DE2147700C3 - Zeitschaltvorrichtung - Google Patents

Description

Es sind auch Zeitschaltvorrichtungen bekannt, bei welchen die zeitliche Verzögerung eines Schaltvorganges mit Hilfe von RC-Gliedern durchgeführt wird. Die diesen Schaltungen zugrundeliegenden Zeitkonstanten können aber nicht beliebig groß festgelegt werden, wodurch schon Verzögerungszeiten im Minutenbereich besondere Schwierigkeiten bereiten. Darüber hinaus erfordern temperaturunabhängige Schaltungen dieser Art besonders aufwendige Kompensationen.

Weiter ist eine Zeitschaltvorrichtung bekanntgeworden, bei welcher die Verzögerung des Schaltvorganges mittels einer aus einer Konstantspannungsquelle gespeisten elektrochemischen Schaltzelle durchgeführt wird. Nachteilig haben sich bei diesen Schaltungen die inkonstanten elektrochemischen Vorgänge der Schaltzellen erwiesen. Dies führt zu unzulässig großen Abweichen der eingestellten Verzögerungszeiten. Außerdem sind die bei dieser Vorrichtung eingesetzten Relais und Kontakte sehr oft unerwünscht.

Darüber hinaus sind Schaltungen bekannt, die nach dem optoelektronischen Prinzip arbeiten. Nachteilig hierbei ist eine größere Laufzeittoleranz und daß diese Schaltungen nicht im Sinne einer Subtraktion arbeiten können, da auf die nach der Belichtung der Leuchtschicht gespeicherte Lichtsumme kein Einfluß genommen werden kann.

Aus der DD-PS 25 991 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei welcher mindestens zwei Zählringe von einem gemeinsamen Impulsgenerator gesteuert werden und wobei zur Erzielung von verschieden langen Zeiten die Stufenzahl der Zählringe unterschiedlich sind.

Die US-PS 33 92 350 zeigt eine veränderliche Zeitschaltung unter Verwendung eines Impulsgenera-

tors und nachgeschalteten Kippschaltungen. Die Ausgänge dieser Kippschaltungen sind über eine Art Programmierung auf zwei UND-Gatter geschaltet, die ihrerseits über eine Kontrollschaltung die Zeitkonstante des Impulsgenerators verändert De»- Ausgang der Zeitschaltung kann direkt oder über einen Digital-Analog-Wandler abgegriffen werden.

Weiter ist durch die DE-AS 12 19 983 eine Schaltungsanordnung zur einstellbarer. Verzögerung eines Signals unter Verwendung eines Vorwäits-Binär-Zählers, einnE Vergleichsgliedes und eines Taktgenerators bekannt, bei welcher die Laufzeit durch vom Zähler unabhängige Binärsignale einstellbar ist

