DE2427737A1

DE2427737A1 - Elektronische schaltungsanordnung, insbesondere fuer batteriebetriebene wecker

Info

Publication number: DE2427737A1
Application number: DE19742427737
Authority: DE
Inventors: Erich Gerum
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1974-06-08
Filing date: 1974-06-08
Publication date: 1975-12-18
Also published as: DE2427737C3; FR2274084B3; DE2427737B2; FR2274084A1

Description

D I E H L , 85 Nürnberg, Stephanstr. 49

Elektronische Schaltungsanordnung, insbesondere für batterie

betriebene Wecker

Die Erfindung betrifft eine elektronische mittels einer Gleichspannungsquelle betreibbare Schaltungsanordnung, insbesondere für batteriebetriebene Wecker, bei der zu einen durch die Ladung eines Kondensators vorbestimmten Zeitpunkt ein Signal abgegeben wird.

Eine derartige Schaltung kamt beispielsweise bei batteriebetriebenen Weckern in der Welse zur Verwendung,, daß ein Wecksignal erst nach etwa 5 Minuten, wenn der Kondensator geladen ist, einsetzt.

Es wurde nun erkinnt₀ cfeß bai-der» beispielsweise beim Verkauf vorzunehmenden Vorführung von 6araten mit @inar derartigen Schaltungsanordnung ©ine wes©rät11eiii© UFjasnrä©haiT!1ehke1fc auftritt. Diese wird an einem bfttt9f1ebetr1ob@ifi@fi fetecksf beschrieben. Soll dar lynchst stißar Betrieb stehende kfeeksr wrpführt werd©ii_s amn 1st zwischen die hierflir vorgesehenen AnschiyßkisMin ©Irs latttria einsus^tgana Das Uhnvark läuft nun an. Soll anschließend das Mecksignnl dsrrsonstriort werdan, darm wird die Wecksiηstsllyng entsprseiigfid eingestellt« Da nun aber der nach

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einer Unterbrechung die Wiederholung des Wecksignals bewirkende Kondensator entladen ist, setzt das Wecksignal frühestens nach etwa 5 Minuten ein. Dieses relativ lange Warten ist unerwünscht.

Sicherlich lieu; sich eine für ein sofortiges Beginnen des Wecksignals notwendige Ladung des Kondensators durch einen zusätzlichen mechanischen Schalter erreichen. Diese Lösung muß jedoch außer Betracht bleiben, da sie einen zusätzlichen mechanischen Aufwand erfordert und im übrigen die Bedienungsmöglichkeiten verkompliziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der angegebenen Art vorzuschlagen, bei der im Bedarfsfalle, beispielsweise zur Vorführung_f die - im Normalbetrieb erwünschte - Verzögerung bis zum Einsetzen eines Signals vermieden werden kann, ohne daß ein zusätzlicher mechanischer Schaltkontakt vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung an jeder der beiden Anschlüsse des Kondensators einen mit der Gleichspannungsquelle verbundenen Schaltungszweig aufweist und daß die Schaltungszweige bei der für die Signal abgabe geeigneten Polungs· richtung der Gleichspannungsquelle nichtleitend sind und bei entgegengesetzter Polungsrichtung der Gleichspannungsquelle zur Vorbereitung einer Signalabgabe vor dem vorbestimmten Zeitpunkt Über die Schaltungszweige ein Ladestrati in den Kondensator fließt. Wird die Spannungsquelle zunächst kurzzeitig "verkehrt" angeschlossen, dann wird der Kondensator zwangsweise Über die SchaUungszweige geladen. Anschließend wird die Spannungsquelle dann entsprechend ihrer für den Betrieb vorgesehenen Polungsrichtung angeschlossen. DIs Schaltungszweige sind jetzt nichtleitend. Durch die zwangsweise Aufladung des Kondensators besteht an diesem ein Ladezustände der sich sonst erst ns.ch einer längeren Verzögerung einstellt.

