kann zusätzlich Kühle.tnrlchtungen, beispielsweise Gebläse oder Luftkühler, erfordern, die in vielen Fällen die erwärmte Luft in eine abgeschlossene Umgebung führen, wodurch diese für Benutzer nachteilig beeinflußt wird.

Eine besondere Art eines Gerätes, in des eine Schaltung entsprechend der Erfindung verwendet wird, ist ein Kopiervervielfältlgungsgerät, das in Büros oder anderen kommerziellen und industriellen Einrichtungen verwendet wird. In einem typischen Fall wird eine derartige Haschine zu Beginn einer Arbeitsperiode angeschaltet und zu verschiedenen Zeiten während dieser Periode werden ein oder mehrere Kopien von Dokumenten gemacht. Eine signifikante Anzahl von Elementen in einer derartigen Vorrichtung erfordern keine ⁿ Aufwärmung"; sie benötigen daherkeine Versorgung mit kontinuierlicher elektrischer Leistung,, Wo sie kontinuierlich mit Leistung versorgt werden, verbrauchen sie diese überflUssigerweise und erzeugen Wärme, was erforderlich macht, daß sie größer sein müssen, als sonst notwendig. Die entstehende Hitze muß außerdem verteilt werden.

Ein Kopiervervielfältigungsgerät enthält wie viele andere Vorrichtungen verschiedene Elemente, die betrieben werden, während die Vorrichtung tatsächlich verwendet wird, welche Jedoch nicht arbeiten,wenn sie sich im Wartezuttand befindet. Derartige Vorrichtungen können beispielsweise Kopiepapier-

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Zuführungseinrichtungen und Schnittmesser, Belichtungslampen, Linsen, Verschlußeinrichtungen und dergleichen enthalten, die Jedesmal betrieben werden, wenn eine Kopie gefertigt wird. Durch Vorsehen einer Quelle elektrischer Energie über eine Schaltung, die Kontakte enthält, die Jedesmal geschlossen werden, wenn eines dieser Elemente beim Fertigen einer Kopie betrieben wird, kann ein elektrisches Signal abgeleitet werden, welches anzeigt, daß die Vorrichtung gerade benutzt wird und die Leistung weiterzugeführt werden sollte.

Diese Erfindung ist Schaffung einer Leistungssteuerschaltung, die auf elektrische Signale anspricht, welche anzeigen, daß ein elektrisch mit Leistung versorgtes Gerät gerade benutzt wird, um den Stromfluß in dem Kreis während der Benutzungsperiode und für eine vorbestimmte Periode danach aufrecht zu erhalten, wobei die Schaltung zuverlässig und relativ wirtschaftlich im Aufbau ist.

Dieses und andere Ziele werden in einem AusfUhrungsbeispiel dadurch erreicht, daß eine steuerbare Halbleitergleichrichter-Vorrichtung vorgesehen ist, die ein Relais mit Kontakten in einem Leistungsversorgungskreis betreibt. Eine Signalspeichervorrichtung, welche Signale aufnimmt, die den Betrieb de» Gerätes anzeigt, welches von dem Kreis versorgt wird, hält den Gleichrichter in einem leitenden Zustand, während die Signale aufgenommen werden sowie für einstellbare vorbestimmte Intervalle nach dieser Zeit„

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Weiter· Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung

Das AusfUhrungsbeispiel der Erfindung enthält ein Paar von Eingangsanschlüssen 2 und 4, an die eine Wechselstromversorgungsquelle zur Verwendung durch das Gerät angeschlossen werden kann, in welches die Schaltung eingebaut ist. Ein Leiter 6 verbindet den Anschluß 4 über ein Paar von Relaiskontakten 8 mit einem LeistungsausgangsanschluB 10. Ein anderer Leistungsausgangsanschluß 14 ist mit dem Leistungseingangsanschluß 2 bei einem Leiter 12 verbunden.

