DE2431413C2 - Monostabile Kippstufe - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine monostabile Kippstufe für kurze Schaltzeiten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung geht aus von dem Gedanken, daß Streuscheiben von Scheinwerfern ohne Zuhilfenahme eines Wischelementes auch dann ausreichend gereinigt werden können, wenn mittels Hochdruckpumpen eine Reinigungsflüssigkeit auf diese Streuscheiben gespritzt wird. Um dabei einen optimalen Reinigungseffekt zu erzielen, darf die Spritzzeit einen unteren Grenzwert nicht unterschreiten, andererseits aber auch nicht zu lange dauern, damit der Verbrauch an Reinigungsflüssigkeit möglichst gering bleibt. Es hat sich herausge- «> stellt, daß Spritzzeiten der Größenordnung von einer halben Sekunde optimale Ergebnisse liefern.

Zur Ansteuerung des Motors einer solchen Scheinwerferwaschanlage wird daher ein Impulsgeber benötigt, der die erforderlichen kurzen Schaltimpulse mit großer Genauigkeit liefern kann. Bei einer bekannten, im Handel erhältlichen Schaltanrodnung für den oben genannten Anwendungsfall hängt die Basis-Emitterspannung des Schalttransistors von der Ladespannung eines Kondensators ab, die durch Parallelschaltung einer Zenerdiode im stabilen Schaltzustand spannungsstabilisiert ist. Ein Schaltimpuls wird ausgelöst, indem über einen Schalter einseits die Ladestrecke des Kondensators über einen durchgeschaiteten Transistor überbrückt und andererseits an den Schalttransistor Versorgungsspannung angelegt wird, so daß dieser durchschaltet Der Kondensator entlädt sich nun über die Basis-Emitterstrecke dieses Schalttransistors, der ein Relais steuert Die Dauer des instabilen Schaltzustandes ist bei dieser Ausführung also von der Entladezeit des Kondensators abhängig und variiert mit der bei handelsüblichen Relais nicht vermeidbaren Streuung der Abfallspannung und/oder der Temperaturabhängigen Basis-Emitter-Schwellspannung des Schalttransistors. Bei der bekannten Schaltanordnung wurde zwar versuent, diese Temperaturabhängigkeit der Schaltzeit du^rch temperaturabhängige Widerstände zu kompensieren, doch ist dies nicht vollständig gelungen. Daneben hat bei dieser bekannten Ausführung auch die Betriebsspannung, d. h. die Batteriespannung im Kraftfahrzeug einen wesentlichen Einfluß auf die Schaltzeit Da die Batteriespannung beim Einschalten von zusätzlichen Verbrauchern sehr stark variieren kann, wird ein solcher Impulsgeber den beim angegebenen Anwendungsfall gestellten Anforderungen nicht gerecht.

Weiterhin ist aus der DE-AS 10 45 456 eine Zeitschaltung zur Erzeugung eines Spannungssprunges bekannt, der nach einer definierten Zeitspanne auf einen mittels eines Schalters auslösbaren Schaltvorgang folgt. An den Schalter sind in Parallelschaltung ein ohmscher Spannungsteiler und ein /?C-Glied angeschlossen. Die Steuerelektrode eines Transistors ist hierbei an den Abgriff des ohmschen Spannungsteilers angeschlossen, an dem Abgriff des ÄC-Gliedes liegt eine Hauptelektrode des Transistors. Der Spannungsteiler und das RC-G\\ed sind so bemessen, daß der Transistor erst nach einer gewünschten Zeitspanne durchlässig wird und an seinen Ausgang einen Spannungssprung erzeut, der beispielsweise geeignet ist, das Rückkippen einer monoctabilen Kippschaltung in die stabile Lage zu bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Aufbau einfachere, weniger Bauelemente enthaltende Kippstufe zu schaffen, mit der sich konstante Schaltzeiten auch bei einer Änderung des Spannungswertes der Spannungsquelle erreichen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Im Unterschied zu der bekannten Ausführung ist nunmehr die Schaltzeit von der Aufladung des Kondensators abhängig und es ist sehr wesentlich, daß aufgrund der stets definierten Ausgangsladespannung zu Beginn eines jeden Schaltvorganges die Einflüsse der Rest- und Formierungsströme dieses Kondensators keine Rolle mehr spielen. Wesentlich ist weiter, daß sowohl die Basisspannung als auch der Spannungsanstieg am Emitter des Steuertransistors von der Speisespannung abhängig sind, so daß sich auch bei einer Änderung der Speisespannung gleiche Schaltzeiten ergeben. Aufgrund dieser Maßnahme kann eine Spannungsstabilisierende Zenerdiode entfallen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Kippstufe dient zur Ansteuerung eines Pumpenmotors 10, welcher über einen Wechselkontakt 11 eines Relais 12 an eine Spannungsquelle 13 anschließbar ist Das Relais 12 liegt im Stromkreis eines Schalttransistors 14, welcher über einen Schalter 15 mit dem positiven Pol 5 der Spannungsquelle verbindbar ist Zum Steuern des Schalttransistors 14 ist ein komplementärer Steuertransistor 16 vorgesehen, dessen Koiektor-Emitterstrom über einen Widerstand 17 in die Basis des Schalttransistors 14 fließen kann. Die Basis 18 des Steuertransistors 16 liegt an dem Abgriff 19 eines aus den Widerständen 20 und 21 gebildeten Spannungsteilers, welcher über einen weiteren Schalter 22 an die Spannungsquelle 13 anschließbar ist Außerdem ist die Basis 18 des Steuertransistors 16 über einen Widerstand 23 an den gemeinsamen Schaltungspunkt 24 des Schalttransistors 14 und des Relais 12 angeschlossen.

