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Weckschaltung für einen, insbesondere batteriebetriebenen Wecker Die
Erfindung betrifft eine Weckschaltung für einen, insbesondere batteriebetriebenen,
Wecker mit einem eine lreckT einrichtung nach dem Schließen eines Weckkontaktes
betätigenden Impulsgenerator und einer Verzögerunggschaltung.
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Es ist eine Weckeinrichtung bekannt, bei der sich ein Wecksignal beim
Ifeckvorgang selbsttätig wiederholt. Diese Einrichtung arbeitet nach mechanischen
Prinzipien. Sie läßt sich auf rein elektronische Weckschaltungen nicht übertragen.
Es besteht der lLunsch ein Wecksignal zu ermöglichen, das sich aus einer Anzahl
von Wecktönen zusammensetzt, die impulsartig aufeinander folgen und bei denen wenigstens
die Pause zwischen dem ersten Weckton und einem nächsten Weckton größer ist als
die Pause zwischen den nachfolgenden Wecktönen. Beträgt diese Pause beispielsweise
4 bis 5 Minuten, dann wird der zu Weckende durch den ersten Weckton auf die nachfolgenden
Wecktöne vorbereitet Zum Erzielen kürzer werdender Impulspausen bietet sich eine
Verzögerungsschaltung an, die beispielsweise mit einem Ladekondensator arbeitet.
Es stehen sich hierbei jedoch zwei Forderungen gegenüber, die sich nicht ohne weiteres
vereinbaren lassen. So soll einerseits zur Weckzeit, d.h. wenn sich der Weckkontakt
schließt, sofort ein Weckton erzeugt werden. Andererseits soll ein weiterer Weckton
erst nach 4 bis 5 Minuten entstehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Weckschaltung vorzuschlagen, bei
der einerseits sofort beim Schließen des Weckkontakts ein Weckton auftritt und andererseits
zwischen diesem Weckton und den folgenden Wecktönen eine Verzögerung auftritt.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung
den Impulsgenerator nach dem Schließen des Weckkontakts beim Überschreiten eines
Schwellwertes zur Abgabe einer Impulsfolge einschaltet und daß eine den Impuls generator
beim Schließen des Weckkontakts kurzzeitig zur Abgabe eines Impulses einschaltende
Ansteuerschaltung vorgesehen ist. Hierdurch ist erreicht, daß beim Schließen des
Weckkontakts zunächst die direkt auf den Impulsgenerator einwirkende Ansteuerschaltung
einen einzelnen Impuls erzwingt und daß anschließend, wenn die Verzögerungsschaltung
soweit geladen ist, daß sie einen bestimmten Schwellwert überschreitet, der Impulsgenerator
eine Impulsfolge abgibt. Der besondere Vorteil dieser Erwindung besteht darin, daß
die Zeit, die zwangsläufig vergeht bis die Verzögerungsschaltung auf den Wert aufgeladen
wird, bei dem der Impulsgenerator einschaltet, dadurch zur gewünschten langen Pause
zwischen dem ersten und den nächsten Wecksignalen wird, daß am Anfang des Ladevorgangs
der Verzögerungsschaltung ein Weckton erzeugt wird.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Ansteuerschaltung
eine bistabile Kippschaltung auf, die der An- und Abschaltung der Weckeinrichtung
dient und die beim Schließen des Weckkontakts in ihre erste Schaltstellung gelangt,
die Kippschaltung steuert den Impulsgenerator beim Ubergang in ihre erste Schaltstellung
kurzzeitig an und schaltet den Impulsgenerator in ihrer zweiten Schaltstellung ab,
und die Verzögerungsschaltung arbeitet während der ersten Schaltstellung der Kippschaltung.