Die bekannten Anordnungen sind nicht in der Lage, Netzausfallzeiten und Netzeinschaltzeiten in das verzögerte Signal mileinzubeziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ZeitschaJtvorrichtung der eingangs genannten Art unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile der bekannten Anordnungen zu schaffen und wobei die Signalgabe erst dann erfolgen soll, wenn die Summe der Netzausfallzeiten minus der Summe der Netzeinschaltzeiten gleich oder größer als die voreingestellte Verzögerungszeit ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein frequenzkonstanter oder ein von einer beliebigen Größe in seiner Frequenz abhängiger Impulsgenerator über einen Vorwärts-Zähler oder direkt über je ein Koinzidenzgatter an die Zähleingänge eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers angeschlossen ist, daß von diesem mindestens ein Ausgang zur Signalgabe und/oder Zählerstandsangabe nach außen geführt ist und daß die Koinzidenzgatter eingangsseitig direkt oder über logische Verknüpfungsglieder an die Ausgänge des Vorwärts-Rückwärts-Zählers und an eine von einer s^r> beliebigen Größe bestimmbaren Freigabe angeschlossen sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen Insbesondere darin, eine Zeitschaltvorrichtung mit einer großen Verzogerungszeit ohne mechanisch bewegte -ίο Teile und mit besonders kleiner Laufzeittoleranz zu erhalten, bei welcher zeitlich gesehen Netzzustände in die Laufzeit des Ausgangssignals einbezogen werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Impulsgenerator eingesetzt, welcher die Frequenz verändert in Abhängigkeit einer von außen zugeschalteten stetigen oder geschalteten Größe.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einem Auiführungsbeispie! näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung eine Zeitschaltvorrichtung, die als Signaleinrichtung für eine in Bereitschafts-Parallelbetrieb angeschlossene Batterie in einer von einem Wechselstromnetz gespeisten Stromversorgungsanlage dient. Hierbei soll die Zeitschaltvorrichtung nach einem Netzspannungsausfall von beispielsweise 20 Stunden ein Signal abgeben, das dann Umschaltvorgänge oder beliebig andere Maßnahmen einleiten kann, die Signalisierung erfolgt also bei einem vorbestimmten ntladezustand der Hilfsbatterie.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Impulsgenerator t>o bezeichnet, der mit einem Unijunction-Transistor 2 aufgebaut ist. Versorgt ""iv ^r Generator von einer stabilisierten Speisespannung Usp- Über den Eingang F kann die Frequenz des Impulsgenerators stetig oder geschaltet in Abhängigkeit einer beliebigen Größe beeinflußt werden, was die Verzögerungszeit der Vorrichtung entsprechend beeinflußt. Der Ausgang des Generators 1 ist auf ein Differenzierglied 3 geschaltet.

das ausgangsseitig an einen Pegclwandler 4 angeschlossen ist Das so aufbereitete Signal des Impulsgenerators wird auf den Takteingang T₂ eines Vorwärtszählers 5 geschaltet Dieser Zähler 5 ist aus drei einzelnen Zählstufen Zi, Z₂ und Z₃ aufgebaut wobei die Ausgänge A, B, C, D der beiden ersten Zählstufen über je tin NAND-Gatter und eine Negation zusammengefaßt sind, um dann auf den Takteingang Tz der nachfolgenden Zählstufe geführt zu werden. Die Ausgänge A, B, C, D der Zählstufte Z₃ sind ebenfalls auf ein NAND-Gatter und eine Negation geführt Die Rückstelleingänge R der Zählstuften sind zusammengefaßt und auf den Ausgang einer Nullimpulsschaltung 6 geführt die noch näher beschrieben wird.

Mit Hilfe des Zählers 5 ist es möglich, die Impulsfolgefrequenz 2¹²:1 zu untersetzen. Die Untersetzung bei Verwendung von Binärzählern kann praktisch beliebig vergrößert oder verkleinert werden, wobei für das Obersetzunsverhältnis gilt:

Eingangsfrequenz _ 2¹ ^'hkr.ius.n.mi«.
Ausgangsfrequenz 1

Der Ausgang des Zahlers 5 wird auf je ein Koinzidenzgatter 7 und 8 geschaltet Auf das Gatter 7 ist darüber hinaus das mittels des Inverters 9 negierte Übertragungs-ßit C des Zählers 10 und das M4-Signal der Freigabe 11 geführt. An den Eingang Nder Freigabe ist ein der Netzspannung direkt proportionales Signal geführt. Bei einer anderen Verwendung der Vorrichtung kann hier ein von einer beliebigen Größe abhängiges Signal angelegt werden. Die Freigabe 11 besteht aus zwei in Reihe geschalteten Invertern. Bei vorhandener und eingangsseitig angeschlossener Netzspannung steht am Ausgang NE und bei Netzzusammenbruch auf Ausgang NA ein positives Signal. Das Eingangsgatter der Freigabe 11 dient gleichzeitig als Pegelanpassung.