Der umrahmte Schaltteil würde einer bekannten monostabilen Kippstufe entsprechen, wenn in Reihe mit dem Widerstand 23 ein Rückkopplnngskondensator angeordnet wäre und der Emitter 25 direkt mit der Masseleitung 26 verbunden wäre. Eine solche monostabile Kippstufe wird üblicherweise durch ein Triggersignal an der Basis 18 des Steuertransistors 16 gesteuert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist der Emitter 25 des Steuertransistors 16 über einen Kondensator 27 mit der Masseleitung 26 verbunden. Parallel zu diesem Kondensator 27 liegt die Reihenschaltung eines Widerstandes 28 mit der Parallelschaltung aus einem Widerstand 29 und einer Diode 30. An to den gemeinsamen Schaltungspunkt 31 dieser Reihenschaltung ist über den Schalter 15 der positive i'ol der Spannungsquelle 13 anschließbar.

Die beschriebene Kippstufe arbeitet folgendermaßen:

Es sei zunächst angenommen, daß der Schalter 22 geschlossen ist und somit ein Strom vom Pluspol der Spannungsquelle 13 über den Schalter 22, den Widerstand 20, die Basis-Emitterstrecke des Steuertransistors 16 in den Kondensator 27 einerseits und über den Widerstand 29 bzw. die Diode 30 und den Widerstand 28 zur Masseleitung 26 fließt. Dadurch wird der Kondensator auf eine Spannung von etwa 0,7 Volt aufgeladen, die der Schwellspannung der Diode 30 entspricht. Zu Beginn eines jeden Schaltvorganges, der durch den Schalter 15 ausgelöst wird, hat also der Kondensator 27 eine stets definierte Ladespannung.

Die Basisspannung des Steuertransistors 16 ist durch die Widerstände 20, 21 und im wesentlichen noch 23 festgelegt Wenn diese Widerstände gleich groß sind, so liegt an der Basis 18 des Steuertransistors 16 eine Spannung von etwa ²Aj der Spannung der Spannungsquelle 13 an.

Wird nun über den Schalter 15 positives Potential an den Schalttransistor 14 gelegt, wird dieser Transistor sofort in den leitenden Zustand umgeschaltet, da über den basisseitig bereits offenen Steuertransistor 16 sofort ein Strom in die Basis des Schalttransistors fließen kann. Damit zieht das Relais 12 augenblicklich an und legt den Wechselkontakt 11 um, so da3 der Pumpenmotor an Spannung liegt Sobald beide Transistoren 14 und 16 in den leitenden Zustand gelangt sind, fließt aber ein weiterer Ladestrom über die Basis-Emitterstrecke des Transistors 14, den Widerstand 17, die Kollektor-Emitterstrecke des Steuertransistors 16 in den Kondensator 27 und lädt diesen weiter auf. Außerdem fließt ein Ladestrom über den Widerstand 29 in den Kondensator 27. Über diese Ladestrecke wird der Kondensator 27 daher sehr schnell auf einen Spannungswert aufgeladen, der etwa der durch den Spannungsteiler festliegenden Basisspannung am Steuertransistor 16 entspricht Dann sperrt dieser Steuertransistor und damit auch der Schalttransistor 14 und das Relais 12 fällt wieder ab. Über den Widerstand 23 wird dabei ein Rückkopplungsvorgang ausgelöst, der das Umschalten beschleunigt, so daß rechteckförmige Schaltflanken am Kollektor des Schalttransistors 14 entstehen.

