DE2351103A1 - Stromimpulsgenerator - Google Patents

Description

• Stromimpulsgenerator Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von kurzen Stromimpulsen mit regelmäßigen Zeitintervallen in einer an die Anordnung angeschlossenen gleichstromgespeisten Schleife durch Umschaltung zwischen hochohmigem und niederohmigen Zustand.
• Derartige Leitungen oder Schleifen kommen oft in Alarmanlagen z.B. Feueralarm- oder Einbrecheralarmanlagen vor. Die Aufgabe eines Stromimpulsgenerators in einer derartigen Anlage kann es z.B. wein, von einer Position bei dem Ende der Leitung kurze Impulse abzugeben, welche, wenn sie von der Alarmzentrale detektiert werden, so gedeutet werden, als ob die Leitung keine Unterbrechung hätte. Da der Stromimpulsgenerator in einer derartigen Anwendung direkt von der Schleife oder Leitung Speisespannung abnimmt, ist es wichtig, daß der Generator in seinem Ruhezustand hochomig gemacht wird, und daß die Stromimpulse kurz gemacht werden können. Oft ist es notwendig, Alarmanlagen bei Ausfall der Netzspannung lange Zeit mit einer sekundären Speisespannungsquelle, z.B. einer batterie zu betreiben, weshalb ein niedriger Leistungsbedarf erwünscht ist. Ferner muß die Dauer des kurzen Impulses genau bestimmt werden können, und konstant gehalten werden, damit das Spektrum des Impulssignals, das der Stromimpulsgenerator erzeugt, z.B. mit einem Filter kontrolliert werden kann, um die Vorschriften zu erfüllen, die für Transmission von digitalen Signalen gelten.
• Zur Erzeugung von Stromimpulsen in einer gleichsTrongespeisten Leitung mit d er Aufgabe, zE. Information über den Zustand der Leitung oder die an diese angeschlossene Apparatur zu übertragen, kann man z.B. einen herkömmliehen unstabilen Multivibrator verwenden.
• Der für eine obengenannte Anwendung benutzte Multivibrator muß sehr unsymmetrisch gemacht werden, um kurze Impulse mit verhältnismäßig langen Zetintervallen zu erzeugen, welches Verhältnis in Kombination mit der Forderung nach hoher Impedanz in den Zeitintervallen diese Art Kreis als Stromimpulsgenerator in erwähnter Anwendung weniger geeignet macht.
• Eine sogenannte Hook-Kippschaltung könnte auch als Stromimpulsgenerator verwendet werden, aber da der Zeitkreis, der aus einer RC-Kombination besteht, die ganze Zeit bei dieser Art Kippschaltung belastet wird, d.h., es wird Strom von dem Kondensator auch während seiner Aufladungsphase abgezogen, muß man einen hohen Komponentenwert Pur den Kondnesator wählen um die langen Zeitabstände zu erzeugen. Der hohe Komponentenwert des Kondensators macht eine Herstellung der Schaltung in integrierter Technik unnöglich, was sonst vorteilhaft gewesen wäre.
• Ein dritter Schaltungstyp, der für den erwähnten Zweck verwendet werden könnte, ist der Doppelbasisdiode-Oszillator, dessen Tmpulszeit aber von der Ansprechzeit der Doppelbasisdiode beiinflußt wird und deswegen schwer festzulegen ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Stromimpulsgenerator mit großer Unsymmetrie hinsichtlich des Impulsverhältnisses herzustellen.
• Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß die große Unsymmetrie hinsichtlich des Impuls-Pausenverhältnisses mit einem verhältnismäßig kleinen Kondensator in dem Zeitkreis erhalten werden kann, was notwendig ist, wenh man den Kreis in integrierter Technik herzustellen wünscht. Ferner ist es trotz der großen Unsymmetrie in dem Impuls-Pausenverhältnis möglich, mit einer erfindungsgemäßen Anordnung sehr stabile Impulszeiten beziehungsweise Impulszeitinvalle zu erhalten, was ein wohldefiniertes Spektrum für das Impulssignal ergibt. Dies bringt seinerseits mit sich, daß die notwendige Filtrierung des impulsgeformten Signals sehr einfach gemacht werden kann, um die Vorschriften zu erfüllen, die für die Transmission von digitalen Signalen gelten.
• Die Erfindung wird in dem folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Feueralarmanlage ist, zu welcher ein erfindungsgemäßer Stromimpulsgenerator gehört, Fig. 2 die verschiedenen Signaltypen zeigt, die in der Schleife vorkommen können, Fig. 3 einen Schaltkreis für eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, und Fig. 4 die Schalkreise für zwei Varianten des Integrators des Kreises nach Fig. 3 zeigt.