Auf das Gatter 8 ist außer dem Ausgang des Zählers 5 das /VF-Signal der Freigabe 11 und der Ausgang einer mit den Ausgängen des Zählers 10 verbundenen Verknüpfung 12 geschaltet. Der Ausgang des Galters 7 ist auf den Zähleingang 7\ und derjenige des Gatters 8 auf den Zähleingang Tu des Zählers 10 geschaltet. Bei dem Zähler 10 handelt es sich um eine vorwärts und rückwärts zählende Schaltung, zusammengestellt aus den einzelnen Zählstufen Z₄ und Z% Mit 7\ sind die Vorwärtszähleingänge und Tr die Rückwärtszähleingänge bezeichnet DerVorwärts-Übenragist mit Ci und der Rückwärts-Übertrag mit P angegeben. Dieser Zähler 10 kann ebenfalls beliebig erweitert werden. Die Rückstelleingänge R sind zusammengefaßt und auf den Ausgang der Nullimpulsschaltung 6 geführt. Diese Schaltung 6 liefert beim Anlegen der Zeitschaltvorrichtung an die Speisespannung Us_P über eine vorbestimmte Zeit am Ausgang des Gatters 14 ein positives Signal, mit welchem die Zähler genullt werden. Eine solche Nullung kann auch mit der Taste Γ durchgeführt werden. Der Signalausgang 5 ist einmal als Anschluß direkt zur Verfügung gestellt, zum anderen auf ein Gatter 13 geführt, dessen Kollektorwiderstand die Spule eines Relais R ist. Der Relaiskontalvt r ist dann geschlossen, wenn am Ausgang 5 ein positives Signal ansteht. Dies gestattet eine potentialfreie Signalgabe. Am Eingang V ist es möglich, den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 10 nach erfolgter Nullung mittels der Nullimpulsschaltung 6 durch Anlegen eines negativen Signals auf maximalen Zählerstand zu setzen, was in verschiedenen Anwendungsfällen von Vorteil sein kann.

Die Zeitschaltvorrichtung wird an die stabilisierte Gleichspannung Us_P angeschlossen, die mit einer nicht dargestellten Regelschaltung und einer Hilfsbatterie gewonnen wird. Bei vorhandener Netzspannung liegt am Eingang N ein positives Signal. Die Zähler 5 und 10 wurden durch das Anlegen der Spannung Us_P mittels der Nullimpulsschaltung 6 auf Null gestellt. Unmittelbar darauf wird der Zähler 5 mit Zählimpulse beaufschlagt, welche der Impulsgenerator 1 über die Differenzierschaltung 2 liefert. Aufgrund der Nullstellung des Zählers 10 und der vorhandenen Netzspannung verhindern die Koinzidenzgatter 7 und 8 ein Zählen des Vorwärts-Rückwärts-Zählers. Fällt nun durch eine Störung das Netz aus, so wird der Zähleingang 7V des Zählers 10 über das Gatter 7 freigegeben. Kehrt die Netzspannung nach einer Zeit wieder, die kleiner ist als die durch die Zeitschaltvorrichtung bedingte Verzögerungszeit, so ermöglicht der Inhalt des Zählers 10, daß über das Gatter 8 Zählimpulse auf den Zähleingang Tr geschaltet werden. Erreicht die Summe der Netzausfallzeiten unter Berücksichtigung der Netzeinschaltzeiten die vorgegebene Verzögerungszeit, so steht am Ausgang des Übertragers Q' ein positives Signal, das für eine Sperrung der Vorwärtszählung über den Inverter 9 und das Koinzidenzgatter 7 sorgt. Das Ausgangssignal Soder die potentialfreie Signalisierung des Kontaktes rkann nun beliebig verwendet werden.

Das Verhältnis der Ausgänge des Zählers 10 zu denjenigen des Zählers 5 kann beliebig groß gewählt werden. Es ist zu erkennen, daß die Genauigkeit der Verzögerungszeit allein abhängt von der Güte des

ίο Impulsgenerators.

Falls der momentane Inhalt des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 10 erforderlich wird, so kann über eine Codierschaltung oder einen D/l-Wandler das Anzeigeinstrument einfachst an die Ausgänge des Zählers 10 angeschlossen werden.

Bei dem gezeigten Beispiel erhält man mit einer Periodendauer von 70 msek des Impulsgenerators eine Verzögerungszeit von über 20 Stunden. Das Verhältnis der Periodendauer und damit der Frequenz des Impulsgenerators zu der Verzögerungszeit der Zeitschaltvorrichtung kann durch die Anzahl der Zählerausgänge beliebig verändert werden.

Hierzu 1 BIaU Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche: eine Schaltung (13, R, r) geführt ist, die eine potentialfreie Signalisierung ermöglicht.