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Vorzugsweise steuert die Kippschaltung den Impulsgenerator über einen
Kondensator an. Der Vorteil hierbei kann darin gesehen werden, daß die Kippschaltung
samtliche An- und Abschaltvorgänge der nachfolgenden Schaltungsteile steuert und
somit unter Einsparung von mechanischen Schaltern eine einfache Bedienbarkeit gewährleistet
ist.
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Vorzugsweise weist die Verzögerungsschaltung einen Ladekondensator
auf, dem die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors parallel liegt, dessen Basis
mit der Kippschaltung verbunden ist. Die Abschaltung des Impulsgenerators erfolgt
hierbei dadurch, daß die Kippschaltung zum Sperren des Impulsgenerators den Ladekondensator
entlädt und damit gleichzeitig diesen für eine Wiederholung der Aufladung bereit
macht.
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In bevorzugter Ausgestaltung arbeitet der Impulsgenerator mit zwei
komplementären Transistoren und die Kippschaltung arbeitet mit zwei Transistoren
gleicher Halbleiterzonenfolge. Der Kollektor des Transistors der Kippschaltung,
der beim Schließen des Weckkontakts leitend geschaltet wird, liegt über den Kondensator
an der Basis des zu diesem komplementären Transistors des Impulsgenerators. Vorzugsweise
liegen die Basis des Transistors, der mit seiner Kollektor-Emitterstrecke parallel
zum Ladekondensator liegt, und der Kondensator gemeinsam an einem Kollektor eines
der Transistoren der Kippschaltung, wobei entweder eine negative Schaltflanke am
Kollektor dieses Transistors über den Kondensator den einen Transistor des Impulsgenerators
ansteuert oder eine positive Spannung den parallel zum Ladekondensator liegenden
Transistor leitend schaltet.
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Um die Impulspausen der nach dem Uberschreiten des Schwellwertes am
Ladekondensator einsetzende Impulsfolge zunehmend zu verkürzen, steuert die Verzögerungsschaltung
den Impulsgenerator
über einen steuerbaren Widerstand an, der oberhalb
eines Schwellwerts zunehmend niederohmiger wird und als Basis-Vorwiderstand des
einen Transistors des Impulsgenerators geschaltet ist. Als steuerbarer Widerstand
eignet sich ein Transistor.
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Im folgenden ist ein spezielles Ausführungsbeispiel der Brfindung
beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Schaltplan einer elektronischen
Weckschaltung unter Verwendung der Erfindung, und Fig. 2 und 3 Diagramme von bei
der Schaltung nach Fig. 1 auftretenden Spannungsverläufen.
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EinerAnschlußklemme 1 für eine 1,5V-Batterie ist ein Weckkontakt 2
eines Weckers nachgeschaltet, der zur eingestellten Weckzeit von dem Uhrwerk geschlossen
wird.
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An dem Weckkontakt 2 liegt eine elektronische Schaltung, die zur besseren
Übersichtlichkeit in Schaltungsabschnitte 3, 4, 5, 6 und 7 unterteilt ist.
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Im Schaltungsabschnitt 3 ist eine bistabile Kippschaltung enthalten.
Diese besteht aus Transistoren T1 und T2 sowie aus Widerständen Rl, R3 und R4 und
aus einem Kondensator Cl. Die Widerstände R1 und R2 liegen zwischen dem Kollektor
des Transsistors T1 bzw. T2 und dem Weckkontakt 2. über die Widerstände R2 und R4
ist jeweils die Basis des einen Transistors Tl bzw. T2 mit dem Kollektor des anderen
Transistors T2 bzw. T1 verbunden. Der Kondensator C1 liegt einerseits am Weckkontakt
2 und andererseits an der Basis des Transistors Tl. Weiterhin umfaßt der Schaltungsteil
3 einen Kondensator C2, der am Kollektor des Transistors T1 liegt. Im übrigen ist
im Schaltungsteil 3 ein über einen Widerstand R5 mit dem Kollektor des Transistors
T1 verbundener Tatschalter 8 vorgesehen.
