DE2352726A1

DE2352726A1 - Steuerschaltung fuer ein magnetrelaisbetaetigungsglied

Info

Publication number: DE2352726A1
Application number: DE19732352726
Authority: DE
Inventors: Ernest P Lee; Ivan N Markowitz
Original assignee: Honeywell Information Systems Italia SpA
Current assignee: Bull HN Information Systems Italia SpA
Priority date: 1972-10-20
Filing date: 1973-10-20
Publication date: 1974-04-25
Also published as: FR2204021B3; JPS4974373A; GB1428786A; US3766432A; CA998734A; FR2204021A1; IT993458B; JPS5621249B2

Description

München, den 2 C.

Anmelder: Honeywell Information Systems Inc

200 Smith Street

Waltham/Mass. 02154 ■

USA

Steuerschaltung für ein Magnetrelais-Betätigungsglied

Die Erfindung bezieht sich auf Betätigungsglied-Steuerschaltungen und insbesondere auf eine Betätigungsglied-Steuerschaltung für die Erzeugung eines 2-Pegel-Steuerstroms.

.Es ist bereits an anderer Stelle ein Mangetrelais-Betätigungsglied beschrieben worden (US-Patentanmeldung, Serial No.273 vom 19.7.72), welches komplementäre Federkräfte und elektromagnetische Kräfte dazu heranzieht, ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitendes Langhub-Betätigungsglied mit geringem elektrischen Leistungsbedarf zu schaffen. Das Betätigungsglied enthält einen Kern, der in eine von zwei extremen Stellungen in einem Gehäuse anziehbar ist, und zwar durch in Längsrichtung in Abstand voneinander vorgesehene, elektrische: Spulen, die während sich gegenseitig ausschließender und komplementärer Zeitspannen erregt werden. Wenn eine der beiden

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elektrischen Spulen erregt ist, wird der Kern elektromagnetisch von ihr angezogen und in der extremen Stellung gehalten, die der erregten elektrischen Spule am nächsten ist. Zwischen das Ende des angezogenen Kernes und einer Innenwand des Gehäuses ist eine Schraubenfeder zusammengedrückt. Wenn der Kern in die andere extreme Stellung zu führen bzw. zu steuern ist, wird die erste Spule aberregt, während die zweite Spule erregt wird. Auf das Zusammenbrechen des elektromagnetischen Feldes der aberregten ersten Spule hin treibt die gespeicherte mechanische· Kraft der zusammengedrückten Schraubenfeder den Kern zu der zweiten Spule hin. Der Kern wird durch die erregte zweite Spule zu der zweiten extremen Stellung hin elektromagnetisch engezogen. Der Kern muß entgegen einer entgegengesetzt wirkenden Kraft, die von einer zweiten zusammengedrückten Schraubenfeder ausgeübt wird, angezogen und festgehalten werden»

Während das zuvor kurz beschriebene und an der oben erwähnten anderen Stelle erläuterte Magnetrelais-Betätigungsglied eine hohe Arbeitsleistung zu liefern imstande ist, kann diese Leistungsfähigkeit jedoch nur mit einer einzigartigen Steuerschaltung realisiert werden. Herkömmliche Steuerschaltungen für Magnetrelais-Betätigungsglieder erzeugen einen Steuerstrom mit einem einzigen Pegel. Während ein relativ hoher Strompegel erforderlich ist, um den Kern des betreffenden Betätigungsgliedes in eine seiner Extremstellungen zu bringen, ist lediglich ein geringer Haltestrom erforderlich, um den angezogenen Kern entgegen der Gegenkraft festzuhalten, die von der unter Druck stehenden Schraubenfeder ausgeübt wird«, Eine herkömmliche Steuerschaltung würde so auszulegen sein, daß sie stets einen Steuerstrom entweder

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mit einem hohen Pegel oder mit einem niedrigen Pegel erzeugt. Eine einen hohen Steuerstrom liefernde Steuerschaltung würde zu einer hohen Geschwindigkeitsleistung führen, wobei jedoch der Leistungsbedarf hoch wäre. Der Leistungsbedarf in Steuerschaltungen, die einen Strom niedrigen Pegels liefern, wäre zwar niedrig, jedoch würde das entsprechende Magnetrelais-Betätigunsglied mit einer niedrigeren Geschwindigkeit arbeiten.

