DE2511651A1

DE2511651A1 - Zeitschaltung

Info

Publication number: DE2511651A1
Application number: DE19752511651
Authority: DE
Inventors: Ernest James Moorey
Original assignee: ML Engineering Plymouth Ltd
Current assignee: ML Engineering Plymouth Ltd
Priority date: 1974-03-19
Filing date: 1975-03-18
Publication date: 1975-09-25
Also published as: GB1499102A; US4012645A; ZA751508B; AU7908875A; DE2511651B2; DE2511651C3; AU501259B2

Description

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ιϊαν-;«^'^Ά}\ _8S4„u Hannover, den 17. März 1975

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Betr.i M 5g3/em - Anmelden M.L. Engineering (Plymouth)Ltd,

M.L. Bldg., 644 Ajax Avenue Trading Estate, Slough, Buckinghamshire, Großbritannien

Zeits chaltung

Die Erfindung betrifft eine Zeitschaltung mit einem Schwellenkreis ( threshold device ) und einem zeitbestimmenden Kondensator.

Es ist bekannt, in elektronischen Zeitschaltungen einen Widerstands- und Kapazitätskreis su verwenden, wobei ein von der Ladung eines Kondemsaters über einen Widerstandskreis abgeleitetes Potential das Ansprechen eines Schwellenkreises oder einer Schalteinrichtung bewirkt, wenn dieses Potential einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht.

Damit eine Zeitschaltung fehlerfrei arbeitet, ist es wünschenswert, daß beim Auftrete» eines Fehlers im dem zeitbestimmenden Kondensater, entweder durch eimern

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Kurzschluß oder durch ein· Stromkreieunterbrechung, das Schwellenpotential der Schalteinrichtung nicht überschritten wird. Die alIge«·in bekannte Ausbildung von kapazitiven Zeitschaltungen erfüllt diese Forderung nicht, se daß ein Fehler im Kondensator ein Intervall ergeben kann, das ebvohl kürzer als das vorbestimmt· Intervall. im Zusammenhang «it einest Signalsystem mSglicher weiee gefährlich werden kSnnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zeitschaltung mit einem zeitbestimmenden Kondensator so auszubilden, daß ein Fehler des Kondensators die Zeitschaltung unwirksam macht, so da* die Sehaltung als Ganzes die Sicherheit nicht gefährden kann.

Gemäß der Erfindung ist der Sehwellenkreis der Zeitschaltung mit einem Verspannungekreis versehen, durch den der Schwellenkreis normalerweise in einem ersten Zustand gehalten wird, webei der seitbestimmende Kondensator allmählich beim Setrieb der Sehaltmng aufgeladen und mit dem Verspannungskreis des Sehwellemkreises in solcher Weise verbunden wird, daß das alis&ähliehe Aufladen de· Kendensaters innerhalb «ines bestiamt<sm Besieh» nach einen vorbestimmten iKterv&JL am dem Sefeweil©» kreis ein Yorspannungspetential erstmgt, dur®M d&s der

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Schwellenkreis in einen zweiten Zustand ffβlangt, während beim Auftreten eines Fehlers in Kondensator das Vorspannungspotential des Schwellenkreises außerhalb dieses Bereichs bleibt und der Schwellenkreis in seinem ersten Zustand verbleibt.

Da das Vorspannungspotential des Schwellenkreises durch den zeitbestimmenden Kondensator erzeugt wird, wird dessen Fehler entweder dazu führen, daß das Vorspannungspotential in der normalen, durch den Vorspanmungskreis bestimmten Höhe bleibt, vobei der Schwellenkreis sich in seinem ersten Zustand befindet, oder daß das Vorspannungspotential aus diesem Betriebsbereich gelangt, so daß der Schwellenkrels wieder in seinem ersten Zustand verbleibt. Der Schwelleakreis kann unter keinen Umständen beim Auftreten eines Fehlers des zeitbestimmenden Kondensators im den zweiten Zustand gelangen, so daß die Zeitschaltung in dieser Hinsicht vor Fehlern vollständig sliner ist.

In einer bevorzugten Ausführung»form der Erfindung hat der LadeStromkreis des zeitbeβtimmenden Kondensators zwei mit entgegengesetzten Seiten des Kondensators verbundene Schalter, die so angeordnet sind, daß sie

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abwechselnd in bestimmten Intervallen geschlossen sind, so daß die entgegengesetzten Seiten des Kondensators während dieser Intervalle abwechselnd ein Bezugspotential erhalten, webei wenigstens eine Seite des Kondensators noch durch einen Widerstand mit einem Speisepotential verbunden ist, so daß die Potentialdifferenz innerhalb des Kondensators in progressiven Schritten jedesmal ansteigt, wenn der mit der anderen Seite des Kondensators verbundene Schalter geschlossen wird, wobei das Vorspannungspotential des Schwellenkreises von dieser anderen Seite des Kondensators abgeleitet wird.

Verzugsweise bestehen die beiden Schalter aus Festkörper-Schal teleraenten, die durch von einem Multivibrator oder Rechteckwellengenerator abgeleitete gegenphasige Rechteckwellenschaltsignale gesteuert werden. Der Multivibrator oder Rechteckwellengenerator kann von einem Gleichstroiapeisekreis betrieben werden, der von dem den Vorspannungskreis speisenden Stromkreis unabhängig ist.

