DE2427737C3 - Elektronische Schaltungsanordnung, insbesondere für batteriebetriebene Wecker - Google Patents

Description

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

Eine derartige Schaltung kommt beispielsweise bei batteriebetriebenen Weckern in der Weise zur Verwendung, daß ein Wecksignal erst nach etwa 5 Minuten, wenn der Kondensate·,· geladen ist, einsetzt.

Es wurde nun erkannt, daß bei der, beispielsweise beim Verkauf vorzunehmenden Vorführung von Geräten mit einer derartigen Schaltungsanordnung eine wesentliche Unannehmlichkeit auftritt. Diese wird an einem batteriebetriebenen Wecker beschrieben. Soll der zunächst außer Betrieb stehende Wecker vorgeführt werden, dann ist zwischen die hierfür vorgesehenen Anschlußklemmen eine Batterie einzusetzen. Das Uhrwerk läuft nun an. Soll anschließend das Wecksignal demonstriert werden, dann wird die Weckeinstellung entsprechend eingestellt. Da nun aber der nach 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 ließe 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, 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 jedem der beiden Anschlüsse des Kondensators einen mit Anschlußklemmen für die Gleichspannungsquelle verbundenen Schaltungszweig aufweist und daß die Schaltungszweige 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 ein Ladestrom in den Kondensator fließt. Wird die Spannungsquelle zunächst kurzzeitig »verkehrt« angeschlossen, dann wird der Kondensator zwangsweise über die Schaltungszweige geladen. Anschließend wird die Spannungsquelle dann entsprechend ihrer für den Betrieb vorgesehenen Polungsrichtung angeschlossen. Die Schaltungszweige sind jetzt nichtleitend. Durch die zwangsweise Aufladung des Kondensators besteht an diesem ein Ladezustand, der sich sonst erst nach einer längeren Verzögerung einstellt.

Vorzugsweise ist in jedem der Schaltungszweige eine

Diode angeordnet, wobei beide Dioden bezüglich der Gleichspannungsquelle gleichsinnig 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 zürn Ladewiderstand niederohmig ist.

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

Bei einem 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, ist es zur 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 zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung und

Fig. 2 eine erweiterte Schaltungseinrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist schematisch die Weckschaltung eines batteriebetriebenen Weckers dargestellt. Eine Batterie wird zwischen den Anschlußklemmen 1 und 2 angeschlossen. Ein Weckkontskf 3 ist von dem Uhrwerk des Weckers betätigbai. Li wird zur eingestellten Weckzeit geschlossen und öffnet sich nach etwa einer halben Stunden wieder.

Die Weckschaltung besteht aus mehreren Baustufen, nämlich einem Miller-Integrator mit einem Transistor Γ !,einem Kondensator Cl und einem Ladewiderstand R1. einem Schwellwertschalter 4, einem astabilen Impulsgenerator 5 und einem Summer 6 mit Treiberstufe.

Diese Schaltung arbeitet, wenn der Weckkontakt 3 geschlossen ist und wenn an der Anschlußklemme 1 der Plus-Pol und an der Anschlußklemme 2 der Minus-Po! der Batterie liegt, folgendermaßen:

Ober den Ladewiderstand R 1 wird der Kondensator Cl geladen. Bis die Spannung am Kollektor des Transistors Tl den Wert erreicht, bei dem der

ίο 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 im Takt des Impulsgenerators.

Der Kondensator Cl und der Transistor Ti 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 Zen 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 D1 angeordnet, die entgegengesetzt zur Basis-Emitter-Durchlaßstrecke de. 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 R 2 vorgesehen. Dieser Schaltungszweig liegt parallel zur Kollektor-Emitterstreckc des Transistors Tl. Die Diode D2 ist entgegengesetzt zur Kollektor-Emitter-Durchlaßrichtung des Transistors Tl gepolt.