Die Hochgeschwindigkeits-Sigenschaften des vorliegenden Betätigungsgliedes können darüber hinaus nur dann realisiert werden, wenn die Stromabnahme in einer aberregten Spule schnell erfolgt, da nämlich das elektromagnetische Feld einer Spule, die aberregt wird, dazu neigt, die Kernbewegung zu verzögern. Die bisher bekannten Magnetrelais-Steuereinrichtungen haben im allgemeinen entweder Heiais oder Transistoren in Schaltkreisen verwendet, in denen eine Diode oder ein RC-Netzwerk über der aberregten Spule liegt, um für den abfallenden Strom einen Stromweg bereitzustellen.

hin
Eine auf eine Spulenaberregung/auftretende induzierte Spannungsspitze kann zur Ausbildung von Relais-Spannungsüberschlägen oder zu einem Durchschlagen der Transistoren führen. Obwohl speziell ausgelegte Relais und für hohe Spannungen ausgelegte Transistoren verwendet werden können, um die Lebensdauer der Schaltung zu verlängern, bringen jedoch.diese Lösungen zusätzliche Kosten für die jeweilige Magnetrelais-Steuerschaltung mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde,-einen Weg zu zeigen, wie unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten eine Steuerschaltung für ein Magnetrelais-

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Betätigungsglied aufzubauen ist, die besonders einfache ist und zuverlässig arbeitet.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgeinäß durch eine Steuerschaltung für ein Magnetrelais-Betätigungsglied mit einer ersten Spule und einer zweiten Spule, wobei diese Spulen während gegenseitig sich ausschließender und komplementärer Zeitspannen in Abhängigkeit von dem Pegel eines binären Steuersignals erregbar sind. Biese Steuerschaltung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,

a) daß mit einer die binären Steuersignale liefernden Steuersignalquelle eine Impulserzeugerschaltung verbunden ist, die auf jede Verknüpfungspegeländerung in dem Steuersignal hin einen Hauptimpuls begrenzter Dauer erzeugt,

b) daß mit dem Ausgang der Impulserzeugerschaltung und mit der Steuersignalquelle" eine erste Verknüpfungsschaltung verbunden ist, die einen ersten Impuls begrenzter Dauer nur dann erzeugt, wenn sich das Steuersignal zu einem ersten Verknüpfungspegel hin ändert,

c) daß mit dem Ausgang der Impulserzeugerschaltung und der Steuersignalquelle eine zweite Verknüpfungsschaltung verbunden ist, die einen zweiten Impuls begrenzter Dauer nur dann erzeugt, wenn das binäre Steuersignal sich zu einem zweiten Verknüpfungspegel hin ändert,

d) daß eine erste Stromsteuerschaltung für die erste .Spule vorgesehen ist und

i) eine erste SteuerSpannungsquelle,

ii) einen ersten SchalterStromkreis, der mit der ersten Steuerspannungsquelle und der ersten Spule in Reihe liegt und der auf das mit seinem ersten Pegel auf-

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tretende Steuersignal hin einen Stromkreis von der Spannungsquelle über die erste Spule schließt, und

iii) eine erste Nebenschlußschaltung niedriger Impedanz enthält, die mit dem Ausgang der eryten Verknüpfungsschaltung verbunden ist und die parallel zu einem Teil des SchalterStromkreises liegt, derart, daß die Impedanz des geschlossenen Stromkreises für die Dauer des ersten Impulses begrenzter Dauer vermindert ist,

e) land daß eine zweite Stromsteuer schaltung für die zweite Spule vorgesehen ist und

i)eine zweite SteuerSpannungsquelle,

ii)einen zweiten Schalterstromkreis, der in Reihe■mit der zweiten Steuerspannungsquelle und der zweiten Spüle liegt und der auf das mit seinem zweiten Pegel auftretende Steuersignal hin einen Stromkreis von der Spannungsquelle über die zweite Spule schließt, und ·

iii) eine zweite Nebenschlußschaltung niedriger Impedanz enthält, die an dem Ausgang der zweiten Verknüpfungsschaltung angeschlossen ist und die parallel „zu einem Teil des zweiten SchalterStromkreises liegt, und zwar derart, daß die Impedanz des geschlossenen Strom-

während
kreises für die Dauer des / . einer begrenzten Dauer auftretenden zweiten Impulses vermindert ist.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Steuerschaltung eine Impulserzeugerschaltung, welche an einer binäre Steuersignale liefernden Steuersignalquelle angeschlossen ist und welche auf jede Verknüpfungspegeländerung in dem Steuersignal hin einen Hauptimpul^begrenzter Dauer erzeugt. Eine erste Verknüpfungsschaltung spricht dabei auf das Auftreten eines

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Hauptimpulses begrenzter Dauer und auf eine Änderung in dem Steuersignal zu dem ersten Verknüpfungspegel hin an, um einen ersten Impuls begrenzter Dauer zu erzeugen. Eine zweite Verknüpfungsschaltung spricht in entsprechender Weise auf das Auftreten des eine -begrenzte Dauer besitzenden Hauptimpulses und auf eine Änderung in dem Steuersignal zu einem zweiten Veikiüpfungspegel an, um einen zweiten Impuls begrenzter Dauer zu erzeugen. Jede der beiden Spulen des Magnetrelais-Betätigungsgliedes arbeitet unter der Steuerung ihrer eigenen Stromsteuerschaltung, welche eine Steuerspannungsquelle und einen in Serie zu dieser liegenden SchalterStromkreis für die Schließung eines Stromkreises von der Spannungsquelle über die betreffende Spule enthält, und zwar zur Schließung eines Stromkreises von der Spannungsquelle über die Spule für den Fall, daß das Steuersignal sich auf einem bestimmten Verknüpfungspegel befindet. Jede der Stromsteuerschaltungen enthält ferner eine mit dem Ausgang einer der Verknüpfungsschaltungen verbundene und parallel zu einem Teil des zugehörigen Schalterstromkreises liegende Nebenschlußschaltung niedriger Impedanz. Die Nebenschlußschaltung bewirkt eine effektive Herabsetzung der Impedanz des Stromkreises für die zugehörige Spule, und zwar während der Dauer des von der zugehörigen Verknüpfungsschaltung erzeugten Impulses begrenzter Dauer. Somit wird ein hoher Strom bzw. Anzugsstrom an die Spule abgegeben, wenn der Kern in seine, extreme Stellung angezogen wird, und ein niedriger Strom oder Haltestrom wird abgegeben, nachdem der Kern in diese Stellung angezogen ist.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt in einem Bloc-kschaltbild eine gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Steuerschaltung, Fig. 2 zeigt in einem detaillierten Schaltplan einen Teil der in Fig. 1 generell dargestellten Steuerschaltung.