• Fig. 1 zeigt eine Feueralarmanlage, die aus einer Alarmzentrale LC und einer an diese angeschlossenen Schleife S besteht. Mehrere Schleifen sind gewöhnlich an dieselbe Alarmzentrale angeschlossen, aber der Einfachheit halber wird nur eine Schleife gezeigt. Diese besteht im Prinzip-aus zwei Einzelleitern, zwischen welchen an geeigneteten Stellen parallel zu einander eine Anzahl Detektoren D1-DN geschaltet worden sind, welche z.B. Rauchdetektoren sein rinnen. Diese Detektoren ändern bei ihrer Aktivierung, d.H. wenn sie von Rauebentwicklung beeinflußt werden, von den Anschlußklemmen aus gesehen ihre -Tmpeda>z von einem hohen zu einem niedrigen Wert. Ferner ist in derselben Weise wie ein Detektor ein Stromimpulsgenerator SG an die Schleife an ihrem von der Alarmzentrale abgewendeten Ende angeschlossen. Der eine Einzelleiter der Schleife ist an eine Gleichspannungsquelle E in der Alarmzentrale angeschlossen, und der andere Einzelleiter ist über einen Signaldetektor SD mit binären Ausgangssignal in der Alarmzentrale geerdet. Wenn einer der Detektoren oder der Stromimpulsgenerator in den niederomigen Zustand übergeht, nimmt der Strom durch die Schleife stark zu, was von dem Signaldetektor SD in der Alarmzentrale detektiert wird. Das Ausgangssignal des Signaldetektors für drei verschiedene Betriebsverhältnisse wird in Fig. 2 gezeigt. Im Intervall A, das dem normalen Betrieb ohne Unterbrechung oder Alarm entspricht, werden die periodisch wiederkommenden kurzen Stromimpulse des Stromimpulsgenerators detektiert, wobei das Ausgangssignal des Signaldetektors kurze Zustandsänderungen entsprechend den von der Schleife kommenden Stromimpulsen zeigt. Im Intervall B sind ein oder mehrere Detektoren aktiviert worden und haben die Schleife niederohmig parallelgeschaltet. Da die Detektoren sich in diesem Zustand befinden werden, bis die Alarmursache beseitigt worden i3t9 wird also die Zustandsänderung in den Ausgangssignal des Signaldetektors wahrscheinlich länger dauern als ein Impuls von dem Stromimpulsgenerator Dies wird von dem an den Signaldetektor angeschlossenen signalbehandelten Logik- und Zeitmesskreis LK in der Alarmzentrale festgestellt.
• Der Logik und Zeitmesskreis gibt hierbei einen Alarmsignal an eine angeschlossene Alarmanzeigeanordung LI, die z.3. durch ein Lampenfeld oder in akustischer Weise den Alarm anzeigt. Im Intervall C werden überhaupt keine Zustandsänderungen detektiert, was von der Alarmzentrale als eine Unterbrechung der Schleife gedeutet wird.
• In Fig. 3 wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromimpulsgenerators gezeigt. er Generator wird an die Schleife über die Anschlußklemmen G und H mit Pluspolarität auf der Klemme G angeschlossen. Der Generator besteht funktionsgemäß aus drei Teilen, einem Integrator I, eienm Verstärker F und einem Umschaltkreis U, welche jeder in der Fig. in einem markierten Rahmen gezeigt wird.
• den Intervallcn zwischen den kurzen Stromimpulsen sind sämtliche Transistoren T1, T2 und T3 nicht leitend. Der Kondensator C1 in dem Integrator I wird hierbei über den hochomigen Widerstand R1 aufgelanden und das Ausgangssignal des Integrators, d.h. die Spannung im Punkt P2, ist ein ungefähres Maß des Integrals der Spannung über die Anschlußklemmen des Generators.
• In dem Verstärker F fließt Strom gleichzeitig durch die hochomigen Widerstände R1 R , R2 und die Diode D3 wodurch das Potential im Punkt P1 auf einen konstanten Wert gehalten wird. Die Diode D in dem Verstärker F, velcher den Ausgang des Integrators an die Basis des Transistors T1 anschließt, ist dazu gedacht, die Basis Emitter-Diode in dem Transistor Ti gegen Strom in der Rückwärtsrichtung bei Einschaltung der Spannung in der Alarmzentrale zu sehützen. Da während des Ladevorganges des Kondensators C1 das Potential im Punkt P2 gerade den Wert des Potentials im Punkt P1 plus dem Spannungsabfall in der Vorwärtsrichtung für die Diode D1 und die Basis-Emitter-Diode im Transistor T1 erreicht, beginnt der Transistor Ti zu leiten. Hierbei zieht der Transistor T1 über seinen Kollektorkreis Strom von der Basis des Transistors T2, der auch zu leiten beginnt Auf Grund der positiven Rückkopplung von dem Emitter des Transistors T2 zu dem Emitter des Transistors T1 über den Widerstand R3 beginnt hierbei ein komulativer Verlauf, der zur Folge hat, daß der Transistor T2 sehr schnell voll ausgesteuert wird. Ferner wird auf Grund der obenerwähnten Zusammenhänge die Spannung am Ausgang des Verstärkers F, die mit dem Kollektor des Transistors T2 identisch ist, schnell zunehmen, wobei der Transistor T3 in der Ausgangsstufe auch voll ausgesteuert wird Hierbei wird teils der niederohmige Widerstand R7 parallel zu den Anschlußklemmen des Stromimpulsgenerators angeschlossen, was eine kräftige Senkung der Generatorimpedanz, von diesen Klemmen aus gesehen, mit begleitender Stromzunahme durch die Schleife zur Folge hat, teils wird der Kondensator Ci über den Widerstand R6, die Diode D2 und den Transistor T3 entladen werden. Wenn die Spannung über den Kondensator C1 so weit gesunken ist, daß der Transistor Ti nicht mehr in einem leitenden Zustand gehalten werden kann, gehen auch die Transistoren T2 und T3 in den nicht leitenden Zustand über, und der lerlauf wird wiederholt.