Vorzugsweise ist in jedem aer Schaltungszweige eine Diode angeordnete wobei beide Dioden bezüglich der Gleichspannungsquelle gleichsinnig

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zueinander gepolt sind. In einen der Schaltungszweige ist bevorzugt ein Widerstand eingeschaltet. Dieser Widerstand begrenzt den Ladestrom, der dann fließt, wenn der Kondensator bei der zwangsweisen Aufladung, d. h. bei "verkehrter" Polungsrichtung der Gleichspannungsquelle aufgeladen wird. Eine bevorzugte Verwendung der Erfindung erfolgt bei einem batteriebetriebenen Wecker, bei dem der Kondensator parallel zur Basis-Kollektorstrecke eines Transistors geschaltet ist, dessen Emitter an der einen Anschlußklemme für die Batterie liegt und dessen Kollektor über einen Ladewiderstand mit der anderen Anschlußklemme für die Batterie verbunden ist. Hierbei ist der Basis des Transistors die Diode des einen Schaltungszweiges entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung der Basis-Emitterstrecke des Transistors vorgeschaltet und der andere Schaltungszweig liegt der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors parallel, wobei dieser Schaltungszweig eine entgegengesetzt der Durchlaßrichtung der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors gepolte Diode und einen Serienwiderstand aufweist, der im Vergleich zum Ladewiderstand niederohmig ist.

Bei batteriebetriebenen Weckern wird die das Wecksignal erzeugende Schaltungsanordnung gewöhnlich dadurch angeschaltet, daß ein von dem Uhrwerk betätigter Weckkontakt vorgesehen 1st, der zu der eingestellten Weckzeit schließt. In einer v/eiteren Ausgestaltung liegen die erfindungsgemäßen Schaltungszweige unter Umgehung des Weckkontakts direkt an den Anschlußklemmen der Spannungsquelle. Dadurch 1st erreicht, daß die zwangsweise Aufladung des Kondensators durch "verkehrtes" Einlegen der Batterie auch dann erfolgen kann, wenn der Weckkontakt nicht geschlossen 1st. Dies vereinfacht die Vorführung deswegen, well der Vorführende die jeweilige Stellung des Weckkontaktes außer Acht lassen kann.

Bei einen batteriebetriebenen Wecker mit einer Kippschaltung zur Abschaltung des Wecksignals, deren Ausgang an der Basis eines Schalttransistors liegt, wobei die Kollektor-Emitterstrecke dieses Schalttransistors parallel zu den Kondensator geschaltet ist, ist es zur

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Verhinderung der Entladung des Kondensators im batterielosen Zustand des Weckers vorteilhaft, in den Kreis zwischen dem Kollektor und der Basis des Schalttransistors ein Schaltelement einzuschalten, das den Schalttransistor im batterielosen Zustand bei geladenem Kondensator gesperrt hält. Als Schaltelement eignet sich eine Diode mit einer Durchlaßspannung von etwa 0,5 Volt.

Ausführungsbeispiele sind im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Flg. 1 eine erfiηdungsgemäße Schaltungseinrichtung und Flg. 2 eine erweiterte Schaltungseinrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist schematisch die Weckschaltung eines batteriebetriebenen Weckers dargestellt. Eine Batterie v/ird zwischen den Anschlußklemmen 1 und 2 angeschlossen. Ein Weckkontakt 3 ist von dem Uhrwerk des Weckers betätigbar. Er wird zur eingestellten Weckzeit geschlossen und öffnet sich nach etwa einer halben Stunde wieder.

Die Weckschaltung besteht aus mehreren Baustufen, nämlich einem Miller-Integrator mit einem Transistor Tl, einem Kondensator Cl und einem Ladewiderstand Rl, einem Schwellwertschalter 4, einem astabilen Impulsgenerator 5 und einem Summer 6 mit Treiberstufe.

Diese Schaltung arbeitet, wenn der Weckkontakt 3 geschlossen 1st und wenn an der Anschlußklemme 1 der Plus-Pol und an der Anschlußklemme 2 der M1nus-Pol der Batterie Hegt, folgendermaßen:

Ober den Ladewiderstand Rl wird der Kondensator Cl geladen. Bis die Spannung am Kollektor des Transistors Tl den Wert erreicht, bei dem der Schwellwertschalter durchschaltet, vergehen etwa 4 bis 5 Minuten. Wenn der Schwellwertschalter durchschaltet, setzt er den astabilen Impulsgenerator 5 in Gang. Dieser steuert die Treiberstufe des Summers 6 an. Hierdurch entstehen Summtöne 1m Takt des Impulsgenerators.