Gemäß Fig. 1 bilden die in Blockform dargestellten Schaltungen eine Steuerschaltung, die die Erregung einer ersten Spule 10 und einer zweiten Spule 12 steuert. Die Spulen 10 und 12 werden während sich gegenseitig ausschließender und komplementär zueinander liegender Zeitspannen erregt, um einen Magnetrelaiskern (nicht gezeigt) in entgegengesetzte extreme Stellungen in einem Magnetrelaisgehäuse anzuziehen. Der Verknüpfungspegel eines einem Eingangsanschluß 14 zugeführten binären Steuersignal legt fest, welcne der beiden Spulen zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt erregt wird. Das binäre Steuersignal wird einem ersten Inverter 16 zugeführt. Die invertierte Form des binären Signals wird einem zweiten Inverter 18, einem Impulsformer 20, Schalterstromkreisen und 24, die in einer der ersten Spule 10 zugehörigen Stromsteuerschaltung 26 enthalten sind, und dem einen Eingang ■ eines durch ein UND-Glied 28 gebildeten Verknüpfungsgliedes zugeführt.

Das Ausgangssignal des zweiten Inverters 18 ist bezogen auf das ursprüngliche binäre Steuersignal doppelt invertiert; es tritt daher mit demselben Vorzeichen auf wie dieses Steuersignal. Dieses Ausgangssignal wird einer Impulsformerschaltung bzw. einem Impulsformer 30 zugeführt und ferner Schalterstromkreisen 32 und 34, die 'in einer der zweiten Spule 12 zugehörigen Stromsteuerschaltung 36 enthalten sind, unidem einen Eingang eines zweiten UND-Gliedes 38.

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Die Ausgangssignale der Impulsformerschaltungen 20 und werden einer herkömmlichen monostabilen Kippstufe 40 zugeführt, die auf ihre Triggerung von einer der Impulsformerschaltungen bzw. Impulsformer her einen ersten Impuls bzw. Hauptimpuls begrenzter,Dauer erzeugt. Dies bedeutet, daß die monostabile Kippstufe bzw. Kippschaltung 40 auf jede Änderung in dem Verknüpfungspegel des binären Steuersignals durch Erzeugen eines Impulses begrenzter Dauer anspricht. Das Ausgangssignal bzw_o der Ausgangsimpuls der monostabilen Kippstufe 40 wird den zweiten Eingängen der beiden UND-Glieder 28 und 30 zugeführt. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 28 stellt das Eingangssignal für eine Nebenschlußschaltung· 42 niedriger Impedanz dar, die zu dem SchalterStromkreis 24 zwischen dem unteren Ende der ersten Spule 10 und einer Bezugsspannungsklemme 44 parallelgeschaltet ist. Bei der dargestellten besonderen Ausführungsform ist die Bezugsspannung als bei Erdpotential liegend angenommen; die betreffende Spannungsklemme wird daher im folgenden auch als Erdspannungsklemme bezeichnet werden. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 38 stellt ein Eingangssignal für eine entsprechende Nebenschlußschaltung 46 niedriger Impedanz dar, die zu dem SchalterStromkreis 34 zwischen dem oberen Ende der zweiten Spule 12 und einer Bezugsspannungs- oder Erdspannungsklemme 48 parallelliegt.

Zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des oben beschriebenen Systems sei angenommen, daß zunächst die zweite Spule 12 durch ein an dem Eingangsanschluß 14 mit hohem Pegel auftretendes binäres Signal erregt ist. Wenn die Spule 12 abzuerregen und die Spule 10 zu erregen ist, wird das binäre Steuersignal auf einen niedrigen Pegel umgeschaltet. Der Inverter 16 invertiert das mit dem