• Die Länge des Stromimpulsintervalles, die der Aufladungszeit des Kondensators C1 entspricht, wird von dem Zeitkreis, der von dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1 gebildet wird, und von der Spannung im Punkt P1 bestimmt, welche Spannung ihrerseits durch die Dimensionierung des Spannungsteilers R4-R3-R2-D3 bestimmt wird Die Lange des Stromimpulses, die der Entladungszeit des Kondensators C1 entspricht, wird hauptsächlich von dem Kondensator C1 und die Widerstände R6 und R2 bestimmt. Der Kondensator C1 wird teils über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T3 teils über die Basis-Emitterstrecke des Transistors T2 entladen Während des ganzen Entladungsvorganges fließt ein Aufladungsstrom durch den hochohmigen Widerstand R1, aber dieser ist im Verhältnis zu den Entladungsströmen so klein, daß der Einfluß des Widestande R1 während der Entladungsphase volling vernachlässigt werden kann.
• Die Impedanz des Stromimpulsgenerators, von sienen Anschlußklemmen aus gesehen, wird also während des Stromimpulsintervalles von den hochohmigen Widerständen R1, R2, R3 und R4 bestimmt. Während der Zeit, die der Stromimpuls dauert, wird die Impedanz hauptsächlich von dem niederohmigen Widerstand R7 bestimmt. Der Kondensator C2 stellt ein einfaches Filter für die ausgeherden Stromimpulse dar.
• Fig. ; zeigt Schaltkreise für zwei Varianten des Integrators, der in den Kreis der Fig. 3 einbegriffen ist In dem Integrator 1' ' ist der Widerstand R6 den welchen der hauptsächliche Entladungsstrom des Kondensators Cl fließt, in Reihenschaltung mit dem Widerstand R1 geschaltet, so daß er auch zu dem Zeitkreis gehört, der den Ladevorgang bestimmt.
• Der Integrator 1'' hat zum Te- eine andere Funittion, indem der Entladungsstrom des Kondesators C1 im ganzen über die Diode D1, den Transistor T1, den Kiderstand R2 und die Diode D3 läuft. Die Entladung über den Transistor T3 wird von der Diode D4 gesperrt, die, wenn der Transistor T3 voll ausgesteuert wird, in der Rückwärtsrichtung vorgespannt wird und dadurch auch verhindert, daß der Ladestrom während seines Entladungverlaufee an derE Kondenentor C1 fließt In diesem Fall wird als die Länge des Stromimpulses haupsächlich von dem Widerstand R2 bestimmt.
• Der Spannungsfall über die Basis-Emitter-Diode in dem Transistor Ti ändert sich aber in Abhängigkeit von der Größe des Entladungsstromes, was die Impulslänge beeinflußt. In den früher beschriebenen Ausführungsformen des Integrators wird die Länge des Stromimpulses zumgrößten Teil von der Entladung durch den Transistor T3 bestimmt weshalb die erwähnte Änderung im Spannungsfall über die Basis-Emitter-Diode in dem Transistor T1 die Impulszeit nicht nennemswert beeinflußt.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Impulsgenerator zur Erzeugung von relativ erwähnten Zeitintervallen sehr kurzen Stromimpulsen mit regelmäßigen Zeitintervallen in einer an den Impulsgenerator, auch für die Stromversorgung des Generators vorgeschen, angeschlossenen gleichstromgespeisten Schleife durch Umschaltung zwischen hochohmigem und niederohmigem Zustand des Genera-torsD dadurch gekennzeichnet daß er einen Integrator umfaßt der die Gleichspannung der Schleife zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert integriert, ferner einen an den Ausgang des erwähnten Integrators angeschlossenen positiv rückgekoppelten Verstärker, der aktiviert wird, wenn die integrierte Gleichspannung den oberen Grenzwert erreicht und dessen Ausgang hierbei seinen Zustand sprunghaft ändert und einen monostabilen Umschaltkreis, der einen Steuersingang an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen hat und in die gleichstromgespeiste Schleife eingeschaltet ist und angeordnet, um zwischen hochohmigem und niederohmigen Zustand bei einer Zustandänderung des Verstärkerausganges umzuschalten, und außerdem mit einem Ausgang versehen ist, der an einen Rückstelleingang des erwähnten Integrators angeschlossen ist, um mit einem Signal den Integrator in seine Ausgangslage bei niederolmigem Zustand bei der Ausgangsstufe zurückzustellen.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einerseits einem ersten Widerstand (R1) und einen Kondensator (C1) aufweist, die in Reihenschaltung zwischen den Anschlußkontakten des Generators angeschlossen sind wobei der Verbindungspunkt zwischen d% Widerstand und dem Kondensator den Ausgang des Integrators bildet, andererseits einen zweiten Widerstand (R6) umfaßt, der zwischen dem Verbindungspunkt und dem Rückstelleingang des Integrators angeschlossen ist.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einen ersten Widerstand (R1) aufweist der in Reihenschaltung mit einem zweiten Widerstand (R6) und mit einem Kondensator (C1) zwischen den Anschlußkontakten des Generators angeschlossen ist; wobei der Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Widerstand und dem Korden sator den Ausgang des Integrators bildet und der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen an dem Rückstelleingang des Integrators angeschlossen ist.

4. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einen Widerstand aufweist, der in Reihenschaltung mit einer Diode (D4) und mit einem Kondensator (ci) zwischen den Anschlußkontakten des Generators angeschlossen ist, wobei der Verbindungspunkt zwischen der Diode und den Kondensator den Ausgang des Integrators bildet und der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und der Diode an den Rückstelleingang des Integrators angeschlossen ist.

5. impuisgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker einen ersten Transistor aufweist, dessen Basis den an den ausgang des Integrators angeschlossenen Eingang des Verstärkers bildet, welcher Transistor Strom zu leIten beginnt, wenn die Eingangsspannung den oberen Grenzwert erreicht und dabei über seinen Kollektorkreis basisstrom von einem zweiten Transistor von entgegengesetztem Leltungstyp zieht, der zwischen den Anschlußkontakten des Generators angeschlossen ist, welcher zweite Transistor hierbei Strom zu leiten beginnt, daß. ferner ein Anschluß zwischen den Emitterelektroden der erwähnten Transistoren vorgesehen ist, um Spannungsänderungen auf dem Emitter des zweiten Transistors an den Emitter des ersten Transistors zu überführen, um hierdurch das Leitvermögen des ersten Transistors zu steigern, was durch Rückwirkung auf den zweiten Transistor eine kumulative Verstärkung bewirkt.

5. Impulsgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Emlttcr des ersten Transistors an den einen Anschlußkontakt (ist) des Generators über einen ersten Widerstand (R2) angeschlossen ist, und daß der zweite Transistor, dessen Basis an den Kollektor des ersten Transistors angeschlossen ist, seinen Kollektor, der den Ausgang des Verstärkers bildet, über einen zweiten Widerstand (R5) an den einen Anschlußkontakt angeschlossen hat, und ferner seinen Emitter einerseits über einen dritten Widerstand (R4) an den zweiten Anschlußkontakt (G) des Generators andererseits über einen vierten Widerstand (R3) an den Emitter des ersten Transsistors angeschlossen hat.

7. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daß der Umschaltkreis einerseits einen Transistor aufweist, dessen Emitter an den einen Anschlußkontakt des Generators angeschlossen ist und dessen Kollektor über einen Widerstand (R7) an den zweiten Anschlußkontakt des Generators angeschlossen ist, andererseits eine Diode (D2) aufweist, die zwischen dem Kollektor des Transistors und dem Ausgang der Umschalteinheit angeschlossen ist.

L e e r s e i t e