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Der Kondensator Cl und der Transistor Tl arbeiten nach Art eines Miller-Integrators. Der beim Aufladen des Kondensators entstehende Ladestrom stellt für den Transistor Tl einen Basisstrom dar, der diesen leitend macht.

Soll diese Weckschaltung nach dem Einsetzen der Batterie vorgeführt werden, dann ergeben sich die eingangs genannten Schwierigkeiten, daß nämlich bis der Kondensator Cl so weit aufgeladen ist, daß der Schwellwertschalter 4 anspricht, eine relativ lange Zeit vergeht. Um diese Zeitspanne zu verkürzen, sind zwei Schaltungszweige 7 und 8 vorgesehen. Der Schaltungszweig 7 verläuft von der Anschlußklemme 1 zu der Basis des Transistors Tl und damit zu dem einen Belag des Kondensators Cl, In dem Schaltungszweig 7 ist eine Diode Dl angeordnet, die entgegengesetzt zur Basis-Emitter-Durchlaßstrecke des Transistors Tl gepolt ist.

Der Schaltungszweig 8 verläuft von der Anschlußklemme 2 zu dem Kollektor des Transistors Tl und damit zu dem anderen Belag des Kondensators Cl. In diesem Schaltungszweig 8 ist eine Diode D2 und ein Serienwiderstand R2 vorgesehen. Dieser Schaltungszweig liegt parallel zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Tl. Die Diode D2 ist entgegengesetzt zur Kollektor-Emitter-Durchlaßrichtung des Transistors Tl gepolt.

Soll nun die beschriebene Weckschaltung vorgeführt werden, nachdem dar Wecker längere Zeit ohne Batterie aufbewahrt wurde und damit der Kondensator Cl entladen 1st, dann wird die Batterie zunächst kurzzeitig so eingelegt, daß der Minus-Pol an der Anschlußklemme 1 und der Plus-Pol an der Anschlußklemme 2 Hegt. Die Dioden liegen bezüglich dieser Polung der Batterie 1n Durchlaßrichtung, so daß der Kondensator Cl über die Schaltungszweige 8 und 7 geladen wird. Der Widerstand R2 1st im Vergleich zu dem Widerstand Rl sehr niederohmig. Er dient lediglich dazu, den Ladestran zu begrenzen.

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Die Batterie kann praktisch sofort wieder von den Anschlußklemmen 1 und 2 genommen werden und nun in der für den Betrieb der Weckschaltung erforderlichen, anderen Polungsrichtung an die Anschlußklemmen 1 und 2 angelegt werden. Wird nun der Weckschalter geschlossen, dann beginnt das Wecksignal sofort zu ertönen.

In Fig. 2 sind spezielle Schaltungen für die Schaltungsteile 4, 5 und 6 dargestellt. Danach besteht der Schwellwertschalter 4 aus einem Transistor T2, dessen Emitter an einem Spannungsteiler aus Widerständen R3 und R4 liegt. Der Basis des Transistors T2 1st ein Widerstand R5 vorgeschaltet, der an dem Kollektor des Transistors Tl liegt.

Der Kollektor des Transistors T2 ist mit dem Emitter eines Transistors T3 des astabilen Impulsgenerators 5 verbunden. Der Kollektor des Transistors T3 liegt über einen Widerstand R6 an der Basis eines Transistors T4. Diese Basis ist über einen Kondensator C2 und einen Widerstand R7 mit den Kollektor eines weiteren Transistors T5 gekoppelt. An diesem Kollektor liegt über eine Diode D3 die Basis des Transistors T3. Die Diode dient der* Potentialverschiebung. Die Basis des Transistors T5 ist über einen Widerstand R8 mit dem Kollektor des Transistors T4 verbunden. Der Basis-Emitterstrecke dieses Transistors liegt ein Widerstand R9 parallel. Der Emitter des Transistors T4 liegt an dem Weckkontakt 3. Der Kollektor des Transistors T5 1st über einen Widerstand RIO ebenfalls mit dem Weckkontakt verbunden und Hegt Über einen Widerstand RIl an der Basis eines Treibertransistors T6 der Summerschaltung 6*

Die Summe rs ch a Hung 6 v/eist neben dem Treibertransistor T6 einen Schalttransistor T7 und eine Schwingschaltung LC auf, die den Weckton erzeugt, Die Sehwingschaltung LC liegt mit ihrem einen Pol Über einen Widerstand R12 an der Basis des Transistors T7 und über einen weiteren Widerstand R12¹ an den Kollektor des Transistors T6.