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niedrigen Pegel auftretende, binäre Steuersignal in ein mit hohem Pegel auftretendes Signal, welches auf seine Zuführung zu den SchalterStromkreisen 22 und 24 hin diese Stromkreise veranlaßt, einen Stromweg von einer Spannungsquelle 50 über die Spule 10 zu der Erd- bzw. Erdspa.nnungsklemme 44 hin zu schaffen bzw. zu vervollständigen. Der Inverter 18 liefert ein mit niedrigem Pegel auftretendes · Signal, welches auf die Triggerung der Impulsformerschaltung bzw. des Impulsformers 30 hin einen Triggerimpuls begrenzter Dauer für die monostabile Kippstufe 40 erzeugt. Der von der monostabilen Kippstufe 40 erzeugte, mit hohem Pegel auftretende Hauptimpuls bzw. erste Impuls begrenzter Dauer wird dem UND-Glied 28 zusammen .mit dem einen hohen Pegel besitzenden Signal zugeführt, welches von dem Inverter 16 geliefert wird. Das Ausgangssignal des übertragungsfähigen bzw. freigegebenen UND-Gliedes 28 gibt die Nebenschlußschaltung 42 niedriger Impedanz während einer begrenzten Zeitspanne frei, und zwar unmittelbar auf die Änderung des Pegels des binären Steuersignals folgend. Die Nebenschlußschaltung niedriger Impedanz vermindert die effektive Impedanz für den von der Spannungsquelle 50 zu der Erdklemme 44 hin fließenden Strom und bewirkt somit das Auftreten eines hohen, an die Spule 10 abgegebenen Anfangsstroms., Dieser hohe Anfangsstrom wird dazu benutzt, den Kern des zugehörigen Magnetrelais in die der Spule 10 am nächsten liegende extreme Stellung anzuziehen und festzuhalten. Wenn die Kippzeit der monostabilen Kippstufe 40 abgelaufen ist, sind das UND-Glied 28 und die Nebenschlußschaltung 42 niedriger Impedanz gesperrt. Daraufhin erfolgt der Stromfluß über die Stromschalter 22 und 24', die nunmehr für den Strom eine höhere Impedanz liefern. Demgemäß ist der an die Spule 10 abgegebene Strom auf

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einen Pegel vermindert, der zum Halten des Kerns des zugehörigen Magnetrelais in der extremen Stellung "benötigt wird.

Die der zweiten Spule 12 zugehörige Stromsteuerschaltung arbeitet in derselben Weise wie die der Spule 10 zugehörige Schaltung, jedoch während komplementärer Zeitspannen. Wenn die Spule 10 abzuerregen und die Spule 12 wieder zu erregen ist, wird das binäre Steuersignal an dem Eingangsanschluß 14 auf einen hohen Pegel umgeschaltet. Das invertierte Signal bzw. das mit niedriger Pegelform auftretende Signal am Ausgang des Inverters 16 bewirkt, daß die Impulsiormerschaltung 20 einen Triggerimpuls erzeugt, der der monostabilen Kippstufe 40 zugeführt wird. Der am Ausgang der monostabilen Kippstufe 40 auftretende Hauptimpuls begrenzter Dauer wird den zweiten Eingängen der UND-Glieder 28 und 38 zugeführt. Das UND-Glied 38 wird freigegeben bzw. übertragungsfähig gemacht, wentn. seinem anderen Eingang das wieder invertierte oder mit hohem Pegel auftretende Signal zugeführt wird, welches von dem Inverter 18 geliefert wird. Das freigegebene bzw. übertragungsfähige UND-Glied 38 veranlaßt die Nebenschlußschaltung niedriger Impedanz, wirksam zu werden, um einen Strompfad niedriger Impedanz für die Spule 12 zu liefern. Das wieder invertierte Signal am Ausgang des Inverters 18 veranlaßt die Schalterstromkreise 32 und 34, einen Strompfad für die Spule 12 zu schließen bzw. zu vervollständigen. ¥enn somit die Spule 12 zuerst wieder erregt wird, fließt ein Strom von der Spannungsquelle 52 über den Stromschalter 32, die Spule 12, den Schalterstromkreis 34 und die Nebenschlußschaltung 46 niedriger Impedanz zu der Erdspannungsklemme bzw. Erdklemme 48 hin. Nach Ablauf der

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Kippzeit der monostabilen Kippstufe 40 und Sperrung des UND-Gliedes 38 wird die Nebenschlußschaltung 46 niedriger Impedanz gesperrt bzw. abgeschaltet., wodurch der gesamte Strom veranlaßt wird, durch den Schalterstromkreis 34 zu fließen. Die schaltungsmäßige Wegnahme bzw,

a
das Unwirksammchen der Nebenschlußschaltung niedriger Impedanz bewirkt eine Herabsetzung des Pegels des der Spule 12 zugeführten Stroms.