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Der Schaltungsteil 4 stellt eine Verzögerungsschaltung aus einem Ladekondensator
C3, einem Ladewidersiçand R6 und einem Transistor T3 dar. Dem Kondensator C3 liegt
die Kollektor-Emitterstrecke eines weiteren Transistors T4 parallel, dessen Basis
über einen Widerstand R7 mit dem Kollektor des Transistors T1 verbunden ist.
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Im Schaltungsteil 5 ist ein Transistor T5 vorgesehen, der als steuerbarer
Widerstand arbeitet. Sein Emitter liegt an einem Spannungsteiler aus Widerständen
R8 und R9, seine Basis über einen Widerstand R10 am Kollektor des Transistors T4.
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Der Schaltungsteil 6 stellt einen Impulsgenerator dar. Dieser arbeitet
mit zwei komplementären Transistoren T6 und T7.
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Der Transistor T6 ist zu den anderen Transistoren komplementär. Der
Kollektor des Transistors T6 liegt über einen Widerstand Ril an der Basis des Transistors
T7. Der Basis-Emitterstrecke dieses Twansistors ist ein Widerstand R12 parallel
geschaltet. Der Kollektor des Transistors T7 ist über ein RC-Glied bestehend aus
dem Widerstand R13 und dem Kondensator C4 mit der Basis des Transistors T6 verbunden.
Am Kollektor des Transistors T7 liegt auch über eine Diode D die Basis eines Transistors
T8. Der Emitter des Transistors T8 tßt mit dem Kollektor des Transistors T5 verbunden.
Sein Kollektor ist über einen Widerstand R14 an die Basis des Transistors T6 angeschaltet.
An der Basis des Transistors T6 liegt weiterhin der Kondensator C2. Zwischen dem
Kollektor des Transistors T7 und dem Weckkontakt 2 liegt ein Widerstand R15. Der
Emitter des Transistors T6 ist ebenfalls an den Weckkontakt angeschaltet.
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Das Schaltungsteil 7 weist einen Treibertransistor T9 und einen zu
diesem komplementären Transistor TlO auf. Die Halbleiterzonenfolge des Transistors
9 entspricht der des
Transistors T6. Die Basis des Transistors T9
ist über einen Widerstand A16 an den Kollektor des Transistors T7 angeschaltet.
Der Transistor T9 ist über einen Widerstand R17 mit der Basis des Transistors T10
verbunden. An der Basis des Transistors T10 liegt weiterhin in Serie ein Widerstand
R18, ein Kondensator C5 und eine Spule L. An einen Abgriff der Spule L ist der Emitter
des Transistors T10 angeschaltet. Im Schaltungsteil 7 entsteht dann, wenn der Transistor
T9 leitend ist, eine Schwingung, die mittels der Spule L zu einem akustischen Signal
verarbeitet wird.
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Die beschriebene Schaltung eignet sich zur Ausführung als integrierte
Schaltung.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung erläutert:
Schließt sich der Weckkontakt 2, dann wird über den Kondensator Cl der Transistor
T1 leitend. Hierbei tritt ein Spannungssprung am Kollektor dieses Transistors in
negativer Richtung auf. Infolgedessen ist der Transistor T2 gesperrt und über den
Kondensator C2 wird der Transistor T6 kurzzeitig leitend.
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Hierdurch wird auch Transistor T7. kurzzeitig leitend, so daß der
Treibertransistor T9 durchgeschaltet wird. Hierdurch entstehen in der Serienschaltung
der Spule L und des Kondensators C5 Schwingungen, die zu einem lreckton verarbeitet
werden.
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Dieser Weckton wird beendet, wenn die Transistoren T6 und T7 sperren.
Dies ist nach einigen Sekunden der Fall. In Fig. 3 ist dieser erste Impuls des Impulsgenerätors
mit a bezeichnet.