1. Zeitschaltvorrichtung mit sehr großer Verzögerungszeit unter Verwendung eines Binärzählers und eines Impulsgenerators, wobei die Signalgabp abhängig ist von der Summe der Netzausfallzeiten und Netzeinschaltzeiten, dadurch gekennzeichnet, daß ein frequenzkonstanter oder ein von einer beliebigen Größe in seiner Frequenz abhängiger Impulsgenerator (1) über einen Vorwärts-Zähler (5) oder direkt über je eiw Koinzidenzgatter (7, 8) an die Zähleingänge (Tv, Tr) eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers (10) angeschlossen ist, daß von diesem mindestens ein Ausgang (S) zur Signaigabe und/oder Zählerstandsangabe nach außen geführt ist und daß die Koinzidenzgatter (7,8) eingangsseitig direkt oder über logische Verknüpfungsglieder an die Ausgänge des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (10) und an eine von der Netzspannung abhängige Freigabe (11) angeschlossen sind.

2. Zeitschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe (11) zwei hintereinander geschaltete Inverter aufweist.

3. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an das Koinzidenzgatter (7) eingangsseitig das Ausgangssignal des Vorwärtszählers (5), das Ausgangssignal des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (10) und das Signal (NA) der Freigabe (11) angeschlossen sind und der Ausgang dieses Gatters auf den Vorwärts-Zähl-Eingang (T\)des Zählers (10) geschaltet ist.

4. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an das 35 rig Koinzidenzgatter (8) eingangsseitig ein von dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler (10) über logische Verknüpfungen (12) abgeleitetes Signal, der Übertrag

des Vorwärts-Zählers (5) und das Signal (NE) der Freigabe (11) angeschlossen ist und der Ausgang -ίο dieses Gatters auf den Rückwärts-Zähl-Eingang (Tr) des Zählers (10) geschaltet ist.

5. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (10) über Codierschaltungen auf Digitalanzeigen geschaltet sind.

6. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (10) über Digital-Analog-Wandler auf Analoganzeigen geschallet sind.

7. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (V) des Rückwärtszähleinganges des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (10) nach außen geführt ist.

8. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähl-Rückstell-Eingänge (R) an eine von der w) Netzspannung getriggerte Nullimpulsschaltung (6) angeschlossen sind.

9. Zeitschaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullimpulsschaltung (6) mit einer Taste (T) ausgerüstet ist.

10. Zeitschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ./SJ der Zeitschaltvorrichtung auf Die Erfindung betrifft eine Zeitschaltvorrichtung mit sehr großer Verzögerungszeit des ausgangsseitigen Schaltsignals unter Verwendung eines Binärzählers und eines Impulsgenerators.

In vielen Anwendungsfällen werden Schaltvorgänge mit einer großen Verzögerung benötigt. Dies ist beispielsweise bei Fernmelde-Anlagen mit in Bereitschaftsparallelbetrieb arbeitenden Batterien der Fall. Bei einem Netzspannungszusammenbruch soll mit entsprechend eingestellter Verzögerungszeit eine Signalgabe erfolgen. Darüber hinaus soll aber eine zwischenzeitlich eintretende kurzzeitige Netzwiederkehr die Signalgabe beeinflussen. Eine Signalgabe soll demnach also dann erfolgen, wenn die Summe der Netzausfallzeiten minus der Summe der Netzeinschaltzeiten gleich oder größer als die voreingestellte Verzögerungszeit ist.

Es ist bekannt, zeitliche Verzögerungen eines Schpltvorganges mittels eines durch einen Synchronmotor angetriebenen Kontaktes durchzuführen. Dies erfordert aber eine Wechselspannungsquelle, die sehr selten vorhanden ist oder nur mit erheblichem Aufwand erstellt werden kann.

Darüber hinaus ist es auch bekannt, den mechanisch bewegten Kontakt einer Zeitschaltvorrichtung mit Hilfe eines Gleichstrommotors anzutreiben. Die Konstanthaltung der Drehzahl solcher Motoren ist aber insbesondere bei niedrigen Versorgungsspannungen sehr schwie-