Im folgenden sei Fig. 2 näher betrachtet. Zunächst sei jedoch bemerkt, daß in Fig. 1 und 2 gezeigte gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Wie ersichtlich, besteht die Impulsformerschaltung bzw. der Impulsformer 20 aus einem Transistor 54 vom npn-Leitfähigkeitstyp. Der Emitteranschluß dieses Transistors 54 ist geerdet, der Basisanschluß dieses Transistors ist mit dem Ausgang des Inverters 1b über einen Kondensator 54 verbunden, . und der Kollektoranschluß des i'ransistors 54 ist über einen Kollektorwiderstand- 60 mit einer eine positive Spannung führenden Spannungsquelle bzw. Spannungsklemme verbunden. Der Kollektoranschluß des Transistors 54 ist ferner mit dem Eingang eines Inverters 62 verbunden, dessen Ausgang ein Eingangssignal für die monostabile Kippstufe liefert. Wenn das binäre Steuersignal an dem Eingangsanschluß 14 auf einen hohen Pegel umgeschaltet wird, bewirkt das invertierte oder zu einem negativen Wert hin sich ändernde Ausgangssignal des Inverters 16 die Abgabe eines zu einem negativen Wert hin sich ändernden Impulses an den Kondensator 56. Die Emitter-Basis-Strecke des Transistors wird in Sperrichtung vorgespannt, wodurch der Transistor während einer begrenzten Zeitspanne in den nichtleitenden Zustand gesteuert wird. Eine während dieser begrenzten

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Zeitspanne vorhandene erhöhte Kollektorspannung wird durch den Inverter 62 invertiert, wodurch ein zu negativen Werten hin laufender Impuls bzw. ein negativer Impuls an die monostaMle Kippstufe 40 abgegeben wird. Wenn der Kondensator 56 sich auflädt, kehrt der Transistor 54 in seinen leitenden Zustand zurück , um den zu positiven Werten hin laufenden Impuls bzw. den positiven Kollektorimpuls und den negativen Impuls am Ausgang des Inverters zu beenden.

Die Impulsformerschaltung 30 besteht in entsprechender 'Weise aus einem Transistor 64 des npn-Leitfähigkeitstyps, dessen Emitteranschluß geerdet ist, dessen Basisanschluß kapazitiv mit dem Ausgang des Inverters 18 verbunden ist, und -zwar über einen Kondensator 66, und dessen Kollektoranschluß über einen Kollektorwiderstand 70 mit einer eine positive Spannung abgebenden Spannungsquelle bzw. Spannungsklemme 68 verbunden ist. ¥enn das dem Eingangsanschluß 14 zugeführte binäre Steuersignal auf einen niedrigen Pegel umschaltet, bewirkt das am Ausgang des Inverters 18 auftretende negative Signal die Abgabe einer negativen Spannung an den Basisanschluß des Transistors 64 über den Kondensator 66. Der Transistor 64 wird in den nicht leitenden Zustand gesteuert, wodurch eine höhere Kollektorspannung als Eingangssignal für eine Inverterschaltung auftritt. Die Inverterschaltung bzw. der Inverter 72 gibt einen negativen Impuls ab ; dieser Impuls dauertsolange an, bis der Kondensator 66 sich aufgeladen hat, um den Transistor 64 wieder in den leitenden Zustand zu überführen. Wenn der Transistor 64 wieder in den leitenden Zustand gelangt, sinkt die Kollektorspannung ab, und die Ausgangsspannung des Inverters 72 kehrt von einem negativen

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Wert auf einen normalen Pegel zurück.

Der Schalterkreis 22 kann als einen Transistor 74 des npn-Leitfähigkeitstyp enthaltender Schalterkreis angesehen werden. Der Emitteranschluß dieses Transistors 74 ist geerdet; der Basisanschluß des Transistors 74 ist über zwei Spannungsbegrenzerdioden 76 und 78 und eine zu diesen entgegengesetzt gepolte Diode 80- mit dem Ausgang des Inverters 16 verbunden. Der Verbindungspunkt der Dioden 76 und 78 ist über einen Widerstand 82 mit einer positive Spannung führenden Spannungsklemme bzw. Spännungsquelle verbunden. Der Kollektoranschluß des Transistors 74 ist über einen Widerstand 86 mit dem Basisanschluß eines Transistors 88 vom pnp-Leitfähigkeitstyp verbunden, dessen Emitteranschluß direkt an der Spannungsquelle 50 liegt und dessen Kollektoranschluß mit dem oberen Ende" der Spule 10 verbunden ist. Der Kollektoranschluß des Transistors 88 ist außerdem mit der Kathode einer/ Diode verbunden, deren Anode an einer negativen Spannungsquelle liegt. ■ -

Während die Spule 12 durch das an dem Eingangsanschluß 14 mit hohem Pegel auftretende binäre Steuersignal erregt wird, ermöglicht das am Ausgang des Inverters 16 mit niedrigem Pegel auftretende Signal der Diode 80, in dem Zustand zu verbleiben, in welchem sie in Durchlaßrichtung vorgespannt ist» Die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 74 ist in Sperrichtung vorgespannt, wodurch der betreffende Transistor veranlaßt ist, im nichtleitenden Zustand zu verbleiben, während die Spule 12 erregt ist. Die hohe Kollektorspannung des im nichtleitenden Zustand befindlichen Transistors 74 bewirkt * daß a.uch die Basis-

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Emitter-Strecke des Transistors 88 in Sperrichtung vorgespannt wird. Auf diese Weise ist der VerbindungsStromkreis zwischen der Spannungsquelle 50 und dem oberen Ende der Spule 10 wirksam geöffnet.