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Die Schaltungsteile 4 und 5 nach Figur 2 arbeiten folgendermaßen:

übersteigt die Spannung am Kondensator Cl einen bestimmten Sdiwellwert, dann wird der Transistor T2 leitend. Er arbeitet als steuerbarer Widerstand und steuert den Transistor T3 an dessen Emitter an. Der Transistor T3 kann dann leitend werden, wenn der Transistor C5 gesperrt ist. Der Transistor T4 wird bei durchgesteuertem Transistor T7 dann leitend, wenn der Kondensator C2 geladen ist. Wenn Transistor T4 leitend wird, wird auch Transistor T5 leitend. Dies hat zur Folge, daß der Transistor T3 sperrt und sich der Kondensator C2 entlädt, so daß auch der Transistor T4 sperrt.

Der Treibertransistor T6 wird leitend, wenn die Transistoren T4 und T5 durchgeschaltet sind. Die Impulse, die den Treibertransistor T6 schalten, dauern einige Sekunden. Ebenso liegen die Impulspausen im Sekundenbereich.

Im Zuge der Aufladung des Kondensators Cl wird infolge des geringer werdenden Ladestromes der Transistor Tl immer weniger leitend. Wegen des hierbei erfolgenden Spannungsanstieges am Kondensator Cl steigt der über den Widerstand R5 zu dem Transistor T2 fließende Basisstrom, so daß der als steuerbarer Widerstand arbeitende Transistor T2 niederohmiger wird. Dies fUhrt zu Immer kllrzer werdenden Impulspausen des astabilen Impulsgenerators 5.

Die Wirkungswelse der Schaltungszweige 7 und 8 entspricht der bereits beschriebenen.

Zusätzlich weist die Schaltung nach Fig. 2 eine Kippschaltung 9 auf. Diese Kippschaltung besteht aus zwei Transistoren T8 und T9, wobei der Kollektor des einen Transistors jeweils über einen Widerstand R13 bzw. R14 mit der Basis des anderen Transistors gekoppelt ist. Die Kollektoren der Transistoren T8 und T9 liegen über Widerstände R15 bzw. R16 an den Weckkontakt 3. Zusätzlich ist die Basis des transi-

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stors T8 über einen Kondensator C3 mit dem Weckkontakt 3 gekoppelt. Der Kollektor des Transistors T8 liegt über einen Kondensator C4 an der Basis des Transistors T4 des Schaltungsteils 5.

Weiter ist der Kollektor des Transistors T8 über einen Widerstand R17 mit der Basis eines Schalttransistors TlO verbunden. Der Kollektor dieses Transistors TlO liegt am Kollektor des Transistors Tl. Sein Emitter an dessen Basis. Außerdem ist mit dem Kollektor des Transistors T8 ein Widerstand R18 verbunden, der über einen Tastschalter 10 an den Weckkontakt 3 anlegbar ist. Zwischen de.i Widerstand Rl und dem Widerstand R15 liegt eine Diode D4.

Die Wirkungsweise der Kippschaltung 9 ist folgende:

Wird der Weckkontakt 3 geschlossen, dann wird über den Kondensator C3 der Transistor T8 leitend. Die Transistoren T9 und TlO sind gesperrt. Die Schaltung ist betriebsbereit und das Wecksignal ertönt.

Soll das Wecksignal abgeschaltet werden, dann wird der Tastschalter 10 getastet. Dadurch wird Transistor T9 leitend und Transistor T8 sperrt. Ebenfalls leitet Transistor TlO, so daß der Kondensator Cl Über dessen Kollektor-Emitterstrecke entladen wird und der Schwellwertschalter 4 sperrt.

Wird bei dieser Schaltung zum Vorführen der Kondensator Cl durch umgekehrtes Einlegen der Batterie vorgeladen, dann kann es sein, daß sich der Kondensator Cl bei ti Herausnehmen der Batterie entlädt und zwar dadurch, daß vom geladenen Kondensator Cl Über die Widerstünde Rl, R15, R17 ein Strom fließt, der den Transistor TlO leitend schaltet, so daß sich dann der Kondensator Über die Kollektor-Emitterstrecke des Traniistors TlO entladen wUrde. Die Diode D4 verhindert das Leitendwerden des Transistors TlO 1m batterielosen Zustand, da die an Ihr abfallende Durchlaßspannung von etwa 0,5 V ausreicht, den Transistor TlO gesperrt zu halten.

