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Schaltungsanordnung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines prellf.reien
Alarmsignals Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
und temporären Aufrechterhaltung eines prellfreien, einem Alarmzustand entsprechenden
Alarmsignals, insbesondere eines den Ausfall einer Versorgungsrpannungsquelle kennzeichnenden
Unterspannungssignals.
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Von den verschiedenen Faktoren, die die Betriebssicherheit digitaler
Anlagen beeinflussen, ist die Sicherheit gegen Störungen eine wichtige EinflußgröRes
Dies gilt umsomehr, als digitale Steuerungen und Rechner in wachsendem Umfang in
Realzeitprozessen eingesetzt werden, bei denen ein Fehler oder gar Ausfall der digitalen
Steueranlagen unter Umständen katastrophale Folgen haben kann.
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Störungen können sowohl auf den logischen Signalen selbst, als auch
auf den Versorgungsspannungen vorkommen, wobei eine Störung besonderer Art der Ausfall
der Versorgungsspannung ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem zuletzt genannten Teilaspekt, also mit dem Ausfall der Versorgungsspannung.
Die entsprechende Störung wird als äußere Störung bezeichnet.
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Da bekanntlich eine Versorgungsspannung nicht nach Art einer Sprungfunktion,
sondern entsprechend einer Exponentialfunktion (auf Grund des im Versorgungsnetzgerät
integrierten Blockkondensato,rs) oder im Falle eines Leitungsbruchs entsprechend
einer gedämpften Schwingung abfällt und wiederkommt und andererseits etwaige Spannungsausfälle
unkontrollierte Vorgänge in den zu versorgenden Geräten verursachen können, besteht
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Schaltung zu konzipieren, die
beim ersten Anzeichen eines etwaigen Ausfalls der Versorgungsspannung ein definiertes,
insbesondere Massepotential entsprechendes Unterspannungssignal abgibt. Dieses muß
die Dauer des Spannungsausfalls überbrücken und einen definierten Zustand fixieren.
Ein entsprechender Anwendungsfall ist z.B. für eine Ansteuerschaltung für Datenspeicher
gegeben, wo etwaige Spannungsausfälle zu unerwünschten Zerstörungen der Speicherinhalte
führen können.
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Auf Grund dieser Betrachtungen ergibt sich jedoch auch, daß der Abfall
der Versorgungsspannung nicht sprunghaft vonstatten gehen darf, damit noch gewisse
Notmaßnahmen durchführbar sind.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors in einem Kreis und ein Relaiskontakt
eines Halterelais2/zwischen einem Versorgungspotential und Massepotential parållel
geschaltet sind und daß einerseits zur Identifizierung des Alarmzustandes eine Detektorschaltung
und andererseits ein auf die Beendigung des Alarmzustandeq ansprechendes Schaltelement
vorgesehen sind, die bei Auftreten bzw. Beendigung des Alarmzustandes .
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jeweils den Transistor leitend steuern und somit die Prellungen des
das Alarmsignal aufrecht erhaltenden Relaiskontaktes unwirksam machen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
und anhand zweier Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt die gemäß der Erfindung konzipierte Schaltungsanordnung;
Fig. 2 zeigt die Wirkung der erfindungsgemäßen SchaltungsM anordnung anhand son
Diagramm-Darstellungen.
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In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schaltung dargestellt, die im wesentlichen
aus drei Elementen besteht, einem Transistor T, einem Relaiskontakt K eines Halterelais'
und einer Detektorschaltung D, die beispielsweise eine Versorgungsspannungsquelle
Qu überwacht.
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Im Ausführungsbeispiel wird als Transistor T ein solcher des npn-Typs
verwendet, dessen Kollektor-Emitterstrecke unter Zwischenschaltung eines Kollektorwiderstands
R zwischen einem positiven Versorgungspotential sV und Massepotential liegt. Zwischen
dem Kollektoranschluß des Transistors T und ebenfalls Massepotential liegt der Relaiskontakt
K.
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Der Kollektoranschluß des Transistors T und die dem EIassepotential
abgewandte Kontaktstelle des Relaiskontaktes K bilden gleichzeitig den Ausgang der
Schaltungsanordnung, der normalerweise mit dem Versorgungspotential +V verbunden
ist. Im Falle einer Störung der eingangs genannten Art, also im Falle des Ausfalls
der Versorgungsspannung soll am Ausgang A ein definiertes Unterspannungssignal als
Alarmsignal zur Verfügung stehen, das unabhängig von Spannungssprüngen auf einem
definierten Potential bleibt. Dieses Unterspannnungssignal soll im vorliegenden
Ausführungsbeispiel dem Massepotential entsprechen. In anderen Anwendungsfällen,
bei denen es nicht um die Überwachung einer Versorgungsspannungsquelle geht, kann
das Alarmsignal auch durch ein von Masse verschiedenes Potential repräsentiert sein.