Wenn die Spule 10 zu erregen ist, indem das an dem Eingangsanschluß 14 auftretende binäre Steuersignal auf den niedrigen Verknüpfungspegel gesteuert wird, bewirkt das am Ausgang des Inverters 16 auftretende positive Signal, daß die Diode 80 in Sperrichtung vorgespannt ist und daß die Dioden 76 und 78 in Durchlaßrichtung vorgespannt sind.

Die positivere Spannung an dem Basisanschluß des Transistors 74 spannt diesen Transistor in den leitenden Zustand vor, wodurch dessen Kollektorspannung absinkt. Die verminderte Kollektorspannung bewirkt, daß die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 88 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, wodurch dieser Transistor in den leitenden Zustand gesteuert wird. Dadurch ist der Strompfad von der Spannungsquelle 50 über den Transistor 88 zu dem oberen Ende der Spule 10 hin vervollständigt.

Der Schalterstromkreis 24 enthält einen Transistor 94 vom npn-Leitfähigkeitstyp, dessen Kollektoranschluß mit dem unteren Ende der Spule 10 über einen Strombegrenzungswiderstand 96 verbunden ist, dessen Emitteranschluß direkt mit der Erdanschlußklemme ,44 verbunden ist und dessen Basisanschluß über Spannungsbegrenzungsdioden 98 und 100 und über eine zu diesen Dioden entgegengesetzt gepolte Diode 102 an dem Ausgang des Inverters 16 angeschlossen ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Dioden 98 und ist mit dem hier als unteres Ende dargestellten Ende eines Widerstands 104 verbunden, der mit seinem anderen, hier oben liegenden L nie an einer positive Spannung führenden

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Spannungsquelle■106 angeschlossen ist. Der SchalterStromkreis 24 enthält ferner eine Diode 95, die mit ihrer Anode an dem unteren Ende der Spule 10 angeschlossen ist und die mit ihrer Kathode an einer positive Spannung führenden Spannungsquelle "bzw. Spannungsklemme 97 angeschlossen ist.

Wenn die Spule 10 zu erregen ist, wird das an dem Eingangsanschluß 14 auftretende binäre Steuersignal zu einem niedrigen Verknüpfungspegel umgeschaltet;, der das am Ausgang des Inverters 16 auftretende Signal auf einen hohen Verknüpfungspegel steuert. Das mit hohem Pegel auftretende Verknüpfungssignal liefert eine Sperrspannung für die -Diode 102 und ermöglicht der Spannungsquelle 106, die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 94 in Durchlaßrichtung vorzuspannen. Der 'i'ransistor 94 bildet, im leitenden Zustand mit dem Widerstand 96 einen Strompfad zwischen dem unteren Ende der Spule 10 und der Erdklemme 44. Wenn die Spule 10 abzuerregen ist;, bewirkt die Änderung des binären Steuersignals zu einem hohen Verknüpfungspegel hin, daß die Diode 102 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird und daß die Dioden 98 und 100 in Sperrichtung vorgespannt werden. Dies wiederum bewirkt, daß die Basis-Smitter-Strecke des Transistors 94 in Sperrichtung vorgespannt wird. Der Transistor 94 wird in seinen nicht leitenden Zustand gesteuert, in welchem der/Strombegrenzungswiderstand 96 enthaltende. Stromkreis feöffnet ist.

Die der Spule 10 zugehörige Nebenschlußschaltung 42 niedriger Impedanz enthält einen Transistor 108 vom npn-Leitfähigkeitstyp. Der Kollektoranschluß dieses Transistors ist mit dem unteren Ende der Spule 10 verbunden. Der Emit-

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teranschluß dieses Transistors 108 ist direkt mit dem Erdanschluß 44 verbunden, und der Basisanschluß des Transistors 108 ist über zwei Spannungsbegrenzungsdioden 110 und 112 und über eine zu diesen entgegengesetzt gepolte Diode 114 mit dem Ausgang des UND-Gliedes 28 verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Dioden 112 und 114 ist mit dem einen, hier unteren Snde eines ¥iderstands 116 verbunden, dessen anderes, oberes Ende an einer eine positive Spannung abgebenden Spannungsquelle bzw/ Lspannungsklemme 118 angeschlossen ist.

"wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert'worden ist, wird das UND-Glied 28 während einer kurzen Zeitspanne unmittelbar auf die Erregung der Spule 10 hin freigegeben bzw. Übertragungsfähig gemacht. Während dieser begrenzten Zeitspanne bewirkt das mit hohem Pegel auftretende Verknüpfungssignal am Ausgang des UND-Gliedes 28, daß die Diode 114 in Sperrichtung vorgespannt ist. Auf diese Weise ist der Spannungsq-uelle 118 ermöglicht, die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 108 über die Dioden 110 und 112 in Durchlaßrichtung vorzuspannen. Ist die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 108 in Durchlaßrichtung vorgespannt, so leitet der Transistor 108 und bildet einen Strompfad parallel zu dem Strompfad, der durch den Transistor 94 und den Strombegrenzungswiderstand 96 in dem Schalterstromkreis 24 gebildet ist„ Der parallele Strompfad -verringert die Impedanz für den Stromfluß, was demgemäß zu einem höheren Pegel des durch die Spule 10 fließenden Stromes führt, solange der Transistor 108 leitend ist.