Mit dem Leiter 6 ist ein Paar von normalerweise offenen Kontakten 16 verbunden, die zu einem Verbindungspunkt 18 führen. Eine Diode 20 hat ihre Anode mit dem Verbindungspunkt 18 und ihre Kathode mit der Kathode einer Diode 22 verbunden, deren Anode ihrerseits mit dem Leistungsausgangsanschluß 10 verbunden ist. Mit dem Verbindungspunkt der Dioden 20 und 1st eine Anregungsspule 24 des Relais mit den Kontakt·»· 8 verbunden. Ein siliziumgesteuerter Gleichrichter (SCR) 26 hat seine Anode mit dem anderen Ende der Erregerspule 24 verbunden, während seine Kathode an eine SammeKLeitung 28 angeschlossen ist. In Nebenschluß geschaltet mit der Erregerspule 24 1st eine Diode 30» deren Kathode mit dem Verbindungspunkt der Dioden 20 und 22 verbunden ist, um als eine "freilaufende" Diode zu arbeiten, um den Stromfluß aufgrund der induktiven Natur der Spul· 24 zu verteilen. Ein Widerstand 32 in Reihe mit einem

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Kondensator 34 überbrückt den Gleichrichter 26.

Ein Widerstand 36 ist an einem Ende mit dem Verbindungpunkt 18 angeschlossen. Sein gegenüberliegendes Ende ist mit der Anode einer Diode 38 verbunden. Die Kathode dieser Diode 38 ist mit einem Verbindungspunkt 40 verbunden, an welchen auch ein eirttellbarer Widerstand 42 sowie ein Kondensator 44 und die normalerweise offenen Kontakte eines Schalters 46 angeschlossen sind. Ein Kondensator 48 ist mit dem gegenüberliegenden Ende des Widerstandes 42 verbunden, während die Verbindung des Kondensators 48 und des Widerstandes 42 über einen Leiter 50 an die Steuerelektrode des Gleichrichters 26 angeschlossen ist.

Mit dem beweglichen Kontakt des normalerweise offenen Schalters 46 ist der bewegliche Kontakt eines normalerweise geschlossenen Schalters 52 mechanisch verbunden, welcher die Sammelleitung 28 an den Anschluß 2 anschließt.

Ein Signaleingangsanschluß 54 zur Aufnahme elektrischer Signale, welche anzeigen, daß das Gerät sich wiederholend betrieben wird, ist an den Verbindungspunkt 18 über eine Diode 56 angeschlossen. Wenn das die erfindungsgemäße Schaltung aufweisende Gerät eine Kopiervervielfältigungseinrichtung alt einem oder mehreren Elementen ist, die jedesmal bei Fertigung einer Kopie angetrieben werden, so kann das Signal, welches an den Anschluß 54 gelegt wird, von irgendeinem dieser Elemente abgenommen werden. Beispielsweise ktttnt ein Papierschnittmesser für die Zufuhr von Kopierpapier von einer Rolle solchen Papiers Kontakte betreiben, die das Signal den Anschluß 54 zuführen. Alternativ kann bei einem deratigen Gerät die Schaltung, welche eine Belichtungslampe anregt, ein derartiges Signal durch Vorsenen geeigneter Kontakte darin erzeugen.

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Unter der Annahme, daß ein sich wiederholendes Betriebsaignal von einer bequemen und geeigneten Quelle abgenommen weiden kann, ist die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Schaltung die folgende:

Wenn das Gerät betrieben werden soll, wird der Schalter 16 kurzzeitig von der Bedienungsperson geschlossen. Beim Schließen des Schalters 16 wird der Kondensator 44 über den Widerstand 36 und die Diode 38 geladen» Gleichzeitig wird der Kondensator 48 über die gleichen Bauteile sowie über den einstellbaren Widerstand 42 geladen. Die Bauteilwerte sind so ausgewählt, daß sichergestellt ist, daß die Kondensatoren 44 und 46 auf Werte aufgeladen werden, die den Spannungspegel überschreiten, der zur Triggerung des siliziumgesteuerten Gleichrichters erforderlich ist. Beim Anlegen der erforderlichen Triggerspannung an den sillziumgesteuerten Gleichrichter leitet dieser und regt die Erregerspule 24 über den Kreis an, der über die zeitweilig geschlossenen Kontakte 16 und die Diode 20 führt. Beim Anlagen der Erregerspule 24 werden die Kontakte θ geschlossen, wodurch ein Kreis von dem Anschluß 4 über den Leiter 6 und die jetzt geschlossenen Kontakte Q zu dem Anschluß 10 geschlossen wird. Der Rückführungskreis ist von dem AnschluB 14 über den Leiter 12 zu dem Anschluß 2 vervoll-•tlndlgt, to daß die Leistung' jetzt bis zu einem beliebigen. Pegel zugeführt wird. Die geschlossenen Kontakte 8 vervollständigen nicht nur den Leistungszuführkreis, sondern auch •inen Relaishaltekreis über die Diode 22 für die Errege« spulte 24. Weil der siliziumgesteuerte Gleichridter eine einseitig leitende Vorrichtung und die an ihn über die Diode 22 und dl· Spul· 24 angelegte Spannung einseitig gerichtet ist, der Widerstand 32 und der Kondensator 34 ein Schutzkreis

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tür Verringerung einer plötzlichen Veränderung der Spannung für den Gleichrichter 26.

Nach dem zeitweiligen Schließen des Kontaktes 16 wird ein Betriebssignalimpuls, wenn ein solcher dem Anschluß 54 zugeführt wird, die Kondensatoren 44 und 48 aufladen oder die dortige Ladung aufrechterhalten, wodurch der Gleichrichter 26 leitend gehalten wird. Wenn kein Betriebssignalimpuls angelegt wird, ist der Kondensator 44 so ausgewählt, 4aB er einen höheren Kapazitätswert hat als der Kondensator 48, so daß er den Gleichrichter 26 weiter leitend hält, bis er sich unter den Wert einer Triggerspannung des siliziumgesteuerten Gleichrichters entladen hat. Auf diese Weise wird der siliziumgesteuerte Gleichrichter für ein vorbestimmtes Zeitintervall nach Aufnahme jedes Betriebsimpulses an den Anschluß 54 angeschaltet gehalten. Dieses Zeitintervall ist durch die Zeltkonstant· des Kreises mit dem Kondensator 44, mit dem einstellbaren Widerstand 42 und dem Kondensator 48 bestimmt. Durch Veränderung des Widerstandswertes des Widerstandes 42 kann dieses Zeltintervall verändert werden.

Wenn die Notwendigkeit eines Notabschaltens der Leistung besteht, können die Schalter 52 und 46 zusammen betätigt werden, um den Schalter 46 zu schließen und den Schalter zu öffnen. Das Schließen des Schalters 46 entlädt die Kondensatoren 44 und 48 rasch; das öffnen des Schalters 52 öffnet den Kreis zu der Spule 24, wodurch die Spule entregt wird. Die Entregung der Spule 24 öffnet die Kontakte so daß die Leistungsversorgung unterbrochen wird.