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Mit dem Schließen des Weckkontakts 2 beginnt sich der Ladekondensator
C3 über den Widerstand R6 aufzuladen. Der Ladestrom des Kondensators C3 stellt einen
Basisstrom für den Transistor T3 dar, so daß dieser leitend ist. Der Transistor
T4 ist gesperrt. In Fig. 2 ist der Verlauf der Ladespannung am Kondensator bzw.
am Kollektor des Transistors T3 schematisch dargestellt. Übersteigt die Spannung
am Kollektor
des-Transistors T3 nach einigen Minuten - in Fig. 2
nach 5 Minuten - einen bestimmten Wert, dann wird der Transistor T5 leitend. Durch
den Spannungsteiler aus den Widerständen R8 und R9 und die Basis-Emitterspannung
des Transistors T5 ist dieser Wert eingestellt.
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Das Leitendwerden des Transistors T5 hat zur Folge, daß Transistor
T8 durchschaltet, da seine Basis bei gesperrtem Transistor T7 gesättigt ist. Die
Diode D dient hierbei der Potentialverschiebung. Es fließt jetzt über den Widerstand
R14 ein Basisstrom für den Transistor T60 Gleichzeitig wird der Kondensator C4 geladen.
Der Transistor T6 schaltet durch. Da hierdurch ein positives Potential an der Basis
des Transistors T7 auftritt, schaltet auch dieser durchw Nun lädt sich über den
Widerstand R13 der Kondensator C4 um. Am Ende dieses Vorgangs sperrt der Transistor
T6 und folglich auch der Transistor T70 Der insgesamt entstandene Impuls ist in
Fig. 3 mit b bezeichnet0 Der Impuls führte wie oben beschrieben, zu einem weiteren
Weckton0 Im Zuge der weiteren Ladung des Kondensators C3 wird der Transistor T3
infolge des geringer werdenden Ladestroms immer weniger leitend, Der Transistor
T5 wird immer niederohmiger, so daß die Impulspausen zwischen den nachfolgenden
Impulsen c - e immer kürzer werden. In Fig0 2 sind diese Impuispausen nicht maßstblich
dargestellt0 Sie liegen im Sekundenbereich. Wenn der Kondensator C3 aufgeladen ist,
bleiben die Impulspausen konstant. In Figo 3 ist dies bei den Impulsen e - g zu
sehen.
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Soll das aus impulsartig auftretenden Wecktönen bestehende Wecksignal
abgeschaltet werden3 dann wird der Taster 8 betätigt. Dadurch gelangt die Kippschaltung
in ihre andere Schaltstellung9 in der der Transistor T2 leitend und der Transistor
T1 gesperrt isto Hierdurch entsteht über den Kondensator C2 für den Transistor T6
ein diesen sofort sperrender Stromstoß. Die Spannung des Impulsgenerators wird
dadurch
aufrechterhalten, daß der Transistor T4 bei diesem Schaltzustand der Kippschaltung
leitend ist und er somit den Kondensator C3 kurzschließt. Der Transistor T5 ist
demzufolge gesperrt.
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Der besondere Vorteil der beschriebenen Schaltung ist darin zu sehen,
daß die die Weckeinrichtung freigebende Kippschaltung nicht nur die aus dem Kondensator
C3 und dem Transistor T3 bestehende Verzögerungsschaltung freigibt sondern auch
den Impulsgenerator am Transistor T6 kurzzeitig direkt über den Kondensator C2 ansteuert.
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Wäre diese zusätzliche Ansteuerung nicht vorhanden, würde der Impuls
a fehlen. Die Ladezeit des Kondensators C3 bis zum Erreichen des Schwellwertes würde
ungenutzt verstreichen. Und es wäre nicht möglich zwischen dem ersten und dem zweiten
Impuls eine Impulspause von einigen Minuten und zwischen dem zweiten und den weiteren
Impulsen jeweils Impulspausen von einigen Sekunden zu erzeugen.