Während der Umsteuerzeit der monostabilen Kippstufe 40 ist das UND-Glied 28 gesperrt, und das Ausgangssignal

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dieses UND-Gliedes sinkt auf einen niedrigen Verknüpfungspegel. Das mit niedrigem Verknüpfungspegel auftretende Signal bewirkt,'daß die Diode 114 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, wodurch es möglich ist, die Dioden 110 und 112 in Sperrichtung Vorzuspannen. Dadurch wird der Transistor 108 in den nichtleitenden Zustand gesteuert, wo.durch die Nebens chluß schaltung niedriger Impedanz geöffnet wird. Da der gesamte Strom durch den Strombegrenzungswiderstand 96 und den Transistor 94 geleitet wird, nachdem die Nebenschlußschaltung niedriger Impedanz unwirksam gemacht ist, ist somit die effektive Impedanz des Spulenstrornkreises erhöht. Dadurch wird der Pegel des der Spule 10 zugeführten Stroms herabgesetzt. Dieser niedrige Strompegel wird solange beibehalten^ wie die Spule 10 erregt ist.

Um die Leistungsfähigkeit des Betätigungsgliedes zu optimieren, wenn eine Spule erregt und die andere Spule aberregt ist, muß der Strom in der zuvor erregten Spule einen solchen Verlauf erhalten, daß er schnell absinkt, so daß das remanente elektromagnetische Feld der aberregten Spule die Beschleunigung des Kernes in die neben der nunmehr erregten Spule befindliche extreme Stellung niGht verzögert. ¥enn die Spule 10 erregt ist, bewirkt die Stromleitung durch die Transistoren 88 und 94, daß die D_iöden 90 und 95 in bezug auf die Spannungsquellen bzw. 97 in Sperrichtung vorgespannt werden.. Wenn jedoch die Spule 10 aberregt wird, indem die Transistoren 88 und 94 in ihren nichtleitenden Zustände gesteuert werden, bewirkt die in der Spule 10 induzierte Spannung, daß die Dioden 90 und 95 in Durchlaßrichtung vorgespannt werden. Der Durchlaßzustand dieser Dioden bewirkt, daß die Spannung

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an der Spule 10 auf die negativen und positiven Werte der Spannungen begrenzt wird, die durch die Spannungsquellen 92 bzw. 97 geliefert werden. Unmittelbar auf die Aberregung wird eine Anfangs spannung von 2V der Spule 10 aufgeprägt, was zur Folge hat, daß die Anfangsstrom-Äbnahmegeschwindigkeit des Spulenstroms bei 2V/L liegt, wobei L die Induktivität der Spule bedeutet;

Die Steuerschaltung für die zweite Spule 12 stimmt mit der Steuerschaltung für die erste Spule 10 insoweit völlig überein, als sie lediglich in einer komplementären "weise arbeitet. Aus diesem Grunde ist die Steuerschaltung für die Spule 12 in Fig. 2 lediglich als Block 120 dargestellt.

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Patentansprüche

Steuerschaltung für ein Hagnetrelais-Betätigungsglied mit einer ersten Spule und einer zweiten Spule, wobei die Spulen während gegenseitig sich ausschließender und komplementärer Zeitspannen in Abhängigkeit von dem Pegel eines binären Steuersignals erregbar sind, dadurch gekennzeichnet,

a) daß an einer binäre. Steuersignale liefernden binären Steuersignalquelle (14,16,18) eine Impulserzeugerschaltung (20,30,40) angeschlossen ist, die auf jede Verknüpfungspegeländerung des Steuersignals hin einen ersten Impuls begrenzter Dauer liefert,

b) daß mit dem Ausgang der Impulserzeugerschaltung (20,30,40) eine erste Verknüpfungsschaltung (28) verbunden ist, die zu der Steuersignalquelle (14,16,18) in Reihe liegt und die auf einen ersten Impuls begrenzter Dauer nur in dem Fall anspricht, daß sich das Steuersignal zu einem ersten Verknüpfungspegel hin ändert,

c) daß mit dem Ausgang der Impulserzeugerschaltung (20,30,40) eine zweite Verknüpfungsschaltung (38) verbunden ist, die in Reihe zu der Steuersignalquelle (14,16,18) liegt und die nur dann einen zweiten Impuls begrenzter Dauer erzeugt, wenn das binäre Steuersignal sich zu einem zweiten Verknüpfungspegel hin ändert,

d) daß für die erste Spule (10) eine erste Stromsteuerschaltung (26) vorgesehen ist, die

i) eine erste SteuerSpannungsquelle (50), ii) eine in Reihe zu der ersten Cteuerspannungsquelle (50) und der ersten Spule (10J liegenden ersten Schalterstromkreis (22,24), der