Wesentlich bei dieser beschriebenen Kippschaltung ist zunächst, daß durch die Diode 30 vor jedem Schaltimpuls an dem Kondensatoi 27 eine genau definierte Spannung anliegt Beim Einschalten des Schalters 15 und bein Durchschalten der Transistoren 14 und 16 erhöht sich die Spannung am Kondensator 27, so daß also für die Schaltzeit nicht der Entladevorgang, sondern der Aufladevorgang entscheidend ist. Maßgeblich für die Schaltzeit ist also neben der Größe des Kondensators 27 die Größe der Widerstände 17 und 29. Besonders wesentlich ist weiter, daß sowohl die Basisspannung des Transistors 16 als auch die beim Umschalten der Transistoren in den Sperrzustand am Kondensator 27 anstehende Ladespannung von der Spannung der Speisespannungsquelle abhängig ist. Auf diese Weise werden praktisch nach Art einer Brückenschaltung Änderungen des Spannungswertes dieser Spannungsquelle kompensiert. Durch die Rückkopplung über den Widerstand 23 erhält man saubere, steile Schaltflanken, wodurch die thermische Belastung des Schalttransistors 14 herabgesetzt wird.

Der Schalter 22 kann mit dem Lichtschalter eines Kraftfahrzeuges gekoppelt sein. Dabei wird von dem Gedanken ausgegangen, daß eine Auslösung eines Waschvorganges nur beim Betrieb der Scheinwerfer möglich sein soll. Es sei aber abschließend erwähnt, daß sich die beschriebene Kippstufe nicht nur für diesen speziellen Anwendungsfall eignet, sondern immer dann mit Vorteil eingesetzt werden kann, wenn kurze Schaltzeiten mit großer Genauigkeit trotz sich ändernder Batteriespannung erwünscht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Monostabile Kippstufe für kurze Schaltimpulse, insbesondere zur Ansteuerung eines Pumpenmotors einer Scheinwerferwaschanlage, mit einem Steuertransistor, dessen Basis an den Abgriff eines an eine Spannungsquelle anschließbaren Spannungsteilers angeschlossen ist, mit einem Schalttransistor und mit einem Schalter zum Auslösen des Schaltimpulses, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (27) über die Basis-Emitter-Strecke (18,25) des Steuertransistors (16) auf eine vorgegebene Spannung aufgeladen wird, welche im wesentlichen durch die feste Schwellspannung eines Spannungsreferenzelementes (30) definiert ist, wobei die Emitterspan- is nung das Steuertransistors (16) durch die Ladespannung des Kondensators (27) bestimmt ist, die im stabilen Zustand der Kippstufe auf einem bestimmten Wert gehalten und im instabilen Zustand über eine weitere, ebenfalls an die Spannungsquelle (13) angeschlossene Ladestrecke (29, 27; 14, 17,. 16) erhöht wird.

2. Monostabile Kippstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Emitter (25) des Steuertransistors (16) die Parallelschaltung eines Widerstandes (29) mit einer gleichsinnig zur Basis-Emitterstrecke gepolten Diode (30) angeschlossen ist, daß diese Parallelschaltung in Reihe mit einem weiteren Widerstand (28) parallel zum Kondensator (27) geschaltet ist, und daß an diesen Widerstand (28) über den Schalter (15) die Spannungsquelle (13) anschließbar ist.

3. Monostabile Kippstufe nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (14) ein Relais (12) steuert und der gemeinsame Schaltungspunkt (24) des Relais und des Schalttransistors über einen Widerstand (23) mit der Basis des Steuertransistors (16) verbunden ist.

4. Monostabile Kippstufe nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler für die Basisspannung des Steuertransistors (16) über einen separaten Lichtschalter (22) an die Spannungsquelle (13) anschließbar ist.