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Der Schwellenkreis bestellt vorzugsweise aus einem Traneistorschaltkreis, der von einem ersten zu einem zweiten Zustand schaltet, wenn das zugeführte Vor» Spannungspotential in den erwähnten Betriebsbereich fällt. Normalerweise ist der Schaltkreis ausgeschaltet und wird eingeschaltet, wenn das Vorspannungspotential in diesen Betriebsbereich fällt, wodurch ein ^gehöriger Stromkreis, z.B. ein Verstärker, eingeschaltet wird.

Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Zeitschaltung gemäß einer Ausführung*form der Erfindung;

Fig. 2 Spannungswellenformen beim Betrieb der Schaltung gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 ein typisches Schaltbild einer Zeitschaltung in einer praktischen Ausführungsform der Erfindung.

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Vie aus Pig. 1 ersichtlich, enthält die Zeitschaltung einen Verstärker A, der in solcher Weise mit einem nicht gezeichneten Schwellenkreis verbunden ist, daß er nur dann eine Ausgangsleistung hat, wenn das Potential am Eingang des Verstärkers innerhalb eines vorbestimmten Betriebebereichs liegt. Die Funktion des Verstärkers A ist daher von dem Potential abhängig, das dem Eingang des Verstärkers im Verhältnis zu seinem Betriebsbereieh zugeführt wird. Dieses Potential wird ν·η der erfindungsgemäßen Zeitschaltung abgeleitet, wie im folgenden beschrieben wird.

Der Eingang des Verstärkers wird bei einem Punkt C zwischen zwei ohmseheη Widerständen R , R abgeleitet, die in Reihe mit einem Festkorper-Sehaltelement S an einen Gleichstromspeisekreis angeschlossen sind. Die Widerstände R _f R- bilden einen Vorspannungskreis, so daß bei geschlossenem Sehalter S das Potential am Punkt C außerhalb des Bettiebsbereichs des Verstftrkers A liegt und dieser normalerweise ausgeschaltet ist.

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Mit dem Vorspannungskreis des Verstärkers A ist ein zeitbestimmender Kondensator C, verbunden, dessen eine Seite über einen zeitbestimmenden Widerstand R an den positiven Pel des Speisestromkreises und dessen andere Seite an den gleichen positiven Pol über die in Reihe geschalteten Widerstände R , R angeschlossen ist. Die mit dem Zeit-

widerstand R, verbundene Seite des Kondensators C, ist t t

über ein Festkörper-Schaltelement S an ein Bezugspotential, im allgemeinen Erde und die andere Seite des Kondensators C über das Festkörper-Schaltelement S an das gleiche

t ä

Bezugspetential »»schließbar.

Die beiden Pestkörper-Schaltelemente S , S verden abwechselad in regelmäßigen Intervallen geschlossen und geöffnet, und zwar vorzugsweise mittels gegenphasiger Rechteckwellen-Steuersignalen, die von einem geeigneten Rechteckwellengenerator erzeugt werden, wie dies «nematisch in Fig. 1 angedeutet ist. Das abwechselnde Schließen der Snalter S , S bewirkt, daß das Potential an den entgegengesetzten Seiten des Kondensators C, abwechselnd an Erde gelegt wird, während das Potential der anderen Seite des Kondensators C, durch dessen Ladestrom über den Widerstand R bestimmt wird.

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Der Betrieb der Zeitschaltung soll nun anhand der Fig. 2 erläutert werden, die schematisch die Spannung«wellenformen an den angegebenen Punkten A, B und C der Fig. 1 zeigt, Wenn die Schaltung zuerst an das Potential des Punktes C gelegt wird, so befindet sich dieses außerhalb des Betriebsbereichs des Verstärkers A, wie in Fig. 2 angedeutet ist. Die den Schaltelementen S , S zugeführten gegenphasigen Schaltwellenformen bewirken, daß der Kondensator C zunächst über den Widerstand R. aufgeladen wird, wenn der Schalter S₂ geschlossen wird. Xn der nächsten Halbperiode, bei dem der Schalter S_ offen und der Schalter S geschlossen ist, wird das Potential am Punkt B negativ gegenüber Erde und beginnt langsam anzusteigen, und zwar mit einer Zeitkonstanten, die durch R und R bestimmt wird. Der Widerstand der Reihenschaltung R , R ist größer als der Widerstand R., so daß der Kondensator C, während der Zeit, in welcher der Sehalter S geschlossen ist, nicht vollständig entladen wird. Infolgedessen wird in der nächsten Halbperiede, wenn der Schalter S wieder geschlossen wird, der Kondensator C durch ein weiteres Xmkrement über den Widerstand R geladen, und der Prozeß wiederholt sich von selbst mit dem Potential am Punkt B.