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Die Schaltung» deren Aufbau und Betriebsweise vorliegend beschrieben wurde, ist eine solche, die relativ kleine -Bauteile verwenden kann, wodurch ihr Aufbau in relativ wirtschaftlicher Weise vorgenommen werden kann. Dennoch ist es eine zuverlässige Schaltung, die Festkörperbauteile pit relativ wenigen beweglichen Teilen verwendet und zur »rung beachtlicher Leistungsbeträge in der Lage ist.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Elektrischer Leistungssteuerkreis, gekennzeichnet durch ein Paar von Leistungseingangsanschlüssen, einen ersten Eingangsan-Schluß, eine erste leitende Einrichtung mit einem Paar von Relaiskontakten, die einen der Leistungseingangsanschlüsse mit dem ersten Leistungsausgangsanschluß verbinden, einen zweiten Leistungsausgangsanschluß, eine zweite leitende Einrichtung, welche den anderen der Leistungseingangsanscjklüsse mit dem zweiten Leistungsausgangsanschluß verbindet, eine Relaisspule zum Betrieb der Relaiskontakte, eine Einrichtung, welche an die erste leitende Einrichtung zum Zuführen von Betriebsstrom zu der Relaisspule verbunden ist, eine steuerbare Halbleiterschaltvorrichtung, die in Reihe mit der Relaisspule geschaltet und mit der zweiten leitenden Einrichtung verbunden ist, einen Signalspeicherkreis mit einem ersten Kondensator, der an ein Ende des andere Leistungseingangsanschlusses angeschlossen ist, einen einstellbaren Widerstand, der an das andere Ende des ersten Kondensators angeschlossen ist, und einen zweite;: Kondensator, der an ein Ende des anderen Leistungseinga; anschlussea und mit seinem anderen Ende an den einstell baren Widerstand angeschlossen ist, eine Einrichtung, welche die Verbindung des einstellbaren Widerstandes und des zweiten Kondensators mit dem Steuerelement der steuerbaren Halbleiterschaltvorrichtung verbindet, und durch eine Einrichtung, die an die Verbindung des erster Kondensators und des einstellbaren Widerstandes angeschl sen ist, wodurch ein Signal an die Verbindung zur

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   Ladung der ersten und zweiten Kondensatoren auf Spannungswerte angelegt werden kann, die über der Spannung liegen, die erforderlich ist, um eine Leitung der Schaltvorrichtung zu bewirken, so daß, wenn die Vorrichtung leitet, Strom in der Relaisspule fließt, um zu bewirken, daß die Relais -kontakte sich schließen und Leistung den Leistungsausgangsanschlüssen zugeführt wird, so lange wie die in des Signalspeicherkreis gespeicherte Spannung den Wert überschreitet, der zum Bewirken der Leitung der Schaltvorrichtung erforderlich ist.
2. 2. Steuerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die an die Verbindung des ersten Kondensators und des einstellbaren Widerstandes angeschlossen ist» einen Signaleingangsanschluß zur Aufnahme sich wieder holender Signale aufweist, die den Betrieb einer Vorrichiu.ng anzeigen, und daß die Signale in dem Signalspeicherkreis gespeichert werden.
3. 3. Steuerkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die mit der Verbindung des ersten Kondensators und des einstellbaren Widerstandes mit der ersten leitenden Einrichtung und diese Einrichtung angeschlossen Bind, ein Paar von normderweise geöffneten Schalterkontakt^ tnthält, die beim Schließen den Signalspeicherkreis auf den Spannungewert oberhalb der für ein Leiten der Schaltvorrichtung erforderlichen Spannung laden.

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4. 4. Steuerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS die Einrichtung, welche die Relaisspule mit der ersten leitenden Einrichtung verbindet, die Relaiskontakte enthält, wodurch, wenn die Relaisspule angeregt und die Relaiskontakte geschlossen sind, ein Haltekreis für das Relais vervollständigt wird.
5. 5. Steuerkreis nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch normalerweise geschlossene Schalterkontakte, die zwischen den Signalspeicherkreis und den anderen Leistungseingangskreis geschaltet sind, und normalerweise geöffnete Schalterkontakte, die zwischen die Verbindung des ersten Kondensators und des einstellbaren Widerstandes und des anderen Leistungseingangsanschlusses geschaltet sind, und eine Einrichtung, welche die Schalterkontakte verbindet, wodurch, wenn sie betätigt werden, die ersten und zweiter. Kondensatoren sich entladen und die Schaltvorrichtung zu leiten aufhört, damit die Relaisspule entregt und die Relaiskontakte geöffnet werden.

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