Soll nun die beschriebene Weckschaltung vorgeführt werden, nachdem der Wecker längere Zeit ohne Batterie aufbewahrt wurde und damit der Kondensator Cl entladen ist, dann wird die Batterie zunächst kurzzeitig so eingelegt, daß der Minus-Pol an der Anschlußklemme 1 und der Plus-Pol an der Anschlußklemme 2 liegt. Die Dioden liegen bezüglich dieser Polung der Batterie in Durchlaßrichtung, so daß der Kondensator Cl über die Schaltungszweige 8 und 7 geladen wird. Der Widerstand R 2 ist im Vergleich zu dem Widerstand R1 sehr niederohmig. Er dient lediglich dazu, den Ladestrom zu begrenzen.

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 Polurigsrichtung 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 R 3 und R 4 liegt. Der Basis des Transistors T2 ist ein Widerstand R 5 vorgeschaltet, der an dem Kollektor des Transistors Tl lieet.

Der Kollektor des Transistors 72 ist mit dem Emilter eines Transistors 73 des astabilen Impulsgenerators 5 verbunden. Der Kollektor des Transistors 73 liegt über einen Widerstand /?6 an der Basis eines Transistors 74. Diese Basis ist über einen Kondensator C2 und einen Widerstand R 7 mit dem Kollektor eines weiteren Transistors 75 gekoppelt. An diesem Kollektor liegt über eine Diode D 3 die Basis des Transistors 73. Die Diode dient der Potentialverschiebung. Die Basis des Transistors 75 ist über einen Widerstand RS mit dem Kollektor des Transistors 74 verbunden. Der Basis-Emitterstrecke dieses Transistors liegt ein Widerstand /?9 parallel. Der Emitter des Transistors 74 liegt an dem Weckkontakt 3. Der Kollektor des Transistors 75 ist über einen Widerstand R10 ebenfalls mit dem Weckkontakt verbunden und liegt über einen Widerstand Λ 11 an der Basis eines Treibertransistors 76 der Summerschaltung 6.

Die Summerschaltung 6 weist neben dem Treibertransistor 76 einen Schaltungstransistor 77 und eine Schwingschallung LCauf, die den Weckton erzeugt. Die Schwingschaltung LC liegt mit ihrem einen Pol über einen Widerstand R 12 an der Basis des Transistors Tl und über einen weiteren Widerstand R 12' an dem Kollektor des Transistors 76.

Die Schaltungsteile 4 und 5 nach Fig. 2 arbeiten folgendermaßen:

Übersteigt die Spannung am Kondensator Cl einen bestimmten Schwellwert, dann wird der Transistor T2 leitend. Er arbeitet als steuerbarer Widerstand und steuert den Transistor T3 an dessen Emitter an. Der Transistor 73 kann dann leitend werden, wenn der Transistor 75 gesperrt ist. Der Transistor 7"4 wird bei durchgesteuertem Transistor Tl dann leitend, wenn der Kondensator C2 geladen ist. Wenn Transistor 74 leitend wird, wird auch Transistor T5 leitend. Dies hat zur Folge, daß der Transistor Γ3 sperrt und sich der Kondensator C2 entlädt, so daß auch der Transistor 74 sperrt.

Der Treibertransistor 76 wird leitend, wenn die Transistoren Γ4 und 75 durchgeschaltet sind. Die Impulse, die den Treibertransistor 76 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 Ti immer weniger leitend. Wegen des hierbei erfolgenden Spannungsanstieges am Kondensator Cl steigt der über den Widerstand R 5 zu dem Transistor Γ2 fließende Basisstrom, so daß der als steuerbarer Widerstand arbeitende Transistor T2 niederohmiger wird. Dies führt zu immer kurzer werdenden Impulspausen des astabilen Impulsgenerators 5.

Die Wirkungsweise 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 78 und 79, wobei der Kollektor des einen Transistors jeweils über einen Widerstand R 13 bzw. R14 mit der Basis des anderen Transistors gekoppelt ist. Die Kollektoren der Transistoren 78 und 79 liegen über Widerstände R 15 bzw. R 16 an dem Weckkontakt 3. Zusätzlich ist die Basis des Transistors TS über einen Kondensator C3 mit dem Weckkontakt 3 gekoppelt. Der Kollektor des Transistors TS liegt über einen Kondensator C4 an der Basis des Transistors 74 des Schaltungsteils 5.