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Die Funktion des Kondensators C4 besteht in folgendem:

Sobald der Transistor T8 leitend wird, gelangt über den Kondensator C4 ein Impuls auf den Transistor T4. Dies führt dazu, da,3 sofort ein Weckton entsteht. Bis nun aber der nächste Weckton nach entsprechender Aufladung des Kondensators Cl einsetzt, vergehen einige Minuten. Diese Verzögerung ist beim Nonnalbetrieb des Weckers erwünscht, jedoch beim Vorführen unpraktisch. Wird der Kondensator Cl durch kurzzeitiges Utopolen der Batterie zwangsweise aufgeladen, dann ist diese Verzögerung aufgehoben und es folgen dem ersten über den Kondensator C4 ausgelösten Weckimpuls praktisch sofort die v/eiteren Weckimpulse, die über den Transistor T2 ausgelöst werden.

Die Schaltung nach Fig. 2 eignet sich besonders zur Ausführung als integrierte Schaltung.

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Claims

Patentansprüche

I)JElektronische mittels einer Gleichspannungsquellt betreibbare Schaltungsanordnung, insbesondere für batteriebetriebene Wecker, bei der zu einem durch die Ladung eines Kondensators vorbestimmten Zeitpunkt ein Signal abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung an jedem der beiden Anschlüsse des Kondensators (Cl) einen mit Anschlußklenmen (1, 2) für die Gleichspannungsquelle verbundenen Schaltungszweig (7, 8) aufweist und daß die Schaltungszweige (7, 8) bei der für die Signalabgabe geeigneten Polungsrichtung der Gleichspannungsquelle nichtleitend sind und bei entgegengesetzter Polungsrichtung der Gleichspannungsquelle zur Vorbereitung einer Signalabgabe vor dem vorbestimmten Zeitpunkt über die Schaltungszweige (8, 7) ein Ladestrom in den Kondensator (Cl) fließt.
2) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Schaltungszweige (7, 8) eine Diode (Dl, D2) angeordnet ist, wobei beide Dioden (Dl, D2) bezüglich der Gleichspannungsquelle gleichsinnig zueinander gepolt sind.
3) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einen der Schaltungszweige (8) ein Widerstand (R2) eingeschaltet ist.
4) Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für einen batteriebetriebenen Wecker, bei der der Kondensator parallel zur Basis-Kollektor-Strecke eines Transistors geschaltet ist, dessen Emitter an der einen Anschlußklemme für die Batterie liegt und dessen Kollektor über einen Ladewiderstand mit der anderen Anschlußklemme für die Batterie verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis

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des Transistors (Tl) die Diode (Dl) des einen Schaltungszweiges (7) entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung der Basis-Emitterstrecke des Transistors (Tl) vorgeschaltet ist und daß der andere Schaltungszweig (8) der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors (Tl) parallel liegt, wobei dieser Schaltungszweig (8) eine entgegengesetzt der Durchlaßrichtung der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors (Tl) gepolte Diode und einen Serienwiderstand (R2) aufweist, der im Vergleich zum Ladewiderstand (Rl) niederohrnig ist.
5) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 für einen batteriebetriebenen Wecker mit einer Kippschaltung zur Abschaltung des Wecksignals, deren Ausgang an der Basis eines Schalttransistors liegt, wobei die Kollektor-Emitterstrecke dieses Schalttransistors parallel zu dem Kondensator geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung der Entladung des Kondensators (Cl) 1m batterielosen Zustand der Schaltung in den Kreis (Rl, R15, R17) zwischen dem Kollektor und der Basis des Schalttransistors (TlO) ein Schaltelement (D4) eingeschaltat ist, das den Schalttransistor (TlO) im batterielosen Zustand bei geladenem Kondensator (Cl) gesperrt hält.
6) Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement eine Diode (D4) 1st.
7) Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für einen batteriebetriebenen Wecker mit einem von einem Uhrwerk betätigbaren Weckkontakt, der die Weckschaltung mit der Batterie verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungszweige (7, 8) direkt an den Anschlußkleimen (1, 2) für die Batterie liegen.

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