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Jedesmal wenn der Sehalter S₂ nach einem vorbestimmten Intervall geöffnet wird, gelangt das Potential im Punkt C in progressiven Sehritten in den Betriebsbereich des Verstärkers A, wodurch dieser eingeschaltot wird. Das Intervall zwischen dom ersten Einsehalten der Zeitschaltung und dem Einschalten des Verstärkers A wird durch die Größe des Widerstandes R, und des Kondensators

C, bestimmt.

Wenn in dem Kondensator C ein Fehler auftritt, durch den der Vorspannungs-Widerstandskreis R₁, R unterbrochen wird, gelangt das Vorspannungspotential am Eingang C des Verstärkers A aus dessen Betriobsberoioh, während der Kondensator C. boi Kurzschluß in der oben beschriebenen Weise nicht allmählich aufgeladen worden kann und das Potential am Punkt C wieder außerhalb dos Botriebsbereichs dos Verstärkers A bleibt«

In der Praxis braucht der Punkt B, d.h. die mit dem Schaltor S verbundene Seite dos Kondensators C. nicht unbedingt über die Widerstände R₁, R_ mit der Speiseleitung verbunden zu sein, wie dies dargestellt ist, vorausgesetzt, daß die vom Vorstärker A entfernte Seite A des Kondensators C. über den zeitbestimmenden Widerstand R. an die Speiseleitung angeschlossen ist.

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3 zeigt eise praktische Aus fiihrungs form der Erfinducet webei die beiden Schaltelemente S und S aus entsprechenden Traasisteren gebildet sind, deren Schaltpetentiale aus Rechteckspannungswellen bestehen, die τβη einem die Transistoren T und T enthaltenden Multivibratereszillater abgeleitet werden.

Der Verstärker A besteht in diesem Beispiel aus Transistoren T , T., T und T^, die die positiv und negativ gerichteten Teile des Reehteckwellensignals verstärken· Dieses wird an den Eingangspuakt C über einen Schwellenkreis geführt, der ein Paar PNP und NPN Transistoren T , T. enthält, die mit einer üblichen Emitterverbindung an den Vorspannungskreis R , R angesohlessen sind. Die Mitte des Betriebsbereiche des Verstärkers wird durch eine Bezugsspannung bestimmt, die von Zenerdiodon ZD und ZD abgeleitet wird« Bei normalen Verhältnissen, bei denen das Transistoren-Schaltelement S geschlossen ist, befindet sieh das Vorspannungspotential bei C außerhalb des Betriebsbereichs des Verstärkers, und der Transistor T. ist ausgeschaltet·

Wenn die Speisespannung abgeschaltet wird, werden die die beiden Sehaltelemente S und S bildenden Transistoren leitend, wobei sie den Kondensator C^ kurzschließen, der dadurch schnell entladen wird.

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Claims

- 11 PATENTANSPRÜCHE

Zeitschaltung eit einem Schvellenkreie und eines zeitbestimmenden Kondensator, dadurch ffekennzelohnet, daß der Sehwellenkreis (A) mit einem Verspannungskreis (R _f R ) versehen ist, durch den er normalerweise in einem ersten Zustand gehalten wird, webei der zeitbestimmende Kondensator (C ) beim Betrieb der S«haltung

alImSbT ich aufgeMen und mit dem Vorspannungskreis (R- R ) des Schwellenkreises (A) in solcher Weise verbunden wird, daß das allmähliche Aufladen des Kondensators (C.) ein Vorspannungspotential an dem Schwellenkreis (A) erzeugt, durch das dieser in einem zweiten Zustand versetzt wird, während beim Auftreten eines Fehlers des Kondensators das Vorspannungspotential des Schwellenkreises außerhalb des Betriebsbereichs bleibt und der Schwellenkreis (A) in seinem Zustand verbleibt·
2. Zeitschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestromkreis des Kondensators (C.) zwei Schalter (S₁, S-) enthält, die mit entgegengesetzten

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Seiten des Kondensators verbunden und so angeordnet sind, daß sie abwechselnd während bestimmter Intervalle geschlossen sind, so daß die entgegengesetzten Seiton des Kondensaters abwechselnd während dieser Intervalle an ein Bezugspotential gelegt werden und wenigstens eine Seite des Kondensators über einen Widerstand (R.) mit einem Speisepotential verbunden wird, so daß die Potentialdifferenz über den Kondensater in progressiven Schritten jedesmal ansteigt, wenn der mit der anderen Seite des Kondensators verbundene Schaltor (S₂) geschlossen wird, wobei das Verspanmumgspetential dos Schwellenkreises (A) von dieser anderen Seite des Kondensators abgeleitet wird.

3· Zeitschaltung mach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet, daß die beiden Schalter aus PestkSrper-Sehaltelementen (S , S ) bestehen, die durch vom einem Multivibrator oder Roehtockwellengenorator (T₁, T ) abgeleitete gogomphasige Rechteckwo11onsehaltsignale gesteuert worden, (Fig. 3)·

k. Zeitintervall mach eimern 4er Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekemmseiehmet, daß «er Schwellenkreis (A) zwei

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Transistoren (Τ_, T.) enthält, die über Speiseleitunken der Zeitschaltung Miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Emitterrerbindunc xu dem Verspannuncskreis (R₁, R-) kaben ( T±£, 3 ).

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