Weiter ist der Kollektor des Transistors 78 über einen Widerstand R 17 mit der Basis eines Schalttransistors 710 verbunden. Der Kollektor dieses Transistors 710 liegt am Kollektor des Transistors 71. Sein Emitter an dessen Basis. Außerdem ist mit dem Kollektor des Transistors 78 ein Widerstand R 18 verbunden, der über einen Tastschalter 10 an den Weckkontakt 3 anlegbar ist. Zwischen dem Widerstand R 1 und dem Widerstand R 15 liegt eine Diode D 4.
Die Wirkungsweise der Kippschaltung 9 ist folgende:

Wird der Weckkontakt 3 geschlossen, dann wird über den Kondensator C3 der Transistor 78 leitend. Die Transistoren 79 und 710 sind gesperrt. Die Schallung ist betriebsbereit und das Wecksignal ertönt.

Soll das Wecksignal abgeschaltet werden, dann wird der Tastschalter 10 getastet. Dadurch wird Transistor 79 leitend und Transistor 78 sperrt. Ebenfalls leitet Transistor 710, 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 beim Herausnehmen der Batterie entlädt und zwar dadurch, daß vom geladenen Kondensator Cl über die Widerstände R 1, R 15, R 17 ein Strom fließt, der den Transistor 710 leitend schaltet, so daß sich dann der Kondensator über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 710 entladen würde. Die Diode D 4 verhindert das Leitendwerden des Transistors 710 im batterielosen Zustand, da die an ihr abfallende Durchlaßspannung von etwa 0,5 V ausreicht den Transistor 710 gesperrt zu halten.

Die Funktion des Kondensators C4 besteht in folgendem:

Sobald der Transistor 78 leitend wird, gelangt über den Kondensator C4 ein Impuls auf den Transistor 74. Dies führt dazu, daß sofort ein Weckton entsteht Bis nun aber der nächste Weckton nach entsprechender Aufladung des Kondensators Cl einsetzt vergehen

so einige Minuten. Diese Verzögerung ist beim Normalbetrieb des Weckers erwünscht jedoch beim Vorführen unpraktisch. Wird der Kondensator C i durch kurzzeitiges Umpolen der Batterie zwangsweise aufgeladen, dann ist diese Verzögerung aufgehoben und es folgen dem ersten über den Kondensator C4 ausgelösten Weckimpuls praktisch sofort die weiteren Weckimpulse, die über den Transistor 72 ausgelöst werden.

Die Schaltung nach F i g. 2 eignet sich besonders zur Ausführung als integrierte Schaltung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektronische mittels einer Gleichspannungsquelle 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 (C 1) einen mit Anschlußklemmen (1, 2) für die Gleichspannungsquelle verbundenen Schaltungszweig (7, 8) aufweist und daß die Schaltungszweige (7, 8) bei der für die Signaiabgabe 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, D 2) angeordnet ist, wobei beide Dioden (Dl, D 2) bezüglich der Gleichspannungsquelle gleichsinnig zueinander gepolt sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einen der Schaltungszweige (8) ein Widerstand (R 2) 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 und einen Weckkontakt mit der anderen Anschlußklemme für die Batterie verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis des Transistors (Tl) die Diode (D 1) 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 (D2) und einen Serienwiderstand (R 2) aufweist, der im Vergleich zum Ladewiderstand (R 1) niederohmig 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) im batterielosen Zustand der Schaltung in den Kreis (R 1, R 15, R 17) zwischen dem Kollektor und der Basis des Schalttransistors (TlQ) ein Schaltelement (D4) eingeschaltet ist, das den Schalttransistor (TlO) im batterielosen Zustand bei geladenem Kondensator CC 1) gesperrt hält.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement eine Diode (D 4) ist.

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 Anschlußklemmen (1,2) für die Batterie liegen.