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Claims

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auf das mit seinem ersten Pegel auftretende Steuersignal hin einen Stromkreis von der Spannungsquelle (50) über die erste Spule (10) schließt, und
iii) eine erste, iMebenschlußschaltung (42) niedriger Impedanz enthält, die mit dem Ausgang der ersten Verknüpfungsscnaltung (28) verbunden ist und die zu einem Teil (24) des Schalterstromkreises (22,24) parallel geschaltet ist, derart, daß die Impedanz des geschlossenen Stromkreises während der Dauer des ersten Impulses begrenzter Dauer verringert ist, und

e) daß für die zweite Spule (12) eine zweite Stromsteuerschaltung (36) vorgesehen ist, die

i) eine zweite Steuerspannungsquelle (52), ii) einen in Reihe zu der zweiten Steuerspannungsquelle (52) und der zweiten Spule (12) liegenden zweiten Schalterstromkreis (32, 34) , der auf das mit seinem zweiten Pegel auftretende

Steuersignal hin einen Stromkreis von der Spannungsquelle (52) über die zweite Spule (12) schließt, und
iii) eine zweite Nebenschlußschaltung (46) niedriger Impedanz enthält, die mit dem Ausgang der zweiten Verknüpfungsschaltung (38) verbunden ist und die zu einem Teil (34) des zweiten SchalterStromkreises (32, 34) parallelgeschaltet ist, derart, daß die Impedanz des geschlossenen Stromkreises während der Dauer des zweiten Impulses begrenzter Dauer verringert ist.

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2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste SteuerSpannungsquelle (50) und, die zweite Steuerspannungsquelle (52) eine Spannung mit einer ersten Polarität abgeben und daß der erste Schalterstromkreis (26) und der zweite Schalterstromkreis (36) ■ jeweils .- .

a) eine Abfallspannungsquelle (92), . .

b) eine erste Diode (90), die mit ihrem einen Anschluß an dem der- Steuerspannungsquelle (50). zugewandten Ende der Spule (10) angeschlossen ist und die mit ihrem anderen Anschluß an der Abfallspannungsquelle (92) angeschlossen ist und die normalerweise in Sperrichtung vorgespannt ist,' und ,

c) eine zweite Diode (95), die mit einem Anschluß an dem anderen Ende der Spule (10; 12) angeschlossen ist und die mit ihrem anderen Anschluß an der Steuerspannungsquelle (97) angeschlossen ist und die ebenfalls normalerweise in Sperrichtung vorgespannt ist, enthalte

d) wobei die erste Diode (90) und die zweite Diode (95) durch die in der'Spule (TO bzw. 12) unmittelbar auf eine Spulenaberregung induzierte Spannung hin in Durchlaßrichtung vorgespannt sind,
3. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalterstromkreis (26) und der zweite SchalterStromkreis (3ö) jeweils

a) einen ersten Transistor (88), dessen Emitter und Kollektor in Reihe zwischen der Steuerspannungsquelle (50) und dem einen Ende der zugehörigen Spule (10) geschaltet sind und dessen Basis in Reihe mit der die binären Steuersignale liefernden Steuersignalquelle (14,16) 1-iegt,

b) eine in Reihe mit dem anderen Ende der Spule (10)

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liegende Impedanz (96) und

c) einen zweiten Transistor enthalten, dessen Emitter lind Kollektor in Reihe zwischen dem anderen Ende der Spule (10) und einer Bezugsspannungsklemme (44) liegen und dessen Basis in Reihe mit der zugehörigen Verknüpfungsschaltung (28) geschaltet ist.
4. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste SchalterStromkreis (26) und der zwei-fce SchalterStromkreis (36) jeweils

a) einen ersten Transistor (88), dessen Emitter und Kollektor in Reihe zwischen der Steuer spannungsquelle (50) und dem einen Ende der zugehörigen Spule (10) liegen und dessen Basis in Reihe mit der die binären Steuersignale liefernden Steuersignalquelle (14, 16) geschaltet ist,

b) eine in Reihe mit dem anderen Ende der Spule (10) liegende Impedanz (96) und

c) einen zweiten Transistor (,94) enthalten, dessen Emitter und Kollektor in Reihe zwischen dem unteren Ende der Impedanz (.96) und einer Bezugsspannungsklemme (.44) liegen und dessen Basis in Reihe mit der die "binären Steuersignale liefernden Steuersignal-* quelle (14, 16) verbunden ist.
5. Steuerschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußschaltungen (42; 46) niedriger Impedanz jeweils einen dritten Transistor (108) enthalten, dessen Emitter und Kollektor in Reihe zwischen dem anderen Ende der Spule (10 bzw.. 12) und der Bezugs-

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spannungeklemme (44) liegen und dessen Basis mit dem Ausgang des'zugehörigen Verknüpfungsschaltung (28 bzw. 38) verbunden ist, wobei dieser dritte Transistor (108) während der begrenzten Dauer des von der zugehörigen Verknüpfungsschaltung (28; 38) erzeugten Impulses in dem leitenden Zustand vorgespannt ist.

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