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Wie bereits erwähnt, fällt infolge eines Ausfalls der Versorgungsspannungsquelle
die Versorgungsspannung selbst an den Anschlußklemmen nicht einer Sprungfunktion
entsprechend ab, sondern entsprechend einer Exponentialfunktion bzw. einer
gedämpften
Schwingung. Ein Relaiskontakt alleine jedoch würde prellende Signale abgeben und
damit su Störungen in den angeschlossenen Geräten führen.
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Die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung ist nun folgende: Im
Normalzustand, d.h. im arbeitsbereiten Zustand der Versorgungsspannungsquelle ist
der Transistor T gesperrt und der Relaiskontakt K infolge seiner Schaltung als Arbeitskontakt
geöffnet.
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Wird nun in der Detektorschaltung das Unterschreiten des für die Versorgungsspannung
zulässigen Toleranzwertes A erkannt, (siehe Fig. 2b und 2c), so wird von der Detektorschaltung
D initiiert die Basis des Transistors T angesteuert und dieser leitend gesteuert.
Damit liegt der Auagangsanschluß A der Schaltungsanordnung infolge der Niederohmigkeit
des Transistors T auf Massepotential. In der Zeit, in der der Ausgang A sicher auf
Massepotential liegt, sind die Prellungen des Relaiskontaktes K für die angeschlossenen
Geräte unwirksam - die resultierenden Störimpulse bleiben somit ebenfalls unwirksam.
Der Transistor T bleibt von einem in der Detektorschaltung funktionell integrierten
Energiepuffer solange leitend gesteuert, bis der Relaiskontakt sicher geschlossen
ist - nunmehr als Ruhekontakt des Halterelais'.
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Die gleichen unangenehmen Auswirkungen wurden auch bei Spannungswiederkehr
in Erscheinung treten, Der Versorgungsspannungsanstieg geht zunächst exponentiell
vonstatten und erreicht gegebenenfalls nach einigen Überschwingungen den Sollwert.
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Auch hierbei wurde der Relaiskontakt K nicht schlagartig öffnen und
am Ausgang A das nunmehr wieder anliegende positive Versorgungspotential anstehen
lassen. Somit wird beim Wiedereinschalten der Versorgungsspannungsquelle der Transistor
T funktionell in der Detektorschaltung integriertes über ein/Schaltelement leitend
gesteuert, um für die Zeitdauer, in der mit Prellungen des Relaiskontaktes gerechnet
werden müßte, am Ausgang A Massepotential zu gewährleisten.
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Nach einer bestimmten Zeitspanne hat das Halterelais sicher seinen
Betriebszustand erreicht und der Kontakt ist wieder geöffnet. Der Transistor T wird
nunmehr wieder gesperrt und am Ausgang A steht das positive Versorgungspotential
als Normal-Betriebssignal an.
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Anhand von Fig. 2 soll die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
nochmals demonstriert werden.
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In Fig. 2a ist der Spannungsverlauf am Ausgang A dargestellt; in den
Fig. 2b und 2c ist der Spannungsverlauf dargestellt, wie er in Abwesenheit der erfindungsgemäßen
Parallelschaltung von Transistor und Relaiskontakt in Erscheinung treten wurde und
zwar entsprechend einem exponentiellen Kurvenverlauf bzw.
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entsprechend einer gedämpften Schwingung.
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Zum Zeitpunkt ti wird der in der Detektorschaltung eingestellte Schwellwert
unterschritten. Gleichzeitig wird der Transistor leitend gesteuert und läßt das
Potential am Ausgang A sprunghaft auf Massepotential abfallen. Die eventuellen Schwingungen
um den Nullpunkt und die Prellungen des Relaiskontaktes haben am Ausgang A keine
Auswirkungen.
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Zum Zeitpunkt t2 wird die Versorgungsspannungsquelle wieder in Betrieb
genommen. Die Versorgungsspannung steigt exponentiell an und der Transistor schaltet
durch, und swar noch ehe der Relaiskontakt öffnen kann. Die Spannung vollihrt gegebenenfalls
einige Schwingungen um den Sollwert +V, der zum Zeitpunkt t3 erreicht ist. Der Transistor
T wird bis zum Zeitpunkt t4 im leitenden Zustand gehalten, Inzwischen ist der Relaiskontakt
sicher geöffnet und mit dem Moment, mit dem der Transistor gesperrt wird, liegt
am Ausgang A das positive Versorgungspotential als Normal-Betriebssignal an.
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Eine vorteilhafte-Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
besteht darin, als Transistor den sogenannten open-collector-Ausgang eines TTL-Schaltkreis~
elementes zu verwenden.